DE69535309T2

DE69535309T2 - Verfahren und System zur Steuerung von Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE69535309T2
Application number: DE69535309T
Authority: DE
Inventors: S Miller II. Farmington Hills Weisman; Eric D. Canton Thomas; Dennis M. Canton Letang; Arnold J. Novi Vanderbok; Douglas J. South Lyon Babcock
Original assignee: Detroit Diesel Corp
Current assignee: Detroit Diesel Corp
Priority date: 1994-05-16
Filing date: 1995-05-15
Publication date: 2007-03-15
Anticipated expiration: 2015-05-16
Also published as: CA2190162A1; EP1170165A3; DE69535821D1; EP1170493A2; EP1170488A2; US5477827A; EP1170165A2; ATE405738T1; DE69535368T2; EP1170495A2; WO1995031638A1; EP1170488B1; DE69526522T2; EP1170476B1; EP1170492A2; ATE399259T1; EP1170476A2; EP0804681A1; ATE346228T1; EP1170493A3

Description

Technisches Sachgebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und ein System zum Steuern eines Verbrennungsmotors.
Hintergrund
Beim Steuern von Dieselmotoren verwendet die herkömmliche Praxis elektronische Steuereinheiten, die einen flüchtigen und nicht flüchtigen Speicher, eine Eingabe- und Ausgabetreiberschaltung und einen Prozessor, der dazu geeignet ist, einen gespeicherten Anweisungssatz auszuführen, um die verschiedenen Funktionen des Motors und seiner zugeordneten Systeme zu steuern, besitzt. Eine bestimmte elektronische Steuereinheit steht mit zahlreichen Sensoren, Aktuatoren und anderen elektronischen Steuereinheiten in Verbindung, die dazu notwendig sind, verschiedene Funktionen zu steuern, die verschiedene Aspekte einer Kraftstoffzufuhr, einer Getriebesteuerung, oder unzähliger anderer, zu steuern.
Frühe komplexe Systeme und Untersysteme, die kritische Funktionen durchführten, erforderten separate Steuereinheiten, die unmittelbar auf dynamische Fahrzeugsituationen ansprechen konnten und geeignete Vorgänge einleiten konnten. Zum Beispiel konnte ein Fahrzeug eine Bremssteuereinheit, ein Fahrsteuermodul, eine Kühlgebläsesteuereinheit, eine Motorsteuereinheit und eine Getriebesteuereinheit eingesetzt haben, so dass jedes Fahrzeugsystem und -untersystem seine eigene, selbstständige Steuereinheit besaß. Diese Steuereinheiten waren entweder elektronische Steuereinheiten oder elektronische Schaltungen, die nur eine geringe oder keine Kommunikation unter sich selbst oder mit einer Mastersteuereinheit besaßen. Demzufolge wurde das Fahrzeug wie ein verteiltes Steuersystem betrieben, was es oftmals schwierig machte, die gesamte Fahrzeugleistung durch eine koordinierte Steuerung der verschiedenen Systeme und Untersysteme zu optimieren.
Als Steuersysteme anspruchsvoller wurden, wurden die verschiedenen verteilten Steuereinheiten verbunden, um Status-Informationen zu übermitteln und Aktionen zu koordinieren. Allerdings waren Übermittlungsverzögerungen von Zwischen-Steuereinheiten oftmals nicht für kritische Steueraufgaben akzeptabel, was demzufolge unabhängige Prozessoren oder Schaltungen für diese Aufgaben erforderte. Dies erweiterte die gesamten Fähigkeiten des Steuersystems und war oftmals notwendig, um die erhöhten Anforderungen des Verbrauchers ebenso wie strengere Standards für die Emissionskontrolle zu erfüllen. Um diese strikteren Standards zu erfüllen, ist es notwendig geworden, die Fähigkeiten des Motor-Steuersystems auf eine genauere Steuerung des Motorbetriebs zu erweitern. Die Komplexität der sich ergebenden Steuersysteme haben oftmals zu einer Schwierigkeit bei der Herstellung, bei der Montage und bei der Wartung von Fahrzeugen geführt. Hersteller haben versucht, die Zunahme der Teile zu verringern, während die Genauigkeit der Steuerung erhöht wurde, indem zunehmend mehr Steuerfunktionen in eine einzelne Steuereinheit kombiniert wurden.
Fortschritte in der Mikroprozessor-Technologie haben die Entwicklung von Motor-Steuersystemen erleichtert. Diese Systeme begannen durch Umsetzen relativ einfacher Steuerfunktionen mit mechanischen Vorrichtungen und gingen zu komplizierteren Steuer-Schemata mit dazu zugehörigen Steuereinheiten über, bevor sie zu komplexen Steuer-Strategien, realisiert durch eine umfassende Motor-Steuereinheit, ausgereift waren. Viele Motor-Steuersysteme, die im Stand der Technik vorgefunden werden, wenden sich nur einer einzelnen Untersystem-Steuerstrategie zu und können nicht die Vorteile aktivieren, die durch diese Fortschritte von Mikroprozessoren geboten werden. Eine andere Schwierigkeit, die bei traditionellen, verteilten Motor-Steuersystemen vorgefunden wird, ist die Unfähigkeit, den Motor oder die Motor-Komponenten gegen Systemfehler zu schützen. Bestimmte Motor-Komponenten, die unter extremen Betriebsbedingungen betrieben werden, können ausfallen.
