DE69534456T2

DE69534456T2 - Verfahren und System zur Steuerung von Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE69534456T2
Application number: DE69534456T
Authority: DE
Inventors: S Miller Ii. Weisman; Eric D. Thomas; Dennis M. Letang; Arnold J. Vanderbok; Douglas J. Babcock
Original assignee: Detroit Diesel Corp
Current assignee: Detroit Diesel Corp
Priority date: 1994-05-16
Filing date: 1995-05-15
Publication date: 2006-06-22
Anticipated expiration: 2015-05-16
Also published as: ATE405738T1; DE69535309T2; EP1170493B1; ATE346228T1; DE69535277T2; DE69526522T2; EP0804681B1; EP1170491A2; EP1170165B1; DE69534456D1; EP1170488A3; EP1170476A2; DE69526522D1; EP1170493A3; EP1170476A3; EP1170493A2; WO1995031638A1; EP1170165A2; US5732676A; EP1170492A2

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zur Steuerung eines Verbrennungsmotors.
Hintergrund der Erfindung
Bei der Steuerung von Dieselmotoren setzt die herkömmliche Praxis elektronische Steuergeräte ein, die flüchtige und nichtflüchtige Speicher, Eingabe- und Ausgabetreiber-Schaltungsanordnungen und einen Prozessor enthalten, der in der Lage ist, einen gespeicherten Befehlssatz auszuführen, um die unterschiedlichen Funktionen des Motors und seiner zugehörigen Systeme zu steuern. Ein besonderes elektronisches Steuergerät steht mit zahlreichen Sensoren, Betätigungselementen und anderen elektronischen Steuergeräten in Verbindung, die erforderlich sind, um unterschiedliche Funktionen zu steuern, zu denen verschiedene Aspekte der Kraftstoff-Förderung, der Getriebesteuerung oder unzählige andere zählen können.
Frühe komplexe Systeme und Teilsysteme, die entscheidende Funktionen ausführten, erforderten voneinander getrennte Steuergeräte, die sofort auf dynamische Fahrzeugsituationen reagieren und entsprechende Maßnahmen einleiten konnten. Beispielsweise konnte ein Fahrzeug Gebrauch von einem Bremssteuergerät, einem Tempomaten, einem Lüftersteuergerät, einem Motorsteuergerät und einem Getriebesteuergerät machen, so dass jedes Fahrzeugsystem oder -teilsystem seine eigene isolierte Steuerung hatte. Diese Steuerungen waren entweder elektronische Steuergeräte oder elektronische Schaltkreise, die untereinander oder mit einer Hauptsteuerung nur geringfügig oder überhaupt nicht in Verbindung standen. So wurde das Fahrzeug als verteiltes Steuersystem betrieben, wodurch es häufig schwierig wurde, die Gesamtleistung des Fahrzeugs durch Koordinieren der Steuerung der verschiedenen Systeme und Teilsysteme zu optimieren.
Als die Steuerungssysteme technisch ausgereifter wurden, wurden die verschiedenen verteilten Steuergeräte miteinander verbunden, um Statusinformationen auszutauschen und Maßnahmen zu koordinieren. Jedoch waren die Verzögerungen bei der Kommunikation zwischen den Steuergeräten für wichtige Steuerfunktionen häufig unakzeptabel und machten so unabhängige Prozessoren oder Schaltungsanordnungen für diese Funktionen erforderlich. Dies erweiterte die Gesamtleistungsfähigkeiten des Steuerungssystems und war häufig erforderlich, um die steigenden Bedürfnisse der Verbraucher wie auch strengere Schadstoffregulierungsnormen zu erfüllen.
Um diese strengeren Vorschriften zu erfüllen, ist es erforderlich geworden, die Leistungsfähigkeiten der Motorsteuerungssysteme zu erweitern, um den Motorbetrieb genauer zu steuern. Die Komplexität der resultierenden Steuerungssysteme führte häufig zu Schwierigkeiten bei der Herstellung, der Montage und der Wartung von Fahrzeugen. Hersteller haben versucht, die starke Zunahme der Teile zu senken, während die Genauigkeit der Steuerung erhöht wird, indem zunehmend mehr Steuerfunktionen in einem einzigen Steuergerät zusammengefasst werden.
Fortschritte in der Mikroprozessortechnologie haben die Entwicklung von Motorsteuerungssystemen gefördert. Diese Systeme begannen damit, relativ einfache Steuerfunktionen mit mechanischen Vorrichtungen auszuführen, und entwickelten sich weiter zu komplizierteren Steuerschemen mit speziellen Steuergeräten, ehe sie zu komplexen Steuerstrategien ausgereift sind, die von einem umfassenden Motorsteuergerät umgesetzt werden. Viele Motorsteuerungssysteme aus dem Stand der Technik befassen sich nur mit einer Steuerstrategie für ein einzelnes Teilsystem und versäumen es, aus den Vorteilen, die diese Mikroprozessorfortschritte bieten, Nutzen zu ziehen. Eine weitere Schwierigkeit, auf die man bei herkömmlichen verteilten Systemen zur Motorsteuerung stieß, ist die Unfähigkeit, den Motor oder Motorbestandteile vor einem Systemversagen zu schützen. Einige Motorbestandteile können beim Betrieb unter extremen Betriebsbedingungen versagen.
Der Wunsch danach, anwendungsspezifische Fahrzeuge zu einem konkurrenzfähigen Preis bereitzustellen, führte zum Vorhandensein einer Vielzahl von Wahlmöglichkeiten für den Kunden, die einige der bereits erwähnten Systeme einschließen können, wie z. B. Fahrgeschwindigkeitsregelung, Motordrehzahlregelung oder Motordrehmomentregelung. Dies wiederum führte zu einer großen Anzahl von möglichen Teilsystem-Kombinationen, wodurch die Kosten für die Herstellung und die Montage wie auch die Kosten für den Außendienst aufgrund einer großen Anzahl von Ersatzteilen, die hergestellt und gelagert werden müssen, erhöht wurden.
Es ist wünschenswert, ein elektronisches Steuergerät zu haben, das in der Lage ist, die Steuerung verschiedener Motorfunktionen und zugehöriger Fahrzeugsysteme zu integrieren und dadurch die Verzögerungen durch eine Verbindung unter den Steuerungen auszuschließen und die Motorsteuerung mit anderen Fahrzeugteilsystemen in Einklang zu bringen. Ein zusätzlicher Vorteil ergibt sich aus dem Ersetzen unabhängiger, isolierter Steuergeräte durch ein umfassendes Steuergerät, um so die starke Zunahme der Teile bei der Fahrzeugherstellung, der Montage und den Kundendienstbereichen zu reduzieren, mit dem Ergebnis einer damit verbundenen Reduzierung der Kosten dieser Funktionen.
Ferner ist es bei der Optimierung der Gesamtleistung des Fahrzeugs wünschenswert, ein elektronisches Steuergerät zu haben, das die Steuerung des Motors mit der Steuerung des Getriebes koordiniert, um ein müheloses, leistungsfähigeres Schalten des Getriebes zu ermöglichen. Es ist wünschenswert, eine Drosselklappen-Logik vorzusehen und für einen Zylinderausgleich zu sorgen, um den relativen Leistungsbeitrag jedes Zylinders zu bestimmen.
Aufgrund steigender Kraftstoffpreise ist es ferner wünschenswert, ein Steuergerät vorzusehen, das bestimmte Fahrtechniken, die die Kraftstoffersparnis erhöhen, fördert. Beispielsweise ist es wünschenswert, einen Leistungsanreiz bereitzustellen, um den Leerlauf des Motors zu beschränken, während das Fahrzeug steht, um so die durchschnittlichen Geräuschpegel und den Kraftstoffverbrauch zu senken. Ferner ist es wünschenswert, den Tempomat-Einsatz zu fördern, um die Schaltvorgänge auf ein Minimum zu reduzieren und die Gesamtkraftstoffersparnis, wann immer dies möglich ist, zu erhöhen.
Ebenso ist es wünschenswert, ein Steuergerät vorzusehen, das den Motor auf eine Weise steuern kann, welche die Motorbestandteile während extremer Betriebsbedingungen schützt. Wird beispielsweise ein Fahrzeug mit Turboaufladung in hohen Höhen betrieben, wird sich der Turbolader schneller drehen als ein ähnlicher Turbolader, der in niedrigeren Höhen betrieben wird, und kann demzufolge beschädigt werden.
Zusammenfassung der Erfindung
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist daher, ein Motorsteuergerät vorzusehen, das eine Beschädigung eines Turboladers verhindert. Dies wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 erreicht.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
In den Figuren zeigen:
1 ein Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen integrierten Steuerungssystems für einen Verbrennungsmotor,
2 ein Flussdiagramm, das die Schritte für einen Zylinderausgleichs-Test im Detail aufzeigt,
3 ein Flussdiagramm, das die Schritte für eine Kraftstoffersparnis-Geschwindigkeitsbegrenzungsaddition im Detail aufzeigt,
4 eine graphische Darstellung der Drehmoment-Reduzierung bei hoher Höhe in Abhängigkeit vom barometrischen Druck und der Motordrehzahl gemäß der vorliegenden Erfindung,
5 ein Flussdiagramm, das die Drosselklappen-Logik im Detail aufzeigt,
6 ein Flussdiagramm, das die Übersetzungsverhältnis-Drehmomentbegrenzungs-Strategie im Detail aufzeigt,
7 ein Flussdiagramm, das ein System und ein Verfahren zur Motorleerlauf-Abschaltung basierend auf der Umgebungslufttemperatur zeigt,
8 eine graphische Darstellung eines Systems und eines Verfahrens zur Umgebungslufttemperatur-Schätzung, und
9 eine graphische Darstellung des absoluten Drehmoments gegenüber der Motordrehzahl zur Verwendung mit der Lufttemperatur-Drehmomentbegrenzung.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung
Im folgenden wird auf die 1 Bezug genommen, in der ein elektronisches Steuermodul (ECM) 20 in Verbindung mit üblichen Motorbestandteilen, die allgemein unter dem Bezugszeichen 22 gezeigt sind, sowie eine Benutzerschnittstelle 34 dargestellt sind. Wie dies zu erkennen ist, enthält das ECM 20 einen Mikroprozessor 24 mit einem flüchtigen Direktzugriffsspeicher (RAM) 26 und einem nichtflüchtigen Festwertspeicher (ROM) 28. Selbstverständlich kann das ECM 20 andere Arten von Speichern anstelle oder zusätzlich zu dem RAM 26 und dem ROM 28 enthalten, wie z. B. Flash-EPROM-Speicher oder Flash-EEPROM-Speicher, wie dies aus dem Stand der Technik allgemein bekannt ist.