Der Wunsch, einsatzspezifische Fahrzeuge unter einem wettbewerbsfähigen Preis zu schaffen, hat dazu geführt, dass eine Anzahl von Verbraucheroptionen verfügbar ist, die einige der Systeme umfassen können, die vorstehend angeführt sind, wie beispielsweise Fahrzeug-Geschwindigkeitsregelung, Motor-Geschwindigkeitssteuerung oder Mo tor-Drehmomentsteuerung. Dies hat wiederum zu einer großen Anzahl von möglichen Untersystem-Kombinationen geführt, was folglich die Kosten, die der Herstellung und der Montage zugeordnet sind, ebenso wie die Kosten des Kundendienstes aufgrund der großen Anzahl von Ersatzteil-Komponenten, die hergestellt und gelagert werden müssen, erhöht.
Es ist erwünscht, eine elektronische Steuereinheit zu haben, die dazu geeignet ist, die Steuerung von verschiedenen Motorfunktionen und zugeordneten Fahrzeugsystemen zu integrieren, um so Übermittlungsverzögerungen zwischen Steuereinheiten zu beseitigen und die Motorsteuerung mit anderen Fahrzeug-Untersystemen zu harmonisieren. Ein zusätzlicher Vorteil ergibt sich aus dem Ersetzen unabhängiger, selbständiger Steuereinheiten gegen eine übergreifende Steuereinheit, um so eine Zunahme der Teile bei der Fahrzeug-Herstellung, der Montage und in Wartungsumgebungen zu verringern, was zu einer damit verbundenen Verringerung der Kosten dieser Funktionen führt.
Es ist auch bei einer Optimierung der gesamten Fahrzeugleistung erwünscht, eine elektronische Steuereinheit zu haben, die eine Steuerung des Motors mit einer Steuerung des Getriebes für ein weicheres, effizienteres Schalten des Getriebes koordiniert. Es ist erwünscht, eine Drossel-Logik zu schaffen und ein Ausbalancieren der Zylinder zu schaffen, um eine relative Leistungsverteilung von jedem Zylinder zu bestimmen.
Aufgrund zunehmender Kosten des Kraftstoffs ist es weiterhin erwünscht, eine Steuereinheit zu schaffen, die bestimmte Antriebstechniken fördert, die die Kraftstoff-Ökonomie erhöht. Zum Beispiel ist es erwünscht, einen Anreiz zu geben, den Motor-Leerlauf zu begrenzen, während sich das Fahrzeug in Ruhe befindet, um so die durchschnittlichen Geräuschpegel zu verringern und den Kraftstoffverbrauch zu verringern. Es ist weiterhin erwünscht, die Verwendung eines Tempomats zu fördern, um ein Schalten des Getriebes zu minimieren und die gesamte Kraftstoff-Ökonomie immer dann, wenn es möglich ist, zu erhöhen.
Es ist auch erwünscht, eine Steuereinheit zu schaffen, die den Motor in einer Art und Weise steuern kann, die die Motor-Komponenten während extremer Betriebszustände schützt. Zum Beispiel wenn ein turbogeladenes Fahrzeug in großen Höhen gefahren wird, wird der Turbolader schneller drehen als ein ähnlicher Turbolader, der in geringeren Höhen betrieben wird, und er kann beschädigt werden.
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 0070, no. 89 (M-207), 13. April 1983 (1983-04-13)-& JP 58 013119 A offenbart den Betrieb des Kühllüfters 2 eines Motors mit einem Retarder entsprechend dem „Ein" Zustand des Retarder-Schalters und der Kühlmitteltemperatur.
Die DE 30 18 076 A offenbart ein Steuern eines Lüfters eines Kühlsystems eines Verbrennungsmotors ensprechend der erfassten Umgebungstemperatur und basierend auf anderen Motor-Betriebsparametern, um so ein vorhergesagtes, maximales, gefordertes Motor-Abtriebsdrehmoment zu bestimmen und den Lüfter entsprechend zu betreiben, um den Motor unter Vorausschau des erwarteten, maximalen Drehmoments und des damit verbundenen Anstiegs in der Kühlwassertemperatur zu kühlen.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Motorsteuereinheit zu schaffen, die einen Motor, der einen Getriebe-Retarder bzw. eine Getriebe-Bremse, einen Radiator und einen Kühllüfter besitzt, steuert. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale nach den Ansprüchen gelöst.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt ein Blockdiagramm eines integrierten Steuersystems für einen Verbrennungsmotor;
2 zeigt ein Flussdiagramm, das im Detail die Schritte eines Testens der Zylinder-Balance angibt;
3 zeigt ein Flussdiagramm, das im Detail die Schritte eines Hinzufügens einer Kraftstoff-Ökonomie-Geschwindigkeitsbegrenzung angibt;
4 zeigt eine grafische Darstellung der Höhen-Drehmomentverringerung als eine Funktion des barometrischen Drucks und der Motor-Geschwindigkeit;
5 zeigt ein Flussdiagramm, das im Detail die Drossel-Logik angibt;
6 zeigt ein Flussdiagramm, das im Detail die Gangverhältnis-Drehmomentbegrenzungs-Strategie darstellt;
7 zeigt ein Flussdiagramm, das ein System und ein Verfahren für ein Abschalten des Motor-Leerlaufs basierend auf einer Umgebungslufttemperatur darstellt;
8 zeigt eine grafische Darstellung eines Systems und eines Verfahrens für die Abschätzung der Umgebungslufttemperatur; und
9 zeigt eine grafische Darstellung des absoluten Drehmoments gegenüber der Motor-Geschwindigkeit zur Verwendung bei der Lufttemperatur-Drehmomentbegrenzung.