Der ROM 28 oder ein anderer nichtflüchtiger Speicher kann Befehle enthalten, die ausgeführt werden, um verschiedene Steuer- und Informationsfunktionen auszuführen, sowie Datentabellen, die Kalibrierwerte und Parameter enthalten, die den normalen Motorbetrieb kennzeichnen. Der Mikroprozessor 24 überträgt Steuersignale an die Eingabe- und Ausgabetreiber 32 (E/A-Treiber) und empfängt Signale von diesen. Die E/A-Treiber 32 stehen mit den Motorbestandteilen 22 in Verbindung und dienen dazu, das Steuergerät vor gefährlichen elektrischen Impulsen zu schützen, während sie die Signale und die Leistung, die zur erfindungsgemäßen Motorsteuerung erforderlich sind, liefern. Die oben im Detail aufgeführten Bestandteile des ECM sind miteinander über Daten-, Adress- und Steuerbusse verbunden. Es wird darauf hingewiesen, dass es eine Vielzahl anderer möglicher Steuerschemen gibt, die unterschiedliche Kombinationen aus Mikroprozessoren und elektrischen oder elektronischen Schaltkreisen einschließen, welche die gleiche Funktion ausführen könnten.
Unter weiterer Bezugnahme auf die 1 schließen die Motorbestandteile 22 eine Vielzahl von elektronischen Pumpe-Düse-Einheiten (EUI) 40 ein, die jeweils zu einem bestimmten Motorzylinder gehören, sowie eine Vielzahl von Sensoren 42 zum Anzeigen verschiedener Motorbetriebsbedingungen, wie z. B. Kühlmitteltemperatur, Umgebungslufttemperatur, Lufttemperatur im Einlasskrümmer, Einlasslufttemperatur, Motoröltemperatur, Kraftstofftemperatur, Innenkühlertemperatur, Drosselklappenposition, Druck im Einlasskrümmer, Kraftstoffdruck, Öldruck, Kühlmitteldruck, Zylinderposition und Zylinderfolgesteuerung, um nur einige zu nennen. Die Motorbestandteile 22 schließen ferner Betätigungselemente 44 ein, die Solenoide, variable Ventile, Anzeigeleuchten, Motoren oder Generatoren enthalten können. Es wird darauf hingewiesen, dass das ECM 20 auch mit anderen Fahrzeugbestandteilen und Mikroprozessoren verbunden sein kann, die zugehörige Fahrzeugsysteme, wie z. B. die Bremsen, das Getriebe, ein Fahrzeugverwaltungssystem oder einen Fuhrparkverwaltungs-Funktransponder steuern können.
Die Benutzerschnittstelle bzw. der Datennetzknoten 34 wird dazu verwendet, vom Benutzer gewählte Überwachungsparameter und zugehörige Werte für diese Parameter zu speichern, und Wartungsintervalle festzulegen und Trendanalysen durchzuführen. Vom Benutzer gewählte Parameter können einstellbare Grenzwerte einschließen, wie z. B. die gewünschte Lebensdauer des Motoröls. Motorstamminformationen können Diagnoseinformationen enthalten, die dazu verwendet werden, das Personal beim Durchführen regelmäßiger Wartungen oder bei der Suche nach Fehlfunktionen zu unterstützen, sowie Motor- und Fahrzeugbetriebsdaten, die analysiert werden können, um das Fahrzeuglenkerverhalten zusätzlich zur Fahrzeugleistung auszuwerten. Die Benutzerschnittstelle 34 führt ferner bevorzugt Lebensdauerabschätzungen für die Bestandteile und Trendanalysen durch, wie dies nachstehend noch genauer beschrieben wird. Es wird darauf hingewiesen, dass trotz der Tatsache, dass die 1 die Benutzerschnittstelle außerhalb des ECM 20 zeigt, gewisse Abläufe, die von der Benutzerschnittstelle durchgeführt werden, selbstverständlich auch von dem ECM 20 ausgeführt werden könnten.
Das elektronische Steuermodul 20 arbeitet eine Software ab, um die verschiedenen Merkmale der vorliegenden Erfindung auszuführen. Beim Beschreiben dieser Merkmale werden Gleichungen gegeben, und es wird auf Variablen Bezug genommen, die von dem ECM zum Abarbeiten der Software verwendet werden. Es wird angemerkt, dass Gleichungsvariablen, die in kursiven kleinbuchstaben dargestellt sind, Kalibriervariablen sind, während Gleichungsvariablen, die in KAPITÄLCHEN dargestellt sind, Funktionsvariablen darstellen, deren Werte variieren und beispielsweise auf Betriebsbedingungen, wie z. B. dem Druck im Einlasskrümmer oder der Motordrehzahl, basieren.
Im Folgenden wird auf die 2 Bezug genommen, die ein Flussdiagramm zeigt, dass die Schritte für einen Einspritzventil-Ausgleichstest gemäß der vorliegenden Erfindung aufzeigt. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel versucht das ECM 20 die Einspritzventile 40 im Gleichgewicht zu halten, so dass die Leistungszufuhr nahezu gleich ist, indem ein Beschleunigungstest durchgeführt wird, um die relative Leistung aus jedem Einspritzventil zu bestimmen. Beim Schritt 50 bestimmt das ECM, ob der Beschleunigungsausgleichstest gestartet werden soll. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird der Test aktiviert, wenn eine Einspritzventil-Ausgleichsnachricht von dem ECM 20 aus der Benutzerschnittstelle 34 empfangen wird und entweder die Fahrzeuggeschwindigkeit Null beträgt oder der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (VSS) nicht konfiguriert und die Ausgleichs-Flag (BALENB) gesetzt ist. Die BALENB-Flag wird während der Kalibrierung gesetzt. Der Beschleunigungsausgleichstest kann auf viele Arten beendet werden. Vorzugsweise wird der Test beendet, wenn er abgeschlossen ist, oder wenn das ECM 20 eine eindeutige Nachricht aus der Benutzerschnittstelle 34 empfängt. Darüber hinaus wird der Test beendet, wenn die Zündung in die "Aus"-Stellung gedreht wird oder wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit nicht gleich Null ist.
Unter weiterer Bezugnahme auf die 2 wird, sobald der Ausgleichstest im Schritt 50 aktiviert wird, eine Testfolge im Schritt 52 eingegeben, die einen Initialisierungsschritt einschließt, während dem die Leerlaufgeschwindigkeit auf den Wert von BALSTR gesetzt wird, eine Variable, die die Ausgleichsstartrampen-Drehzahl (die Motordrehzahl, bei der der Test startet) darstellt. BALSTR hat vorzugsweise einen Bereich von 0–2500 U/min und stellt sich vorgabemäßig auf 1000 U/min ein. Zusätzlich wird das angeforderte Drehmoment auf Null gesetzt, und die Testzylindervariable (CYL_TST) wird im Schritt 52 auf einen Wert von '1' gesetzt.
Im Schritt 54 lässt man eine Stabilisierung des Motors zu, ehe mit dem eigentlichen Test begonnen wird. Während der Stabilisierungsphase wird der Testzylinder aus dem Kraftstoffversorgungsschema ausgenommen (engl.: cut out). Der Steuerfluss geht weiter zum Schritt 56, wenn die Stabilisierungszeit die Einschwingzeitvariable (BALTIM) überschreitet oder gleich derselben ist, wobei diese Variable einen Bereich von 0–30 Sekunden und einen Standardwert von 2 Sekunden hat.
Wie in 2 gezeigt, wird, sobald sich der Motor stabilisiert hat, im Schritt 56 die Beschleunigungsdrehzahl unter Ausschluss des Testzylinders gemessen, wobei als erstes der erste Zylinder ausgenommen wird. Um dies zu tun, wird das Kraftstoffzufuhrkontrollsignal für die verbleibenden Einspritzventile, das ein Puls weitensignal oder vom Drehmoment abgeleitet sein könnte, auf den Wert von BALFPW gesetzt, und der Zeitpunkt des Beginns der Einspritzung (engl.: beginning of injection) (BOI) für die verbleibenden Einspritzventile wird auf BALBOI gesetzt, wobei BALFPW die Ausgleichspulsweitenvariable ist, die einen Bereich von 0°–30° und einen Standardwert von 13° (Kurbelwellendrehung) hat, und wobei BALBOI die Ausgleichseinspritzbeginnvariable ist, die einen Bereich von 0°–30° und einen Standardwert von 10° hat.
Der Steuerfluss geht vorzugsweise weiter zum Schritt 58 der 2, wenn die Höhe tatsächlicher Motordrehzahlen seit Setzen der Pulsweite und der Einspritzzeit gleich oder größer BALREV ist, die Variable, welche die Ausgleichsendrampenumdrehungen (engl.: balance end ramp revolution) darstellt und einen Bereich zwischen 0–100 Umdrehungen mit einer Auflösung von einer Umdrehung und einen Standardwert von acht Umdrehungen hat. Der Wert für BALREV wird festgesetzt, um das Auftreten einer bestimmten Anzahl von Zündungen für den Test sicherzustellen. Bekanntermaßen zünden in einem Viertakt-Achtzylinder-Motor vier Zylinder pro Kurbelwellenumdrehung, wohingegen in einem Zweitakt-Achtzylindermotor alle acht Zylinder pro Umdrehung gezündet werden. Setzt man BALREV und BALFPW auf die angegebenen Standardwerte, wird während des Tests eine Erhöhung der Motordrehzahl von ungefähr 500 U/min erfasst werden. An diesem Punkt (Umdrehungen ≥ BALREV) wird im Speicher die Motordrehzahl für das ausgenommene Einspritzventil gespeichert.