Beste Moden zum Ausführen der Erfindung
In 1 nun ist ein elektronisches Steuermodul (ECM) 20 dargestellt, das mit einer typischen Motor-Baugruppe, allgemein bezeichnet mit dem Bezugszeichen 22, und einer Benutzer-Schnittstelle 34 in Verbindung steht. Das ECM 20 umfasst, wie dargestellt ist, einen Mikroprozessor 24, der einen flüchtigen Random-Access-Memory (RAM) 26 und einen nicht flüchtigen Read-Only-Memory (ROM) 28 besitzt. Das ECM 20 kann natürlich andere Typen eines Speichers an Stelle des RAM 26 und des ROM 28, oder zusätzlich dazu, enthalten, wie beispielsweise Flash-EPROM- oder EEPROM-Speicher, wie dies im Stand der Technik bekannt ist.
Der ROM 28, oder ein anderer, nicht flüchtiger Speicher, kann Anweisungen enthalten, die ausgeführt werden, um verschiedene Steuer- und Informationsfunktionen vorzunehmen, ebenso wie Daten-Tabellen, die Kalibrierungswerte und Parameter enthalten, die einen normalen Motorbetrieb charakterisieren. Der Mikroprozessor 24 führt Steuersignale zu Eingabe- und Ausgabe-(I/O)-Treibern 32 und empfängt sie davon. Die I/O-Treiber 32 stehen mit der Motor-Baugruppe 22 in Verbindung und dienen dazu, die Steuereinheit gegen schädliche, elektrische Impulse zu schützen, während die Signale und der Strom, notwendig für die Motor-Steuerung gemäß der vorliegenden Erfindung, bereitgestellt werden. Die ECM-Baugruppe, die detailliert vorstehend angegeben ist, ist über Daten-, Adressen und Steuerbusse verbunden. Es sollte angemerkt werden, dass eine Vielfalt von anderen möglichen Steuer-Schemata vorhanden ist, die verschiedene Kombinationen von Mikroprozessoren und elektrischen oder elektronischen Schaltungen umfassen, die dieselbe Funktion durchführen könnten.
Wie weiterhin 1 zeigt, umfasst die Motor-Baugruppe 22 eine Anzahl von elektronischen Einspritzeinheiten (Electronic Unit Injectors – EUI) 40, wobei jede davon einem bestimmten Motor-Zylinder zugeordnet ist; und eine Anzahl Sensoren 42 zum Anzeigen verschiedener Motor-Betriebszustände, wie beispielsweise Kühlmitteltemperatur, Umgebungslufttemperatur, Ansaugverteiler-Lufttemperatur, Ansaug-Temperatur, Motoröl-Temperatur, Kraftstoff-Temperatur, Temperatur des Ladeluftkühlers, Drosselposition, Ansaugverteilerdruck, Kraftstoffdruck, Öldruck, Kühlmitteldruck, Zylinderposition und Zylin derfolge, um nur ein paar zu nennen. Die Motor-Baugruppe 22 umfasst auch Stellglieder 44, die Solenoide, variable Ventile, Anzeigelichter, Motoren und/oder Generatoren umfassen können. Es sollte ersichtlich sein, dass das ECM 20 auch in Verbindung mit einer anderen Fahrzeug-Baugruppe und Mikroprozessoren stehen kann, die zugeordnete Fahrzeugsysteme steuern, wie beispielsweise die Bremsen, das Getriebe, ein Fahrzeug-Managementsystem oder einen Fuhrpark-Verwaltungs-Funktransponder.
Die Benutzer-Schnittstelle, oder ein Daten-Hub 34 wird dazu verwendet, durch einen Benutzer ausgewählte Überwachungs-Parameter und zugeordnete Werte für diese Parameter zu speichern und Wartungsintervalle zu bestimmen und Trend-Analysen durchzuführen. Durch den Benutzer ausgewählte Parameter können einstellbare Grenzen umfassen, wie beispielsweise die erwünschte Nutzungsdauer des Motoröls. Motor-Historik-Informationen können die diagnostischen Informationen, die verwendet werden, um ein personelles Durchführen einer Routine-Wartung oder die Fehlersuche von Fehlfunktionen zu unterstützen, ebenso wie Motor- und Fahrzeug-Betriebsdaten, die analysiert werden können, um das Verhalten des Fahrers des Fahrzeuges zusätzlich zu der Fahrzeugleistung abzuschätzen, umfassen. Die Benutzer-Schnittstelle 34 führt auch vorzugsweise Bauteil-Lebensdauer- und Trend-Analysen durch, wie dies in größerem Detail nachfolgend beschrieben ist. Es sollte ersichtlich werden, dass, obwohl 1 die Benutzer-Schnittstelle so darstellt, dass sie extern zu der ECM 20 vorliegt, bestimmte Operationen, die durch die Benutzer-Schnittstelle durchgeführt werden, natürlich auch durch die ECM 20 durchgeführt werden könnten.
Das elektronische Steuermodul 20 führt eine Software aus, um so die verschiedenen Merkmale der vorliegenden Erfindung umzusetzen. Beim Beschreiben dieser Merkmale werden Gleichungen angegeben werden und es wird Bezug auf Variablen genommen werden, die durch das ECM beim Ausführen der Software verwendet werden. Es sollte angemerkt werden, dass die Gleichungs-Variablen, die in Italics in Kleinbuchstaben dargestellt sind, Kalibrierungs-Variablen sind, wogegen Gleichungs-Variablen, die in kleineren Werten (SMALL CAPS) dargestellt sind, Funktions-Variablen darstellen, deren Werte variieren und die zum Beispiel auf Betriebszuständen, wie beispielsweise Ansaug-Verteilerdruck oder Motor-Geschwindigkeit, basieren.
In 2 nun ist ein Flussdiagramm dargestellt, das im Detail die Schritte für einen Einspritzdüse-Balance-Test gemäß der vorliegenden Erfindung angibt. In der bevorzugten Ausführungsform versucht das ECM 20 die Einspritzdüsen 40 so auszubalancieren, dass eine Leistungszuführung ungefähr gleich ist, indem ein Beschleunigungs-Test durchgeführt wird, um die relative Leistung von jeder Einspritzdüse zu bestimmen. Am Schritt 50 bestimmt das ECM, ob der Beschleunigungs-Balance-Test gestartet werden soll. In der bevorzugten Ausführungsform wird der Test dann aktiviert, wenn die Einspritzdüse-Balance-Nachricht durch das ECM 20 von der Benutzer-Schnittstelle 34 empfangen ist und entweder die Fahrzeug-Geschwindigkeit Null ist oder der Fahrzeug-Geschwindigkeitssensor (VSS) nicht konfiguriert ist und das Balance-Zeichen (BALENB) eingestellt ist. Das BALENB Zeichen wird während der Kalibrierung eingestellt. Der Beschleunigungs-Balance-Test kann in einer Anzahl von Arten und Weisen beendet werden. Vorzugsweise wird der Test dann beendet, wenn der Test abgeschlossen ist oder wenn das ECM 20 eine Clear-Nachricht von der Benutzer-Schnittstelle 34 empfängt. Zusätzlich wird der Test dann beendet, wenn die Zündung auf die „aus" Position gedreht wird oder wenn die Fahrzeug-Geschwindigkeit nicht Null ist.
Wie weiterhin 2 zeigt, wird, wenn einmal der Balance-Test am Schritt 50 aktiviert ist, eine Testfolge am Schritt 52 eingegeben, die einen Initialisierungsschritt umfasst, während dem die Leerlauf-Geschwindigkeit auf den Wert von BALSTR, eine Variable, die die Balance-Start-Anfahr-RPM (die Motordrehzahl U/min (RPM), bei der der Test beginnt) darstellt, eingestellt wird. BALSTR besitzt vorzugsweise einen Bereich von 0-2.500 RPM (U/min) und gibt 1.000 RPM (U/min) vor. Zusätzlich wird das geforderte Drehmoment auf Null eingestellt und die Test-Zylinder-Variable (CYL_TST) wird auf einen Wert von „1" am Schritt 52 eingestellt.
Am Schritt 54 wird dem Motor ermöglicht, sich zu stabilisieren, bevor der tatsächliche Test beginnt. Während der Stabilisierungs-Periode wird der Test-Zylinder von dem Kraftstoff-Versorgungs-Schema abgetrennt. Der Steuerfluss schreitet zu Schritt 56 fort, wenn die Stabilisierungszeit die eingestellte Zeit-Variable (BALTIM) übersteigt oder gleich dazu ist, die einen Bereich von 0-30 Sekunden und einen Vorgabewert von 2 Sekunden besitzt.