Beim Schritt 58 in 2 bestimmt das ECM, ob ein zusätzliches Einspritzventil getestet werden muss oder ob der Einspritzventil-Ausgleichstest abgeschlossen ist. Wenn der Wert für CYL_TST die Anzahl der Motorzylinder (ZNCYLH) übersteigt oder gleich derselben ist, müssen keine weiteren Einspritzventile getestet werden, und der Steuerfluss springt zum Schritt 62, wo Einstellungsfaktoren festgelegt werden. Wenn jedoch zusätzliche Einspritzventile getestet werden sollen, wird der Wert für CYL_TST im Schritt 60 inkrementiert, und der Steuerfluss kehrt zum Schritt 54 zurück, so dass die Schritte 56 und 58 für jedes zu testende Einspritzventil wiederholt werden können.
Unter weiterer Bezugnahme auf die 2 werden im Schritt 62 Einstellungsfaktoren berechnet, nachdem alle zu testenden Einspritzventile (d.h. ausgenommene) getestet wurden. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel erfordert dies zunächst das Bestimmen einer durchschnittlichen Drehzahl (RPM_AVG) für die getesteten Einspritzventile gemäß:
wobei Σ(RPM) die Summe aller Drehzahlen ist, die am Ende des Schrittes 56 gemessen werden. Anschließend wird ein Einstellungsdrehzahlverhältnis (RPM_ADJX) für jeden Zylinder bestimmt gemäß:
mit x = 1 bis 8 im Falle eines Achtzylinder-Motors, wobei RPM_X die Drehzahl ist, die am Ende des Schrittes 56 für den bestimmten Zylinder gemessen wird. Die Einstellungsfaktoren (FCT_ADJX), die letztendlich die endgültige Einspritzventilpulsweite modifizieren werden, werden bestimmt gemäß: FCTADJ X = (RPMADJ X – 1)·(ZNCYLH – 1)·BALGANwobei BALGAN die Ausgleichsverstärkung ist, die einen Bereich von 0–2 mit einem Standardwert von 0,8 hat. Ein temporärer Einstellungsfaktor (FCT_TMPX) wird daraufhin bestimmt gemäß: FCTTMPX = min(BALLIM, max(–BALLIM, (FCTADJ(X-1) + FCTADJX)))wobei BALLIM einen Ausgleichsgrenzwert darstellt, der einen Bereich von 0–1 bei einer Auflösung von 0,01 und einen Standardwert von 0,07 hat. Um den temporären Einstellungsfaktor zu bestimmen, identifiziert somit das ECM zunächst den Maximalwert von –BALLIM und der Summe aus FCT_ADJ(X-1) und FCT_ADJX (wobei FCT_ADJ( _X- ₁) der vorherige Einstellungsfaktor für diesen Zylinder ist). Das ECM vergleicht dann diesen Maximalwert mit dem Wert für BALLIM, und nimmt den Minimalwert dieser Größen als temporären Einstellungsfaktor.
Im Schritt 64 werden die Einstellungsfaktoren aktualisiert, und die Ergebnisse werden an den Benutzer ausgegeben. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst das Aktualisieren der Einstellungsfaktoren das Normalisieren der berechneten Einstellungsfaktoren. Die Normalisierung der Einstellungsfaktoren wird durch Verwendung eines Normalisierungsfaktors erreicht, der bestimmt wird gemäß: FCTNRMX = Π(1 + FCTMPX)
FCT_NRMX wird somit dadurch erhalten, dass man das Produkt aller (1 + FCT_TMPX) Größen nimmt. Der Kraftstoffeinspritzventil-Pulsweiten-Einstellungsfaktor für jeden Zylinder kann dann bestimmt werden gemäß:
Nach der Ermittlung im Schritt 64 werden alle Einstellungsfaktoren für die ausgenommenen Zylinder (d.h. alle Werte für FCT_X) im Speicher gespeichert und daraufhin mit der endgültigen Einspritzventil-Pulsweite multipliziert: BALFPW = PWMULT·INCFACX·FCTX·SPWwobei PWMULT eine motorspezifische Leistungseinstellungskonstante ist, die im nicht-flüchtigen Speicher gespeichert ist, INCFAC_X die Einspritzventil-Kraftstofffließrate und SPW die Basiskraftstoffpulsweite ist, die von dem ECM auf der Basis der Betriebsbedingungen und bekannter Prinzipien über Zündung und Verbrennung bestimmt wird. Obgleich dies in 2 nicht spezifisch gezeigt ist, könnte die Methodik unter Verwendung mehrfacher Wiederholungen der Schritte ausgeführt werden.
Es ist bekannt, dass bestimmte Kraftstoff-Einspritzventile, die gelegentlich als sogenannte "High-fuel"-Einspritzventile oder "Hot"-Einspritzventile bezeichnet werden, mehr Leistung als andere Einspritzventile erzeugen. Mit dem Ausgleichstest der vorliegenden Erfindung können die Wirkungen dieser Variation auf ein Minimum herabgesetzt werden, indem man die Kraftstoffzufuhr jedes Kraftstoffeinspritzventils ausgleicht. Wenn beispielsweise der Motor ein Einspritzventil mit hohem Ausstoß hat und dieses Einspritzventil ausgenommen wird (engl.: cut out), wird der damit verbundene Anstieg der Motordrehzahl, der aus dem Ausgleichstest resultiert, niedriger sein als der Anstieg der Motordrehzahl, der auftritt, wenn das Einspritzventil mit hohem Ausstoß mit Kraftstoff versorgt und ein nominales Einspritzventil ausgenommen wird. Einstellungsfaktoren kompensieren ein Einspritzventil mit hohem Ausstoß, indem der Kraftstoff, der diesem Einspritzventil zugeführt wird, verringert wird. Durch Ausgleichen der Kraftstoff-Einspritzventile dient die vorliegende Erfindung dazu, den Motorverschleiß zu reduzieren, die Menge an erzeugtem Motorrauch und erzeugten Partikeln herabzusetzen und eine glattere Leistungszufuhr vorzusehen. Es wird darauf hingewiesen, dass die oben beschriebenen, für das Einspritzventil spezifischen Informationen in der Benutzerschnittstelle 34 oder in dem ECM 20 für eine Motordiagnose und für Trackingzwecke abgerufen und/oder verglichen werden können.
Im Folgenden wird auf die 3 Bezug genommen, in der ein Flussdiagramm gezeigt ist, das die einzelnen Schritte für einen Kraftstoffersparnis-Geschwindigkeitsbegrenzungs-Addierer (engl.: fuel economy speed limit adder) gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. Das Ziel dieses Aspekts der vorliegenden Erfindung ist, dem Fahrzeugführer einen Anreiz zu geben, sich auf eine Art und Weise zu verhalten, die im allgemeinen mit den Zielen der Fuhrparkverwaltern, nämlich die Kraftstoffersparnis auf ein Maximum zu bringen, vereinbar ist. Üblicherweise streben die Fahrer danach, die Fahrzeuggeschwindigkeit zu erhöhen. Angesichts dieser Tatsache sieht das Erhöhen der dem Fahrer zur Verfügung stehenden Geschwindigkeit bei zunehmender Kraftstoffersparnis infolge von beispielsweise einer Minimierung der Leerlaufzeit, der Wahl des optimalen Übersetzungsgetriebes, des Beibehaltens einer stabilen Drosselklappenöffnung oder der Verringerung des Einsatzes von motorbetriebenen Zusatzlasten einen wirksamen Anreiz für den Fahrer dar, sich wunschgemäß zu verhalten.
Die Strategie zum Vorsehen des geschwindigkeitsbasierten Anreizes macht Gebrauch von zahlreichen Variablen. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Kalibrierungswerte für diese Variablen wie folgt:
Der Kraftstoffverbrauch, gemessen in Meilen je Gallone (MPG) kann entweder der durchschnittliche Kraftstoffverbrauch pro Fahrt (MPG_TYPE = 0) oder ein gefilterter Kraftstoffverbrauch (MPG_TYPE = 1) sein. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird der gefilterte MPG (FIL_MPG verwendet und im Schritt 70 unter Verwendung einer Standard-Verzögerungsberechnung erster Ordnung berechnet, begrenzt zwischen Kalibrierungsgrenzen gemäß:
wobei MPG_LIM die maximale zulässige Abweichung vom Kraftstoffverbrauchsziel des Fuhrparks ist, THRESH_MPG einen Schwellenwertkraftstoffverbrauch, MPG_FILT_CON eine Kraftstoffverbrauch-Filterkonstante, INST_MPG einen momentanen Kraftstoffverbrauch und FIL_MPGt-1 den zuvor bestimmten, gefilterten Kraftstoffverbrauch darstellt. Diese Berechnung erfolgt häufig, wie z. B. einmal pro Sekunde, um zeitgerecht auf das aktuelle Verhalten des Fahrers zu reagieren.