Wie in 2 dargestellt ist, wird, wenn einmal der Motor stabilisiert ist, am Schritt 56 die Beschleunigungs-RPM, mit dem Test-Zylinder herausgenommen, gemessen, beginnend mit dem ersten Zylinder herausgenommen. Um dies vorzunehmen, wird das Kraftstoff-Steuersignal, das ein Impulsbreiten-Signal sein könnte oder von dem Drehmo ment abgeleitet sein könnte, für die verbleibenden Einspritzdüsen auf den Wert von BALFPW eingestellt, und die Zeit des Beginnens eines Einspritzens (Beginning of Injection – BOI) für die verbleibenden Einspritzdüsen wird auf BALBOI eingestellt, wobei BALFPW die Balance-Impulsbreite-Variable ist, die einen Bereich von 0° – 30° und einen Vorgabewert von 13° (der Kurbelwellendrehung) besitzt, und wobei BALBOI der Balance-Beginn der Kraftstoff-Einspritz-Variablen ist, die einen Bereich von 0° – 30° und einen Vorgabewert von 10° besitzt.
Der Steuerfluss geht vorzugsweise zu Schritt 58 der 2, wenn die Anzahl der tatsächlichen Motor-Umdrehungen, seit die Impulsbreite und die Einspritzzeit eingestellt wurden, gleich zu BALREV ist oder dies übersteigt, wobei die Variable die Balance-End-Anfahr-RPM darstellt, die einen Bereich von 0-100 Umdrehungen mit einer Auflösung von 1 Umdrehung und einem Vorgabewert von 8 Umdrehungen besitzt. Der Wert von BALREV wird so eingestellt, um das Auftreten einer bestimmten Anzahl von Zündungen für den Test sicherzustellen. Wie bekannt ist, zünden bei einem Viertakt-Achtrylinder-Motor vier Zylinder bei jeder Kurbelwelten-Umdrehung, wogegen alle acht Zylinder bei jeder Umdrehung in einem Zweitakt-Achtzylinder-Motor gezündet werden. Mit BALREV und BALFPW auf die angezeigten Vorgaben eingestellt, wird eine Erhöhung der Motor-Geschwindigkeit von ungefähr 500 RPM während des Tests realisiert werden. An diesem Punkt (revs ≥ BALREV) wird die Motor-Geschwindigkeit in dem Speicher für das Abschalten der Einspritzdüse gespeichert.
Am Schritt 58 der 2 bestimmt das ECM, ob eine zusätzliche Einspritzdüse getestet werden muss oder nicht und ob der Einspritzdüse-Balance-Test abgeschlossen ist. Falls der Wert von CYL_TST die Anzahl von Motor-Zylindern (ZNZYLH) übersteigt oder gleich dazu ist, müssen keine zusätzlichen Einspritzdüsen getestet werden und der Steuerablauf springt weiter zu Schritt 62, wo Einstellungsfaktoren bestimmt werden. Falls allerdings zusätzliche Einspritzdüsen getestet werden müssen, wird der Wert von CAL_TST am Schritt 60 erhöht und der Steuerablauf kehrt zu Schritt 54 zurück, so dass die Schritte 56 und 58 für jede Einspritzdüse, die getestet werden soll, wiederholt werden können.
Wie weiterhin 2 zeigt, werden am Schritt 62 Einstellungsfaktoren berechnet, nachdem alle Einspritzdüsen, die getestet werden sollen (d.h. ausgeschaltet), getestet worden sind. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst dies zuerst ein Bestimmen eines durchschnittlichen RPM (RPM_AVG) für die getesteten Einspritzdüsen entsprechend zu
wobei Σ(RPM) die Summe aller RPMs (U/min), gemessen an der Schlussfolgerung des Schritts 56, ist. Als nächstes wird ein Einstellungs-RPM-Verhältnis (RPM_ADJX) für jeden Zylinder entsprechend zu
für x = 1 bis 8 für einen Acht-Zylinder-Motor bestimmt, wobei RPM_X die RPM, gemessen an der Schlussfolgerung des Schritts 56 für den bestimmten Zylinder, ist. Die Einstellungsfaktoren (FCT_ADJX), die letztendlich die abschließende Einspritzdüsen-Impulsbreite modifizieren werden, werden entsprechend zu FCTADJX = (RPMADJX – 1)·(ZYNCYLH – 1)·BALGANbestimmt, wobei BALGAN die Balance-Verstärkung ist, die einen Bereich von 0 – 2 mit einem Vorgabewert von 0,8 besitzt. Ein temporärer Einstellungsfaktor (FCT_TMPX) wird dann entsprechend zu FCTTMPX = min(BALLIM,max(–BALLIM, (FCTADJ(x-1) + FCTADJX)))bestimmt, wobei BALLIM eine Balance-Grenze darstellt, die einen Bereich von 0-1 mit einer Auflösung von 0,01 und einem Vorgabewert von 0,07 besitzt. Demzufolge identifiziert, um den temporären Einstellungsfaktor zu bestimmen, das ECM zuerst das Maximum von –BALLIM und die Summe von FCT_ADJX(x-1) und FCT_ADJX (wobei FCT_ADJX(x-1) der vorherige Einstellungsfaktor für diesen Zylinder ist). Das ECM vergleicht dann das Maximum mit dem Wert von BALLIM und nimmt das Minimum dieser Größen als den temporären Einstellungsfaktor.
Am Schritt 64 werden die Einstellungsfaktoren aktualisiert und die Ergebnisse werden zu dem Benutzer ausgegeben. In der bevorzugten Ausführungsform umfasst ein Aktualisieren der Einstellungsfaktoren ein Normieren der berechneten Einstellungsfaktoren. Eine Normierung der Einstellungsfaktoren wird unter Verwendung eines Normierungsfaktors vorgenommen, der entsprechend zu FCTNRMX = Π(1 +FCTTMPX) bestimmt wird. Demzufolge wird FCT_NRMX erhalten, indem das Produkt aller (1 + FCT_TMPX) Größen herangezogen wird. Der Einstellungsfaktor der Kraftstoff-Einspritzdüse-Impulsbreite für jeden Zylinder kann dann entsprechend zu
bestimmt werden.
Wenn einmal am Schritt 64 alle Einstellungsfaktoren für die abgeschalteten Zylinder (d.h. alle Werte von FCT_X) bestimmt sind, werden diese in dem Speicher gespeichert und dann mit der End-Einspritzdüsen-Impulsbreite BALFPW = PWMULT·INCFACX·FCX·SPWmultipliziert, wobei PWMULT eine motorspezifische Leistungs-Einstellungskonstante, gespeichert in dem nicht flüchtigen Speicher, ist, INCFAC_X die Einspritzdüsen-Kraftstoff-Strömungsrate ist, und SPW die Basis-Kraftstoff-Impulsbreite, bestimmt durch das ECM basierend auf Betriebszuständen und bekannten Prinzipien einer Zündung und Verbrennung, ist. Die Methodologie könnte, obwohl es nicht spezifisch in 2 dargestellt ist, unter Verwendung von mehreren Iterationen der Schritte durchgeführt werden.
Es ist bekannt, dass bestimmte Kraftstoff-Einspritzdüsen, manchmal bezeichnet als Hoch-Kraftstoff oder Heiß-Einspritzdüsen, mehr Leistung als andere Einspritzdüsen erzeugen. Mit dem Balance-Test der vorliegenden Erfindung können die Effekte dieser Variation durch Kompensieren der Kraftstoff-Zufuhr jeder Kraftstoff-Einspritzdüse minimiert werden. Zum Beispiel wird, wenn der Motor eine Einspritzdüse mit hohem Ausstoß besitzt, wenn diese Einspritzdüse abgeschaltet ist, der zugeordnete Anstieg in der Motor-Geschwindigkeit, der von dem Balance-Test resultiert, geringer sein als der Anstieg in der Motor-Geschwindigkeit, der dann auftritt, wenn die Einspritzdüse mit hohem Austritt mit Kraftstoff versorgt wird und eine nominale Einspritzdüse abgeschaltet ist. Einstellungsfaktoren kompensieren eine Einspritzdüse mit hohem Ausstoß, indem der Kraftstoff, der zu dieser Einspritzdüse zugeführt wird, verringert wird. Durch Kompensieren der Kraftstoff-Einspritzdüsen arbeitet die vorliegende Erfindung so, um eine Motor-Abnutzung zu verringern, den Umfang eines Motor-Abgases und Teilchen, die erzeugt sind, zu verringern und eine ausgeglichenere Leistungsabgabe zu erzielen. Es sollte ersichtlich werden, dass die für die Einspritzdüse spezifischen Informationen, die vorstehend beschrieben sind, in der Benutzer-Schnittstelle 34 oder in dem ECM 20 für Motor-Diagnostiken und Protokollierungszwecke aufgesucht und/oder verglichen werden können.
In 3 nun ist ein Flussdiagramm dargestellt, das im Detail die Schritte eines Kraftstoff-ökonomie-Geschwindigkeits-Begrenzungs-Addierers gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. Das Ziel dieses Aspekts der vorliegenden Erfindung ist es, dem Fahrer des Fahrzeugs einen Anreiz zu geben, sich in einer Art und Weise zu verhalten, die allgemein mit den Zielen der Fuhrpark-Verwalter übereinstimmt, eine Kraftstoff-Ökonomie zu maximieren. Typischerweise bemühen sich Fahrer, die Fahrzeug-Geschwindigkeit zu erhöhen. Im Hinblick hierauf führt ein Erhöhen der Geschwindigkeit, die für den Fahrer verfügbar ist, wenn sich die Kraftstoff-Ökonomie als eine Folge von zum Beispiel einer Minimierung der Leerlaufzeit, einer Auswahl des optimalen Getriebegangs, Beibehalten einer stabilen Drosselung, oder einer Verringerung der Benutzung der durch den Motor angetriebenen Zusatzgerätelasten erhöht, zu einem wirkungsvollen Anreiz für den Fahrer, sich so zu verhalten, wie dies erwünscht ist.