Der MPGMPH-Term, der den Geschwindigkeitsaddierer darstellt, wird berechnet, um die zulässige Fahrzeuggeschwindigkeit zu erhöhen, sobald der Schwellenwertkraftstoffverbrauch erreicht wurde, obgleich er auf den maximalen Geschwindigkeitskalibrierungswert MAX_MPH_MPG begrenzt ist. Genauer gesagt wird die zulässige Fahrzeuggeschwindigkeit proportional gemäß der Menge erhöht, um die der Schwellenwertkraftstoffverbrauch überschritten wird. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird der MPGMPH-Term im Schritt 72 bestimmt gemäß: MPGMPH = min(MAX_MPHMPG, MPH_MPGGN·max(0,(INSTMPG – THRESHMPG)))wobei MAX_MPH_MPG die maximale Höhe darstellt, um die die Fahrzeuggeschwindigkeit erhöht werden darf, und MPH_MPG_GN ist der Kraftstoffersparnis-Gewinn, dessen Wert basierend auf Kundeneingaben variieren kann. Damit das Merkmal wie geplant funktioniert, wird der berechnete MPG-Wert vorzugsweise über Zündzyklen hinweg gespeichert und im Falle des ersten Einschaltens oder bei einem Fehler auf Null initialisiert. Wenn der VSS versagt, wird der Geschwindigkeitsaddierer auf Null gesetzt. Beim Schritt 74 stellt das ECM die Geschwindigkeitsmaximalwerte ein. Insbesondere werden der Tempomat-Maximal-MPH-Wert (engl.: cruise maximum MPH) (CCMAXS) und der Fahrgeschwindigkeitsbegrenzungs-Maximal-MPH-Wert (engl.: road speed limit maximum MPH) (RSLMPH) durch das Zufügen von MPGMPH zu CCMAXS und RSLMPH modifiziert, wenn dieses Merkmal aktiviert ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Kraftstoffzufuhr zum Motor in gewissen Höhen beschränkt. Das Ziel dieses Aspekts der vorliegenden Erfindung ist es, einen Schaden am Turbolader zu verhindern, der aus übermäßiger Geschwindigkeit oder einem Pendeln des Verdichters (engl.: compressor surging) bei bestimmten barometrischen Drücken (wie z. B. solche, die üblicherweise bei hohen Höhen angetroffen werden) resultiert; vorzugsweise durch ein Reduzieren der Leistung über eine Drehmomentbegrenzung bei derartigen barometrischen Drücken.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird ein Grenzdrehmoment (HATQ) definiert gemäß:
und HATQ = min(1, TRQMN + max(0, TMP))wobei RPM_MX die Drehzahl für maximalen barometrischen Druckausgleich darstellt, die einen Bereich von 0–2500 mit einem Standardwert von 1800 U/min hat, RPM die Motordrehzahl ist, TRQ_MN das minimale Drehmoment nach dem Ausgleich darstellt, das einen Bereich von 0–100 und einen Standardwert von 100% hat, RPM_MN die minimale Drehzahl zum Ausgleich darstellt, die einen Bereich von 0–2500 und einen Standardwert von 1100 U/min hat, PR_TQ den Druckgewinn für den Ausgleich darstellt, der einen Bereich von 0–2% pro kPa und einen Standardwert von 1% pro kPa hat, und PR_MN den Minimaldruck zum Augleich darstellt, der einen Bereich von 0–120 und einen Standardwert von 50 kPa hat. Die Berechnungen werden ausgeführt, und die Drehmomentgrenze wird auferlegt, wenn die Bedingungen für eine Drehmomentbegrenzung vorliegen, wie beispielsweise wenn der barometrische Druck unter dem liegt, der ein Drehmoment vorsieht, das größer oder gleich dem aktuellen angeforderten Drehmoment ist. Es wird darauf hingewiesen, dass die Variablen derart kalibriert werden, dass RPM_MX > RPM_MN ist.
4 ist eine graphische Darstellung der Drehmomentreduzierung (d.h. Prozent des maximalen Motorleistungsdrehmoments) als Funktion von Höhe und Motordrehzahl. Die durchgezogenen Linien geben den üblichen geforderten Drehmomentgrenzwert an, sowie Linien konstanter Leistung. Begrenzte Drehmomente sind für barometrische Drücke von 0 kPa, 50 kPa, 72,86 kPa, 81,12 kPa und 100 kPa gezeigt. Wie gezeigt, variiert das Drehmoment umgekehrt zu dem barometrischen Druck (BARO), so dass bei niedrigeren barometrischen Drücken, die üblicherweise bei hohen Höhen angetroffen werden, eine höhere Drehmomentreduzierung (ein kleineres Drehmoment) vorgesehen wird. Insbesondere zeigt der Graph verschiedene Drehmomentreduzierungen für eine bestimmte Motoranwendung, mit TRQ_MN = 57%, RPM_MN = 1050 U/min, RPM_MX = 2100 U/min, PR_TQ = 0,0080 und PR_MN = 50 kPa. Sobald das Grenzdrehmoment bestimmt worden ist, kann es als globaler Motordrehmomentgrenzwert auferlegt werden, wie dies oben beschrieben wurde.
Wie zuvor erwähnt, wird die Benutzerschnittstelle bzw. der Datennetzknoten 34 dazu verwendet, Benutzerkalibrierparameter und Fuhrparkverwaltungsinformationen zu speichern und Motorstamminformationen, die als Ergebnis von Diagnose- oder Fehlfunktionscodes aufgezeichnet wurden, wiederzugewinnen. Der Datennetzknoten 34 speichert diese Informationen vorzugsweise in Sätzen, die hier als Seiten bezeichnet werden, obgleich verschiedene andere Verfahren zur Speicherung möglich sind, wie z. B. ASCII-Dateien. Die erste Seite bezieht sich auf Fahrzeuginformationen. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel enthält die Fahrzeuginformationsseite den Gesamtfahrzeugkilometerstand, den Gesamtkraftstoffverbrauch, die Gesamtmotorstunden und die Motorseriennummer. Alle Werte werden ab der Erstbenutzung des Motors beibehalten und können nicht auf Null zurückgestellt werden.
Das elektronische Steuermodul 20 kann in regelmäßigen Intervallen unter gesteuerten Bedingungen verschiedene Sensoren abfragen, oder es kann fortwährend abfragen. Beispielsweise kann die Kühlmitteltemperatur fortwährend abgefragt werden, wenn man erwartet, dass der Motor die Betriebstemperatur erreicht hat. Ein Studieren der Trenddaten über einen Zeitraum hinweg ergibt eine Anzeige des Zustandes des gemessenen Elements oder kann eine indirekte Anzeige des Zustandes anderer Elemente des Motors geben. Beispielsweise kann ein abnehmender Durchschnitt der Kühlmitteltemperatur ein fehlerhaftes Funktionieren des Thermostats anzeigen, während eine zunehmende Durchschnittstemperatur einen verstopften Kühler anzeigen kann.
Demzufolge arbeitet das elektronische Steuermodul 20 mit dem Datennetzknoten 34 zusammen, um eine Vielzahl von Trendseiten zu unterhalten. Im allgemeinen können die Trendinformationen zurückgesetzt werden, die bevorzugte Praxis ist aber zuzulassen, dass die Trends kontinuierlich über die Lebensdauer des Motors laufen. Auf diese Weise steht immer eine vorgegebene Anzahl von aktuellen Abfragen, beispielsweise 100, für Trendanalysen zur Verfügung. Zum Zwecke dieser Erörterung können die Werte, die durch die Buchstaben "aaa", "bbb" usw. dargestellt werden, benutzerspezifiziert werden, um die Trendinformationen kundenspezifisch zu gestalten, und der Wert innerhalb der Klammern nach den Buchstaben gibt den Standardwert an. Selbstverständlich können die Standardwerte fest ins System programmiert werden, wodurch dieser Aspekt der Kundeneingabe wegfällt. Schließlich ist anzumerken, dass alle Trendseiten zurückgestellt werden können. Ein Zurückstellen wird alle Trend-Probenahmepunkte, die auf einer bestimmten Seite gespeichert sind, löschen.
Die erste unterhaltene Trendseite betrifft den Öldruck. Eine Öldruck-Trendprobe wird während aller aaa(20) Motorstunden überwacht. Der durchschnittliche Öldruck während des Zeitintervalls der Probenahmeperiode, bei der die Drehzahl bbb(1600) überschritt, jedoch unter ccc(1800) lag und die Öltemperatur ddd(180°F) überschritt, jedoch unter eee(220°F) lag, wird als Probe genommen. Der Motorstartzeitpunkt, zu dem die Zeit der Probenahmeperiode begann, wird ebenfalls gespeichert. Im Allgemeinen wird der Öldruckverlauf auf eine ungewöhnliche Änderung des Druckes hin überwacht, wie z. B. ein starker Druckabfall. Ein solcher Druckabfall kann ein Anzeichen für mechanische Probleme, Regulierungsprobleme, eine Kraftstoffverdünnung oder einen niedrigen Ölstand sein.
Der Datennetzknoten unterhält ebenso eine Turboboost-Druck-Trendseite. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird eine Turboboost-Druck-Trendprobe auf der Basis von jeweils aaa(20) Motorstunden bestimmt. Der durchschnittliche Turboboost-Druck während des Zeitintervalls des Probenahmeperiode, bei der die Drehzahl größer als bbb(1400) war und unter ccc(1600) lag und der Antriebsstrangbedarf (engl.: powertrain demand) größer als oder gleich ddd(96%) und niedriger als oder gleich eee(100%) ist, wird als Probe genommen. Der Startpunkt, zu dem die Probenahme begann, wird ebenfalls in Form von Motorstunden ge speichert. Der Turboboost-Trend dient dazu, um das Kraftstoff- und Luftsystem zu überwachen. Im Allgemeinen zeigt sich ein Luftleck in einer Reduzierung des Turboboosts. Ähnlich dazu zeigt sich eine Kraftstoffverminderung (z. B. verstopfter Kraftstofffilter) in einer Reduzierung des Turboboosts.
Als Mittel zur Überwachung des elektrischen Systems unterhält der Datennetzknoten 34 eine Batteriespannungs-Trendseite. Eine Batteriespannungs-Trendprobe wird alle aaa(20) Motorstunden für eine Periode von bbb(60) Minuten genommen. Die durchschnittliche Batteriespannung für die gesamte Zeit in der Probenahmeperiode, in der die Drehzahl größer als ccc(1600) ist und weniger als ddd(1800) betrug, wird als Probe genommen. Der Startzeitpunkt der Probenahmeperiode wird ebenfalls gespeichert. Im allgemeinen wird ein ungewöhnlicher Anstieg der Batteriespannung ein Anzeichen für ein Versagen des Spannungsregulierers sein, während eine ungewöhnliche Abnahme der Batteriespannung ein Anzeichen für einen kaputten Generator-Antriebsriemen sein kann.
Ferner unterhält der Datennetzknoten eine Kraftstoffverbrauch-Trendseite. Ein Kraftstoffverbrauchstrend nimmt alle aaa(20) Motorstunden eine Probe und zeichnet den durchschnittlichen Kraftstoffverbrauch zwischen der letzten Probenahme und der aktuellen Probenahme auf. Der Startzeitpunkt der Probenahmeperiode wird ebenfalls gespeichert.
Als Mittel zum Überwachen des Ölkühlungssystems unterhält der Datennetzknoten 34 eine Trendseite über die maximale Öltemperatur. Eine Probe der maximalen Öltemperatur wird über alle aaa(20) Motorstunden bestimmt. Die maximale Öltemperatur, die zwischen dem Zeitpunkt, zu dem die letzte Probe genommen wurde, und der aktuellen Probenahme erreicht wurde, wird auf der Seite gespeichert. Der Startzeitpunkt der Probenahmeperiode wird ebenfalls gespeichert, als kumulative Motorbetriebsstunden. Eine Öltemperaturmessung, die einen Anstieg der maximalen Temperatur anzeigt, kann ein Anzeichen für mechanische Motorprobleme sein.