Die Strategie, um den auf einer Geschwindigkeit basierenden Anreiz zu erzielen, verwendet zahlreiche Variablen. In der bevorzugten Ausführungsform sind Kalibrierungswerte für diese Variablen wie folgt:
Eine Kraftstoff-Ökonomie, gemessen in Angaben von Meilen pro Gallone (MPG), kann entweder die Fahrt-Durchschnitts-Kraftstoff-Ökonomie (MPG_TYPE = 0) oder eine gefilterte Kraftstoff-Ökonomie (MPG_TYPE =1) sein. In einer bevorzugten Ausführungsform wird das gefilterte MPG (FIL_MPG) verwendet und wird am Schritt 70 unter Verwendung einer Standard-Verzögerungs-Berechnung 1^ter Ordnung, begrenzt zwischen Kalibrierungsgrenzen, entsprechend zu FILMPG = min(MPG_LIM + THRESHMPG,max(THRESHMPG – MPG_LIM, (FILMPGt-1 + MPG_FILTCON·(INSTMPG – FILMPGt-1)))), berechnet, wobei MPG_LIM die maximale, zulässige Abweichung von dem Ziel für die Fuhrpark-Kraftstoff-Ökonomie darstellt, THRESH_MPG eine Schwellwert-Kraftstoff-Ökonomie darstellt, MPG_FILT_CON eine Kraftstoff-Ökonomie-Filterkonstante ist, INST_MPG eine momentane Kraftstoff-Ökonomie darstellt und FIL_MPGt-1 die zuvor bestimmte, gefilterte Kraftstoff Ökonomie darstellt. Diese Berechnung wird häufig vorgenommen, wie beispielsweise einmal pro Sekunde, um auf einer zeitlichen Basis auf das momentane Verhalten des Fahrers zu reagieren.
Der Term MPGMPH, der den Geschwindigkeits-Addierer darstellt, wird berechnet, um eine zulässige Fahrzeug-Geschwindigkeit zu erhöhen, wenn einmal die Schwellwert-Kraftstoff Ökonomie erreicht worden ist, obwohl sie auf den maximalen Geschwindigkeits-Kalibrierungswert MAX_MPH_MPG begrenzt ist. Genauer gesagt wird die zulässige Fahrzeug-Geschwindigkeit proportional entsprechend zu dem Betrag, um den die Schwellwert-Kraftstoff-Ökonomie überschritten wird, erhöht. In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Term MPGMPH am Schritt 72 entsprechend zu MPGMPH = min(MAX_MPHMPH,MPH_MPGGN·max(0; (INSTMPG- THRESHMPG)))bestimmt, wobei MAX_MPH_MPG den maximalen Betrag darstellt, um den die Fahrzeug-Geschwindigkeit erhöht werden kann, und MPH_MPG_GN die Kraftstoff-Ökonomie-Verstärkung ist, wobei der Wert davon basierend auf der Kunden-Eingabe variieren kann. Der berechnete MPG-Wert wird für das Merkmal, um so zu arbeiten, wie dies vorgesehen ist, vorzugsweise über Zündzyklen gesichert und auf Null in dem Fall des ersten Einschaltens oder in dem Fall eines Fehlers initialisiert. Falls VSS ausfällt bzw. fehlerhaft ist, wird der Geschwindigkeits-Addierer auf Null gesetzt. Am Schritt 74 stellt das ECM die Geschwindigkeits-Maxima ein. Genauer gesagt werden das Fahrgeschwindigkeits-Maximum MPH (CCMAXS) und das Straßen-Geschwindigkeits-Begrenzungs-Maximum MPH (RSLMPH) durch die Addition von MPGMPH zu CCMAXS und RSLMPH modifiziert, wenn dieses Merkmal freigegeben ist.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Kraftstoff-Zufuhr zu dem Motor bei bestimmten Höhen begrenzt. Das Ziel dieses Aspekts der vorliegenden Erfindung ist es, eine Beschädigung des Turboladers aufgrund einer zu großen Geschwindigkeit oder eines Kompressors bei bestimmten, barometrischen Drücken (wie beispielsweise solche, die typischerweise in großen Höhen vorgefunden werden), vorzugsweise durch Verringern der Leistung über eine Drehmoment-Begrenzung bei diesen barometrischen Drücken, zu verhindern.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Grenz-Drehmoment (HATQ) entsprechend zu:
definiert, wobei RPM_MX das RPM (U/min) für eine maximale Kompensation des barometrischen Drucks darstellt, die einen Bereich von 0-2.500 mit einem Vorgabewert von 1.800 RPM besitzt, wobei RPM die Motor-Geschwindigkeit ist, TRQ_MN das maximale Drehmoment nach einer Kompensation darstellt, das einen Bereich von 0-100 und eine Vorgabe von 100% besitzt, RPM_MN das maximale RPM für eine Kompensation darstellt, das einen Bereich von 0-2500 und eine Vorgabe von 1100 RPM besitzt, PR_TQ die Druckverstärkung zur Kompensation darstellt, die einen Bereich von 0-2% pro kPa und einen Vorgabewert von 1 % pro kPa besitzt, und PR_MN den minimalen Druck für eine Kompensation darstellt, das einen Bereich von 0-120 und einen Vorgabewert von 50 kPa besitzt. Die Berechnungen werden durchgeführt und die Drehmoment-Begrenzung wird auferlegt, wenn die Bedingungen für eine Drehmoment-Begrenzung existieren, wie beispielsweise dann, wenn der barometrische Druck unterhalb demjenigen ist, der ein Drehmoment liefert, das größer als das momentane, geforderte Drehmoment ist, oder gleich dazu ist. Es wollte angemerkt werden, dass die Variablen so kalibriert werden, dass RPM_MX > RPM_MN gilt.