Zusätzlich wird eine Kühlmitteltemperaturprobe alle aaa(20) Motorstunden genommen. Die maximale Kühlmitteltemperatur, die zwischen dem Zeitpunkt der letzten Probenahme und der aktuellen Probenahme erreicht wurde, wird aufgezeichnet. Der Motorstundenstartzeitpunkt, zu dem die Probennahme genommen wurde, wird ebenfalls gespeichert. Eine Kühlmitteltemperaturmessung, die einen Anstieg der maximalen Temperatur anzeigt, kann ein Anzeichen für einen verstopften Kühler, eine Fehlfunktion des Thermostats oder für Kühlgebläseanomalien sein.
Der Datennetzknoten unterhält ferner eine Maximaldrehzahl-Trendseite. Eine Drehzahlprobe wird alle aaa(20) Motorstunden genommen, und die maximale Drehzahl, die zwischen dem Zeitpunkt, zu dem die letzte Probe genommen wurde, und der aktuellen Probenahme erreicht wurde, wird auf der Seite aufgezeichnet. Der Startzeitpunkt der Probenahmeperiode wird in Form kumulativer Motorbetriebsstunden gespeichert. Durch das Unterhalten von Trendseiten über die maximalen Drehzahlen sind Fahrervergleiche möglich.
Als eine weitere Möglichkeit für Fahrervergleiche unterhält der Datennetzknoten ferner Trendseiten mit maximalen Fahrzeuggeschwindigkeiten. Eine Geschwindigkeitsprobe wird alle aaa(20) Motorstunden genommen. Es zeichnet die maximale Geschwindigkeit auf, die zwischen dem Zeitpunkt, zu dem die letzte Probe genommen wurde, und der aktuellen Probe erreicht wurde, zusätzlich zum Startzeitpunkt der Probenahmeperiode in Form kumulativer Motorbetriebsstunden.
Zusätzlich unterhält der Datennetzknoten 34 Trendseiten über Minimaldrosselklappenpositions-Sensorspannungen. Es wird darauf hingewiesen, dass verschiedene Arten von Drosselklappenpositionssensoren, wie z. B. ein ratiometrischer Sensor, verwendet werden können. Eine Drosselklappenpositionsspannungsprobe wird alle aaa(20) Motorstunden genommen. Die minimale Drosselklappenpositionsspannung, die zwischen dem Zeitpunkt, zu dem die letzte Probe genommen wurde, und der aktuellen Probenahme erreicht wird, wird aufgezeichnet, zusätzlich zum Startzeitpunkt der Probenahmeperiode in Form kumulativer Motorstunden. Mit Hilfe dieser Informationen kann der Verschleiß des Drosselklappenpositionssensors überwacht werden. Im allgemeinen nimmt die Ausgabe des Drosselklappenpositionssensors mit dem Verschleiß des Sensors im Wert ab.
Zusätzlich zu den oben, in Einzelheiten erörterten Trendseiten ist der Datennetzknoten 34 in der Lage, Lebensdauereinschätzungen von Fahrzeugkomponenten, wie z. B. Motorkomponenten, durchzuführen. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel können bis zu 10 Komponenten unabhängig voneinander überwacht werden. Während der Einstellung der Informationen des elektronischen Steuermoduls 20 können die Namen der zu überwachenden 10 Komponenten von einer Bedienperson spezifiziert werden, d.h. Ölfilter, Kühlmittel, Öl und dergleichen. Jede der Komponenten kann von einem oder mehreren der folgenden Mechanismen überwacht werden: zurückgelegte Fahrzeugdistanz, Motorlaufstunden, Kalenderzeit, Gesamtmotorumdrehungen, gesamter verbrannter Kraftstoff oder Leerlaufzeit. Die Lebensdauerinformationen werden auf einer Wartungsintervall-Seite unterhalten, die den Wert enthält, der für die Lebensdauer und die aktuell angefallene Gesamtnutzung gesetzt wurde, für jede der überwachten Motorkomponenten. Die Lebensdauerinformationen enthalten ferner vorzugsweise den Prozentsatz der noch verbleibenden Lebensdauer, sowie das erwartete Austausch/Service-Datum basierend auf den Fahrzeugnutzungsraten. Die folgenden Komponenten, um einige zu nennen, können als Standardkomponenten zur Einschätzung der Lebensdauer ausgewählt werden: Ölfilter, Öl, Luftfilter, Kraftstofffilter und Kühlmittel. Jede der einzelnen Komponenten, für die das Wartungsintervall berechnet wird, kann zurückgesetzt werden, so dass ihr akkumulierter Gebrauch auf Null gesetzt wird.
Die Seite "elektronisches Logbuch" liefert eine grobe Anzeige der Nutzungen des Motors. In dem elektronischen Logbuch wird der Zustand des Motors für die neunundsechzig (96) Viertelstundenintervalle innerhalb eines Tages eingeloggt werden. Das elektronische Logbuch wird diese Informationen für eine vorgegebene Anzahl von Tagen (die jeweils letzten), wie z. B. fünf (5) behalten. Die folgenden Informationen stehen vorzugsweise zur Verfügung: Startdatum und -zeit, Enddatum und -zeit, Anzahl der Einträge und Eintrag (zeigt an Motor ein, aus, Leerlauf und Tempomat) für die 480 Viertelstunden-Einträge. Wenn die ECM-Uhr nicht richtig eingestellt ist oder der Strom abgeschaltet wurde, kann diese Seite unsachgemäße Ergebnisse liefern.
Zusätzlich zu den oben beschriebenen Merkmalen führt das elektronische Steuermodul 20 auch eine Drosselklappensteuerlogik aus. Genauer gesagt bestimmt das elektronische Steuermodul 20 eine Drosselklappenpositionsabweichung, um sicherzustellen, dass bei vollständiger Freigabe der Drosselklappe der Drosselklappenpositionssensor (TPS)-Wert Null beträgt, und um sicherzustellen, dass der Wert bei fehlerhaften Bedingungen als Schutzmaßnahme auf Null gezwungen wird. Falls konfiguriert, dient ein zusätzlicher Mechanismus dazu zu verhindern, dass der Motor beschleunigt wird, wenn eine Fahrzeugtür geöffnet ist.
Beim Bestimmen der Drosselklappenpositionsabweichung verwendet das elektronische Steuermodul 20 eine impulsgefilterte Abweichung, eine geglättete Abweichung und eine berechnete Abweichung. Im Allgemeinen erhält man die impulsgefilterte Abweichung durch Auswählen des mittleren oder durchschnittlichen Wertes einer Gruppe (wie z. B. drei) von Proben. Somit ist die Wirkung das Fallenlassen der höchsten und der niedrigsten Probenahmen einer Gruppe von Probenahmen. Die geglättete Abweichung wird erhalten, indem ein Verzögerungsfilter erster Ordnung verwendet wird. Die berechnete Abweichung wird wie nachstehend beschrieben erhalten.
Im folgenden wird nun auf die 5 Bezug genommen, wo zu Beginn eines Zündzyklus die impulsgefilterte Abweichung, die geglättete Abweichung und die berechnete Abweichung auf den maximalen physikalisch möglichen Rohwert (z. B. 1023) initialisiert werden. Wenn der A/D-Wandler, der dem TPS zugeordnet ist, in einem Umwandlungsausfallzustand ist, oder wenn eine digitale Eingabe als Dualantriebs-EFPA-Schalter konfiguriert ist und sich der entprellte Zustand dieser Eingabe ändert, was eine Änderung des aktiven TPS (Schritt 80) anzeigt, dann werden im Schritt 82 die impulsgefilterte Abweichung, die geglättete Abweichung und die berechnete Abweichung auf dem maximalen physikalisch möglichen Rohwert gehalten.
Wie in 5 gezeigt, werden, wenn "Fail-low" oder "Fail-high"- Ausfälle des Sensors erfasst werden, oder wenn eine der digitalen Eingaben an das ECM 20 als Türschalter konfiguriert ist, und der entprellte Zustand dieser Eingabe eine niedrige äußere Eingabe darstellt, die eine offene Fahrzeugtür anzeigt (Schritt 84), die impulsgefilterte Abweichung, die geglättete Abweichung und die berechnete Abweichung auf dem maximalen physikalisch möglichen Rohwert im Schritt 86 gehalten.
Andernfalls wird bei jeder Umwandlung der Rohwert der TPS-Ausgabe im Schritt 88 durch den Impulsstörungsfilter geleitet, der, wie oben beschrieben, die letzten drei Rohwerte behalten wird und den arithmetischen Mittelwert (Median) weiterleiten wird. Das Ergebnis, das die impulsgefilterte Abweichung (IFO) ist, wird dann mit einem Verzögerungsfilter erster Ordnung gefiltert, um die geglättete Abweichung wie folgt zu erhalten.
Unter weiterer Bezugnahme auf die 5, lautet für den Fall, dass die impulsgefilterte Abweichung größer als die zuvor bestimmte geglättete Abweichung ist (Schritt 90), die Gleichung (Schritt 92): SOT = SOT-1 + TPINFC(IFO – SOT-1)wobei SO_T die neue geglättete Abweichung darstellt, SO_T-1 die alte geglättete Abweichung darstellt, TPINFC die die Drosselklappenpositionssensorabweichung erhöhende Filterkonstante darstellt, die einen Bereich von 0–1 und einen Standardwert von 0,01 hat.
Andernfalls wird im Schritt 94 die geglättete Abweichung wie folgt bestimmt: SOT = SOT-1 + TPDEFC(IFO – SOT-1)wobei TPDEFC die die Drosselklappenpositionssensorabweichung herabsetzende Filterkonstante darstellt, die einen Bereich von 0–1 und einen Standardwert von 0,2 hat.
Wenn das ECM 20 als digitale Eingabe eine Drosselklappenleerlaufschalterausgabe empfängt und der entprellte Zustand dieser Eingabe eine niedrige äußere Eingabe an das ECM darstellt, die einen geschlossenen Drosselklappenleerlaufvalidierungsschalter anzeigt (Schritt 96), dann wird die berechnete Abweichung im Schritt 98 wie folgt erhalten: COT = max(COT-1, max(SOT + TPOHIS, TPOMIN))wobei CO_T die neue berechnete Abweichung, CO_T-1 die alte berechnete Abweichung, SO_T die geglättete Abweichung, TPOHIS die Drosselklappenpositionssensorabweichungshysterese, die einen Bereich von 0–250 hat, und TPOMIN die Drosselklappenpositionssensorminimalabweichung darstellt, die einen Bereich von 0–250 hat. Das ECM 20 vergleicht somit zunächst die Summe der aktuellen geglätteten Abweichung und der TPS-Abweichungs-Hysterese und der TPS-Mindestabweichung und nimmt den Maximalwert der beiden. Das ECM vergleicht dann die Größe mit der zuvor berechneten Drosselklappenabweichung und nimmt den Maximalwert dieser beiden als neue Drosselklappenabweichung.
Andernfalls wird die berechnete Abweichung im Schritt 100 bestimmt gemäß: COT = max(min(COT-1,SOT + TPOHIS),TPOMIN)
Somit vergleicht das ECM die zuvor berechnete Abweichung mit der Summe der aktuellen geglätteten Abweichung und der TPS-Abweichungs-Hysterese und nimmt den Minimalwert. Anschließend vergleicht das ECM 20 diese Größe mit der TPS-Minimalabweichung und nimmt den Maximalwert dieses Vergleichs.
Zusätzlich zu den oben beschriebenen Merkmalen enthält die vorliegende Erfindung eine Übersetzungsverhältsnis-Drehmomentgrenze in Form einer Bestimmung des Enddrehmoments durch das elektronische Steuermodul 20. Die Übersetzungsverhältsnis-Drehmomentgrenzstrategie wird zuerst vorgesehen, gefolgt von einer Erklärung der darin verwendeten Variablen, Terme und dergleichen. Es wird darauf hingewiesen, dass obgleich die vorliegende Erörterung auf eine Drehmomentgrenze bei niedrigen Gängen gerichtet ist, die Strategie mittels geeigneter Modifizierungen gleichfalls bei anderen Übersetzungsverhältnissen anwendbar ist.
Unter Bezugnahme auf die 6 sieht man im Allgemeinen, dass die Drehmomentgrenzstrategie bei niedrigen Gängen das Motordrehmoment auf der Basis der Motordrehzahl (ES) und der Fahrzeuggeschwindigkeit (VS) begrenzt, um das Getriebe vor einer Beschädigung zu schützen. Wie dies gezeigt ist, werden die Motordrehzahl und die Fahrzeuggeschwindigkeit im Schritt 110 gemessen. Genauer gesagt wird im Schritt 112 ein virtuelles Übersetzungsverhältnis (VGR) bestimmt. VGR ist definiert als das Verhältnis von Motordrehzahl zu Fahrzeuggeschwindigkeit (VGR = ES/VS). Im Schritt 114 wird das VGR mit einem vorgegebenen Wert verglichen, wie z. B. ein Drehmomentgrenzschwellenwert für einen niedrigen Gang (engl.: low gear torque limit threshold) (trlrat). Auf der Basis dieses Vergleichs kann das Motordrehmoment begrenzt werden. Es wird darauf hingewiesen, dass es vorgegebene Werte geben kann, die einer Vielzahl von Übersetzungsverhältnissen zugeordnet sind – anstelle eines einzelnen Schwellenwertes.
Unter weiterer Bezugnahme auf die 6 bestimmt das ECM 20 in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel im Schritt 116, ob das VGR nicht unter dem Grenzwert plus/minus eine leichte Hysterese (trlhys) lag, da es zuletzt über trlrat lag. Bei einer Abnahme des VGR wird im allgemeinen VGR mit der Größe (trlrat – trlhys) verglichen, während VGR mit der Größe (trlrat + trlhys) verglichen wird, wenn VGR zunimmt. Die Verwendung der Hysterese hat bekannte Vorteile. Auf der Basis des Vergleichs im Schritt 116 wird das Motordrehmoment auf den Wert des Drehmomentgrenzwerts für einen niedrigen Gang (trllim,) im Schritt 118 begrenzt, der kalibriert werden kann. Das Ergebnis besteht darin, dass wenn das Getriebe in einem niedrigen Gang ist (d.h. hohe Motordrehzahl relativ zur Fahrzeuggeschwindigkeit), das Motordrehmoment begrenzt ist. Auf diese Weise kann eine leichtere Übertragung zusammen mit den damit verbundenen Kosteneinsparungen verwendet werden.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird bei einem Abschalten des Motors beispielsweise aufgrund des Vorhandenseins eines Stopp-Motor-Zustandes das Enddrehmoment auf Null gesetzt. Die Bestimmung des Enddrehmoments (FTQ) variiert basierend auf zahlreichen, nachstehend beschriebenen Überlegungen. Wenn das elektronische Steuermodul ein Leitregler ist (statt eines untergeordneten Reglers) und eine Nachricht von untergeordneter Stelle an die leitende Stelle aus einer Kommunikationsverbindung (wie z. B. eine SAE J1939 Verbindung) während des aktuellen Zündzyklus gelesen wurde, dann wird das Enddrehmoment (FTQ) bestimmt gemäß: FTQ = min(RDTQCTL, RDTQMSS, SCTQ)wobei RDTQ_CTL das Abfall-Drehmoment (engl.: rampdown torque) ist, das von dem ECM bestimmt wurde, RDTQ_MSS das Abfall-Drehmoment aus der letzten über die Verbindung empfangenen Nachricht und SCTQ das Rauchsteuerdrehmoment ist.
Andernfalls ist, wenn der Fahrzeugsgeschwindigkeitssensor aktiviert ist, der Drehmomentgrenzwert für niedrigen Gang aktiviert ist, die externe Motorsynchronisation nicht gesetzt ist und ein Versagen des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors erfasst wird, FTQ: FTQ = min(RDTQ, trllim, SCTQ)wobei RDTQ das Abfall-Drehmoment, trllim der Drehmomentgrenzwert für niedrigen Gang ist, der einen Bereich von 0–100% und eine grobe Auflösung von 0,5% hat, und SCTQ das Rauchsteuerdrehmoment ist. Der Minimalwert der drei Größen wird somit als Enddrehmoment verwendet.
Andernfalls wird FTQ, wenn der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor aktiviert ist, der Drehmomentgrenzwert für niedrigen Gang aktiviert ist, die externe Motorsynchronisation nicht gesetzt ist und die Fahrzeuggeschwindigkeit unter der Tempomat-Mindestgeschwindigkeit liegt, um den Tempomat einzustellen, bestimmt gemäß: FTQ = min(RDTQ, trllim, SCTQ)
Wenn der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor aktiviert ist, der Drehmomentgrenzwert für niedrigen Gang aktiviert ist, die externe Motorsynchronisation nicht gesetzt ist und das VGR nicht unter trlrat – trlhys war, da es zuletzt über trlrat war, dann wird FTQ andernfalls bestimmt gemäß: FTQ = min(RDTQ, trllim, SCTQ)wobei trlrat der VGR Schwellenwert für den Drehmomentgrenzwert für niedrigen Gang ist, der einen Bereich von 0–300 und einen Standardwert von 0.01 U/min/Meilen pro Stunde hat, und trlhys die VGR Hysterese des Drehmomentgrenzwertes für niedrigen Gang ist, die einen Bereich von 0–300 und einen Standardwert von 0,01 U/min/Meilen pro Stunde hat. Andernfalls wird FTQ bestimmt gemäß: FTQ = min(RDTQ, SCTQ)
Das Abfall-Drehmoment (RDTQ) wird basierend auf einem Stopp-Motor-Grenzdrehmoment, einem Übertemperatur-Grenzdrehmoment und einem Meeres-Grenzdrehmoment (engl.: marine torque limit) bestimmt gemäß: RDTQ = (min SETQ, OTTQ, MLTQ)wobei SETQ das Stopp-Motor-Grenzdrehmoment, OTTQ das Übertemperatur-Grenzdrehmoment und MLTQ das Meeresgrenzdrehmoment ist.
Im Allgemeinen tritt die Stopp-Motor-Drehmomentbegrenzung auf, wenn eine Stopp-Motor-Bedingung vorliegt, wie z. B. ein niedriger Öldruck. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird SETQ bestimmt gemäß: SETQ = max(setmin, ST·STPTST)wobei setmin das Stopp-Motor-Minimaldrehmoment, ST das gespeicherte Drehmoment – der Wert des Enddrehmoments FTQ zum Zeitpunkt, zu dem die erste Stopp-Motor-Bedingung auftrat, und STPTST die Stopp-Motor-Drosselklappen-Skalierungszeit (engl.: stop engine throttle scaling time) ist, die einen Bereich von 0–100 und eine grobe Auflösung von 0,5% hat.
Um die Stopp-Motor-Drehmomentgrenze zu bestimmen, vergleicht das ECM 20 somit die Werte des Stopp-Motor-Minimumdrehmoments und die Größe des gespeicherten Drehmoments und die Stopp-Motor-Skalierungszeit, und setzt SETQ gleich dem Maximalwert der verglichenen Werte. Wenn keine Stopp-Motor-Bedingung vorliegt, beträgt SETQ 100% des verfügbaren Motordrehmoments oder des Enddrehmoments (FTQ).
Wie oben gezeigt, basiert das Abfall-Drehmoment ebenfalls auf einem Übertemperatur-Grenzdrehmoment. Im allgemeinen tritt eine Übertemperatur-Drehmomentbegrenzung auf, wenn mindestens eine Übertemperaturbedingung vorherrscht. Typische Übertemperaturbedingungen sind, auch wenn sie nicht zwangsweise darauf beschränkt sind, übermäßige Zylinderkopftemperaturen, Kühlmitteltemperaturen, Öltemperaturen und Getriebetemperaturen. Wird der Übertemperaturschutz aktiviert, wird OTTQ in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel bestimmt gemäß: OTTQ = max(setmin, ST·DIWTST)wobei ST das gespeicherte Drehmoment ist – der Wert des gefilterten Drehmoments (STQ) zu dem Zeitpunkt, zu dem die Übertemperaturbedingung eintrat, und DIWTST ist der Warndrosselklappenskalierungstabellenwert (engl.: warning throttle scaling table value), dessen Wert basierend auf der Höhe der Übertemperatur variiert. In einem Ausführungsbeispiel nimmt DIWTST einen Wert zwischen 0 und 100 an.
Das Meeresgrenzdrehmoment wird ebenfalls beim Bestimmen des Abfall-Drehmoments verwendet. Vorzugsweise wird das Meeresgrenzdrehmoment bestimmt gemäß:
und lmt = DTQLMT(ENGRPM)(1 + TQADV(ARN, ENGRPM))wobei tqtret die Maximaldrehmomentreduzierungsendzeit ist, TMR_TL der Drehmomentbegrenzungszeitgeber ist, dessen Wert die Zeit darstellt, seit der der Drehmomentgrenzwert überschritten wurde, tqtrst ist die Maximaldrehmomentreduzierungsstartzeitvariable, MAXTQ ist das Maximaldrehmoment des Motors, DTQLMT ist der digitale Drehmomentbegrenzungstabellenwert, der auf der Motordrehzahl (ENGRPM) basiert, TQADV ist der Drehmomenteinstelltabellenwert, der auf der Motorleistung und der Motordrehzahl basiert, und ARN ist die aktive Bewertungszahl. Wenn der TMR_TL unter dem Wert der Maximaldrehmomentreduzierungsstartzeitvariable (tqtrst) liegt, dann beträgt das Meeresgrenzdrehmoment 100% des Enddrehmoments.
Wie oben gezeigt, wird das Enddrehmoment FTQ mit einem Vergleich gegenüber SCTQ, dem Start- und Rauchsteuerdrehmoment, bestimmt. Befindet sich der Motor im Startbetriebsmodus, wird SCTQ bestimmt gemäß: SCTQ = RTQI + SMDTQwobei RTQI das vom Fahrer angeforderte Drehmoment darstellt, und SMDTQ das Startdrehmoment ist, dessen Wert basierend auf der Öltemperatur und der Motordrehzahl variiert. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel befindet sich der Motor in dem Startbetriebsmodus, wenn die Motordrehzahl innerhalb eines bestimmten Drehzahlfensters liegt. Insbesondere befindet sich der Motor in einem Startmodus, wenn die Motordrehzahl nicht über der Größe smiddl + ISPD liegt (wobei smiddl eine vorgegebene Delta-Geschwindigkeit über der Motorleerlaufgeschwindigkeit darstellt, die überschritten werden muss, um den Startmodus des Motorbetriebs zu verlassen, und ISPD stellt die Leerlaufgeschwindigkeit dar), da die Motordrehzahl zuletzt unter smback lag (das die Motordrehzahl zum erneuten Eintreten in den Startmodus darstellt).
Wenn das Reglerdrehmoment (engl.: governor torque) (GOTQ) das Rauchgrenzdrehmoment (SLTQ) überschreitet, befindet sich andernfalls der Motor in einem Rauchsteuerbetriebsmodus, und SCTQ = SLTQ, was bestimmt wird, indem man die Rauchgrenzdrehmoment (SCTORQ)-Funktion verwendet, deren Wert basierend auf der Motorleistung (ARN), SCBST (dem Rauchsteuerboostdruck) und der Motordrehzahl (ENGRPM) variiert: SLTQ = SCTORQ(ARN, SCBST, ENGRPM)
Andernfalls ist SCTQ = angefordertes Drehmoment.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel führt das elektronische Steuermodul 20 auch die verbesserte Lüftersteuerungslogik durch. Eine detaillierte Beschreibung einer Lüftersteuerung ist in der US-Patentanmeldung Aktenzeichen 08/113,424 angegeben, die am 27. August 1993 unter dem Titel "Verfahren zur Motorsteuerung" eingereicht wurde und die gleiche Anmelderin wie die vorliegende Anmeldung hat, wobei deren Beschreibung hiermit ausdrücklich durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit in die vorliegende Beschreibung aufgenommen wird. Insbesondere fügt dieses Merkmal die Fähigkeit hinzu, einen Gebläsebetrieb basierend auf dem Betriebszustand des Übertragungs-Retarders, der Kühlmitteltemperatur, der Krümmerlufttemperatur oder der Lufteinlasstemperatur bereitzustellen. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel erfordern das System und das Verfahren der vorliegenden Erfindung eine Minimalmotorleistungsdrehmomentanforderung (engl.: minimum engine output torque requirement) vor dem Betrieb des Kühlgebläses aufgrund einer hohen Lufttemperaturanzeige.
Gemäß der vorliegenden Erfindung enthält das ECM 20 eine digitale Eingabefunktion, die einen Gebläsebetrieb vorsieht, wenn der Übertragungsretarder für einen Zeitraum aktiviert worden ist und die Kühlmitteltemperatur eine bestimmte Temperatur überschritten hat. Auf diese Weise erregt das ECM 20 automatisch das Gebläse, um so bei der Kühlung des Motors zu helfen, um Wärme zu antizipieren, die von dem Kühlmittel aufgrund des Betriebs des Übertragungsretarders absorbiert werden wird. Systeme aus dem Stand der Technik verlassen sich häufig hauptsächlich auf die Kühlmitteltemperatur, um das Kühlgebläse zu aktivieren.
Durch Antizipieren des Anstiegs der Kühlmitteltemperatur sieht die vorliegende Erfindung eine verbesserte Steuerung der Motorbetriebstemperatur vor, was, wie nachstehend erörtert, eine Vielzahl damit verbundener Vorteile hat.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel enthält das ECM 20 weiter eine Lufttemperaturdrehmomentgrenze. Sollte irgendein Teil des Gebläsesystems versagen oder vergisst der Fahrer vor einer Fahrt in warmen Umgebungstemperaturen, die Winterabdeckung des Kühlers zu entfernen, wird die komprimierte Luft aus dem Turbolader vor ihrer Zufuhr zu den Zylindern nicht ausreichend gekühlt werden. Infolgedessen werden die Verbrennungstemperaturen ansteigen, ebenso wie die Reibung, wodurch es zu einem vorzeitigen Verschleiß der Zylinderwände und des Kolbens kommt. Obgleich andere Konfigurationen möglich sind, ist dieses Merkmal vorzugsweise so konfiguriert, dass das Drehmoment verringert wird, wenn die Lufteinlasstemperatur größer als ATNTMP und die Motordrehzahl größer als ATNRPM ist, bis zu einer maximalen Verringerung von ATQMIN bei ATXRPM. Durch ein Setzen von ATNRPM auf eine Drehzahl von größer als der maximalen Übertragungsübersteuerungsdrehzahl wird dieses Merkmal deaktiviert.
Genauer gesagt wird jedes Mal, wenn die Lufteinlasstemperatur (verdichtete oder nicht verdichtete Luft) über die ATNTMP ansteigt und die Motordrehzahl ATNRPM übersteigt, eine absolute Drehmomentgrenze berechnet werden. Das Drehmoment des Motors wird diese Grenze nicht übersteigen. Die Lufttemperatur-Drehmomentgrenze ist vorzugsweise auf eine ungefähre konstante Pferdestärke konfiguriert, für eine gegebene Temperatur, wodurch ein vorhersagbares Motorverhalten und ein geeigneter Motorschutz vorgesehen werden. Wenn der Lufttemperatursensor einen Wert über der Obergrenze hat, wird die Lufttemperatur auf die Standard-Lufttemperatur abfallen oder ansteigen. Die Eingabefilterkonstante AIIFC bestimmt die Rampenrate, die sich vorzugsweise über mehrere Sekunden erstreckt, so dass keine abrupten Drehmomentgrenzsprünge auftreten.
Die Lufttemperatur-Drehmomentgrenze wird bestimmt gemäß:
C = A·(ATQMAX – ATQMIN) + B·(1 – ATQMIN) + ATQMIN ATTQ = MIN(1, MAX(ATQMIN, C))wobei AIT die Lufttemperatur (Lufteinlass- oder Ansauglufttemperatur) ist, ATNRPM die Motordrehzahl ist, bei oder unter der ATTQ bei jeder beliebigen Lufttemperatur 100% beträgt, ATQMAX die absolute Drehmomentbegrenzung ist, wenn die Motordrehzahl größer oder gleich ATXRPM und die Lufttemperatur unter oder gleich ATNRPM ist, ATQMIN die minimale absolute Drehmomentbegrenzung ist (ATTQ ist gleich diesem Wert, wenn die Geschwindigkeit größer oder gleich ATXRPM und die Lufteinlasstemperatur größer oder gleich ATXTMP ist), ATTQ eine absolute Drehmomentbegrenzung und ein Faktor bei der Bestimmung des Abfall-Drehmoments ist (das Enddrehmoment (FTQ) kann diesen Grenzwert nicht überschreiten), ATXRPM die Motordrehzahl ist, bei der ATTQ = ATQMAX ist, wenn die Lufttemperatur ≤ ATNTMP ist und die Motordrehzahl auf einem Wert liegt, bei oder über dem eine maximale Drehmomentreduzierung auftritt, insbesondere ATTQ = ATQMIN, wenn die Lufttemperatur ≥ ATXTMP ist, und die ENGRPM ist die Motordrehzahl, die über 90° für 8- und 16-Zylinder-Motoren, 180° für 4-Zylinder-Motoren und 120° für andere anteilsmäßig verteilt wird.
Im Folgenden wird auf die 7 Bezug genommen, in der ein Flußdiagramm gezeigt ist, das ein erfindungsgemäßes Merkmal der Leerlaufabschaltung zwischen Umgebungstemperatur-Grenzwerten zeigt. Ähnlich zu den zuvor beschriebenen Merkmalen, wird dieses Merkmal von dem ECM 20 ausgeführt. Dieses Merkmal sorgt für eine selektive Motorabschaltung nach einem vorgegebenen (oder möglicherweise adaptiven) Zeitraum, während dem vorgegebene Bedingungen erfüllt sind. Da ein Leerlauf bei niedrigen Leerlaufgeschwindigkeiten Schwefelsäure erzeugt, die die Ölqualität herabsetzt und Lager, Ringe, Ventilspindeln und andere Motoroberflächen angreifen kann, begrenzt dieses Merkmal den Zeitraum, für den ein Lenker den Motor im Leerlauf lassen darf. Darüber hinaus hilft dieses Merkmal, die Gesamtkraftstoffersparnis des Fahrzeugs zu verbessern, während der Lärm und die Abgase gemindert werden.
Der Block 130 der 7 führt verschiedene Initialisierungsfunktionen aus, wie z. B. das Bestimmen, ob ein Umgebungslufttemperatursensor installiert wurde und einwandfrei funktioniert, ob die Feststellbremse gezogen ist und der Motor im Leerlauf ist, d.h. das Gaspedal nicht gedrückt und die Funktion hoher Leerlauf nicht aktiv ist. Die Funktion hoher Leerlauf ist vorgesehen, um einen Fahrzeugwarmlaufzyklus zu erleichtern, während man die oben beschriebenen Nachteile, die mit einem niedrigen Leerlauf verbunden sind, vermeidet. Ist kein Umgebungslufttemperatursensor installiert oder ist er zwar installiert, aber nicht konfiguriert, wird das System die Umgebungslufttemperatur schätzen, wie dies im Detail unter Bezugnahme auf die 8 gezeigt und beschrieben ist. Ähnlich wird im Falle eines installierten Umgebungslufttemperatursensors und beim Erfassen eines Erdschlusses die Umgebungslufttemperatur wie unten beschrieben geschätzt. Wenn ein Umgebungslufttemperatursensor installiert ist und ein Kurzschluss an der Fahrzeugbatterie erfasst wird, wird die Umgebungslufttemperatur auf einen Wert von etwa 21°C (70°F) festgesetzt, ein Fehler aufgezeichnet, und die Motorkontrollampe leuchtet auf. Dies verhindert, dass die Leeraufabschaltung übersteuert wird, solange 21°C (70°F) in den Bereich zwischen dem unteren Kalibriergrenzwert (LL) und dem oberen Kalibriergrenzwert (UL) fällt, wie unten erläutert. Das Merkmal Leerlaufabschaltung kann außer Kraft gesetzt werden, indem man den oberen Kalibriergrenzwert (UL) auf einen Wert festsetzt, der unter dem unteren Kalibriergrenzwert (LL) liegt.
Der Block 132 der 7 bestimmt die Umgebungslufttemperatur. Dies kann direkt erfolgen, indem man den zugehörigen Sensor überwacht, oder es kann ein Schätzwert sein, wie dies weiter unten im Detail beschrieben wird. Der Block 134 überwacht den Leerlaufzeitschalter, um einen Leerlauf für einen vorgegebenen Zeitraum, vorzugsweise für fünf Minuten, zu gestatten, bevor der Lenker vor einem bevorstehenden Abschalten des Motors beim Block 136 gewarnt wird. Diese Warnung kann jedes geeignete Signal sein, wie z. B. ein Summer, ein Licht oder dergleichen. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel blinkt die Motorkontrollampe für etwa neunzig (90) Sekunden vor dem Abschalten des Motors.
Während der Warnperiode kann der Lenker die Abschaltung übersteuern, wie dies durch den Block 138 angezeigt ist, vorausgesetzt, dass eine Übersteuerung durch den Lenker zugelassen wird, wie dies durch eine Kalibriervariable bestimmt wird, die über die Benutzerschnittstelle 34 festgesetzt werden kann. Vorzugsweise wird eine Übersteuerungsanfrage durch momentanes Niederdrücken des Gaspedals angezeigt. Wenn die Übersteuerung durch den Lenker nicht zugelassen wird, wie dies von der Kalibriervariable bestimmt wird, oder die Übersteuerung nicht durch Niederdrücken des Gaspedals (oder einem ähnlichen Zeichen) angefordert wird, wird der Motor, wie durch den Block 150 gezeigt, abgeschaltet werden. Wird eine Übersteuerung durch den Lenker zugelassen und vom Block 138 erfasst, dann wird die Steuerung an den Block 140 weitergeleitet.
Da es wünschenswert ist, längere Leerlaufzeiten unter bestimmten Umgebungstemperaturbedingungen zu gestatten, wie z. B. solche, die einen Betrieb des Heiz- oder Kühlsystems des Fahrzeugs rechtfertigen, bestimmt der Block 140, ob die derzeitige Umgebungslufttemperatur (AATMP) in dem von den Werten des LL und UL festgesetzten Bereich liegt. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel hat der LL einen Wert, der etwa 4°C (40°F) entspricht, und der UL einen Wert, der etwa 26°C (80°F) entspricht. Liegt der Wert der AATMP innerhalb der Grenzwerte, die von den Werten des LL und UL bestimmt werden, oder übersteigt der Wert der AATMP einen oberen Grenzwert (HL), wie dies durch den Block 140 bestimmt wird, geht die Steuerung zum Block 144 über. Andernfalls stellt der Block 142 einen Verzögerungszeitschalter zurück, was zu einer unbegrenzten Leerlaufzeit führt, solange die entsprechenden Betriebsbedingungen erfüllt werden. Der Wert des HL, der vorzugsweise bei etwa 80°C (176°F) liegt, wird dazu verwendet, den Versuch eines Überlistens des Sensors durch Legen des Sensors auf eine relativ heiße Oberfläche zu erfassen. Wenn die Umgebungslufttemperatur, die von einem Temperatursensor bestimmt wird, diesen Wert übersteigt, dann wird somit die Übersteuerung des Lenkers außer Kraft gesetzt, mit dem Ergebnis einer Motorabschaltung, wie dies im Block 150 angegeben ist.
Wenn die Umgebungslufttemperatur geschätzt wird, wie dies oben beschrieben und durch den Block 144 dargestellt ist, wird der Verzögerungszeitschalter beim Block 146 eingestellt (für den Fall, dass der nicht bereits läuft). Vorzugsweise wird der Verzögerungszeitschalter auf etwa zwanzig (20) Minuten eingestellt. Der Block 148 bestimmt dann, ob der Verzögerungszeitschalter abgelaufen ist. Der Verzögerungszeitschalter sorgt für eine ausreichende Einschwingzeit für verschiedene Parameter, die für die Umgebungsluftschätzfunktion, wie unten beschrieben, verwendet werden. Sobald der beim Block 142 oder 146 ausgelöste Zeitschalter abläuft, wird der Motor, wie im Block 150 angezeigt, abgeschaltet, d.h. es ist nur eine Übersteuerung pro Zündzyklus gestattet. Ähnlich dazu ist, wenn ein Umgebungslufttemperatursensor installiert ist und richtig funktioniert, die Einschwingzeit nicht erforderlich und der Motor wird nach Ablauf des vorgegebenen Leerlaufzeitraums abgeschaltet.
Im folgenden wird auf die 8 Bezug genommen, in der eine graphische Darstellung einer Umgebungslufttemperaturschätzung gezeigt ist. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Umgebungslufttemperatur unter Verwendung von Informationen geschätzt, die üblicherweise aus Standardmotorsensoren zur Verfügung stehen, gemäß der Gleichung:
und TAATP = TAATP + KF·(temp – TAATP)wobei T_air für die Lufttemperatur 166 steht, die der Wert der Krümmerlufttemperatur ist, wenn ein Krümmerlufttemperatursensor konfiguriert worden ist, wie durch den Block 160 gezeigt. Andernfalls ist die Lufttemperatur 166 gleich der oben beschriebenen Lufteinlasstemperatur (AIT) 162, wie durch das Element 164 dargestellt. Der Block 170 steht für die Motoröltemperatur (T_oil), wie sie von einem zugehörigen Sensor bestimmt wird. Der Block 172 steht für die Motordrehzahl (RPM), die durch den Wert von K_E (6 in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel) skaliert wird, wie durch den Block 174 dargestellt. Der Block 180 steht für den Umgebungsluft-Offsetfaktor (T_aoff), und der Block 188 steht für einen Kühlgebläse-Offset (Fan_off). Die "max"-Funktion, die durch den Block 182 dargestellt ist, wählt den Größeren der Werte aus, die in den Klammern stehen und durch ein Komma getrennt sind, d.h. die "max"-Funktion gibt einen Wert Null für ansonsten negative Werte zurück. Die Umgebungslufttemperatur (T_AATP), die durch den Block 196 dargestellt ist, ist gleich ihrem vorherigen Wert addiert zu einem skalierten Differenzwert, wie er von dem Skalierungsfaktor K_F bestimmt wird, der durch den Block 194 dargestellt wird. Die Motordrehzahl ist in der Schätzung enthalten, da, wenn die Motordrehzahl zunimmt, die Lufttemperatur weniger Zeit hat, um vom Motor erwärmt zu werden. Ähnlich dazu ist der Kühlgebläse-Offset enthalten, wenn das Kühlgebläse eingeschaltet ist, da dies die Lufttemperatur ebenfalls herabsetzt.
Die 9 zeigt eine graphische Darstellung des absoluten Drehmoments gegenüber der Motordrehzahl, was das Verhältnis zwischen Motordrehzahl, Lufttemperatur und Drehmomentbegrenzung in einem Fahrzeugsystem, wie z. B. in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
Es versteht sich von selbst, dass obgleich die Formen der Erfindung, die hier gezeigt und beschrieben sind, die bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung bilden, sie nicht dazu beabsichtigt sind, alle möglichen Formen derselben aufzuzeigen. Ebenso versteht es sich, dass die verwendeten Wörter eher beschreibend als einschränkend sind, und dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können.

Claims

Verfahren zum Steuern des Motordrehmoments in einem Fahrzeug, das einen Verbrennungsmotor mit einem Turbolader enthält, um einen Schaden am Turbolader während des Fahrzeugbetriebs bei bestimmten barometrischen Drücken zu verhindern, wobei das Verfahren umfasst: Bestimmen eines Drehmoment-Modifikators basierend auf dem barometrischen Druck, der mit der Höhe in Verbindung steht, bei der das Fahrzeug betrieben wird, Bestimmen eines Grenzdrehmoments basierend auf dem Drehmoment-Modifikator und entsprechendes Begrenzen des Motor-Drehmoments, Begrenzen der Motor-Turbogeschwindigkeit durch Beschränken der Kraftstoffzufuhr zum Motor.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Drehmoment-Modifikator bestimmt wird gemäß
PRTO·max(0, (BAR – PRMN))wobei RPMMX die Motordrehzahl für maximalen barometrischen Druckausgleich bezeichnet, TRQMN das minimale Drehmoment nach dem Ausgleich bezeichnet, RPMMN die minimale Drehzahl für den Ausgleich bezeichnet, PRTQ den Druckgewinn für den Ausgleich und PRMN den minimalen Druck für den Ausgleich bezeichnet.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Grenzdrehmoment bestimmt wird gemäß HATQ = min(1, TRQMN + max(0, TMP)).