4 zeigt eine grafische Darstellung der Drehmoment-Verringerung (d.h. Prozent eines maximalen Motor-Abtriebs-Drehmoments) als eine Funktion der Höhe und der Motor-Geschwindigkeit. Die durchgezogenen Linien zeigen eine typische, geforderte Drehmoment-Grenze, und Linien einer konstanten Leistung, an. Begrenzte Drehmomente sind für barometrische Drücke von 0 kPa, 50 kPa, 72,86 kPa, 81,12 kPa und 100 kPa dar gestellt. Das Drehmoment variiert, wie dargestellt ist, umgekehrt zu dem barometrischen Druck (BARO), so dass eine stärkere Drehmoment-Verringerung (geringeres Drehmoment) bei niedrigeren, barometrischen Drücken erzielt wird, die typischerweise bei hohen Höhen vorgefunden werden. Genauer gesagt stellt die grafische Darstellung verschiedene Drehmoment-Reduktionen für eine bestimmte Motor-Anwendung dar, mit TRQ_MN = 57%, RPM_MN = 1050 RPM, RPM_MX = 2100 RPM, PR_TQ = 0,0080 und PR_MN = 50 kPa. Das Grenz-Drehmoment kann, wenn es bestimmt ist, als eine globale Motor-Drehmoment-Begrenzung auferlegt werden, wie vorstehend beschrieben ist.
Wie zuvor angemerkt ist, wird die Benutzer-Schnittstelle oder der Daten-Hub 34 dazu verwendet, Benutzer-Kalibrierungs-Parameter, Fuhrpark-Verwaltungs-Informationen zu speichern und Motor-Historik-Informationen, die als eine Folge von diagnostischen oder Fehlfunktions-Coden aufgezeichnet sind, aufzusuchen. Der Daten-Hub 34 speichert vorzugsweise diese Informationen in Sätzen, die hier als Seiten bezeichnet werden, obwohl verschiedene andere Verfahren einer Speicherung möglich sind, wie beispielsweise ASCII Dateien. Die erste Seite bezieht sich auf Fahrzeug-Informationen. In der bevorzugten Ausführungsform umfasst die Fahrzeug-Informations-Seite die gesamte Fahrzeug-Kilometerleistung, den gesamten Kraftstoff, der verwendet ist, die gesamten Motorbetriebsstunden und die Motor-Seriennummer. Alle Werte werden von der ersten Benutzung des Motors an beibehalten und können nicht zurückgesetzt werden.
Das elektronische Steuermodul 20 kann verschiedene Sensoren unter regelmäßigen Intervallen unter kontrollierten Bedingungen abtasten oder es kann kontinuierlich abtasten. Zum Beispiel kann die Kühlmittel-Temperatur kontinuierlich abgefragt werden, wenn erwartet wird, dass der Motor die Betriebstemperatur erreicht hat. Ein Studieren der Trend-Daten über eine Zeitperiode ergibt eine Anzeige über den Zustand des Elements, das gemessen wird, oder kann eine indirekte Anzeige über den Zustand der anderen Elemente des Motors liefern. Zum Beispiel kann ein sich verringernder Durchschnitt für die Kühlmittel-Temperatur ein fehlerhaft arbeitendes Thermostat anzeigen, wogegen ein Erhöhen der durchschnittlichen Temperatur einen verstopften Kühler anzeigen kann.
Dementsprechend arbeitet das elektronische Steuermodul 20 mit dem Daten-Hub 34 so zusammen, um eine Vielzahl von Trend-Seiten beizubehalten, allgemein können Trend-Informationen zurückgesetzt werden, allerdings ist es die bevorzugte Praxis, zuzulassen, dass die Trends kontinuierlich über die Lebensdauer des Motors laufen. Auf diese Art und Weise ist eine vorgegebene Anzahl von am kürzesten vorher liegenden Abtastwerten, zum Beispiel 100, für Trend-Analysen verfügbar. Zu Zwecken dieser Diskussion können die Werte, dargestellt durch die Buchstaben „aaa", „bbb", usw., durch einen Benutzer spezifiziert sein, um Trend-Informationen kundenspezifisch anzupassen, und der Wert innerhalb der Klammern nach den Buchstaben zeigt den Vorgabewert an. Natürlich können die Vorgabewerte fest in das System codiert sein, um diesen Aspekt von der Eingabe des Kunden wegzunehmen. Schließlich sollte angemerkt werden, dass alle Trend-Seiten zurückgesetzt werden können. Ein Zurücksetzen wird alle Trend-Abtastwert-Punkte, gespeichert auf einer bestimmten Seite, löschen.
Die erste Trend-Seite, die geführt wird, bezieht sich auf den Öldruck. Ein Öldruck-Trend-Abtastwert wird während allen aaa(20) Motorbetriebsstunden überwacht. Der durchschnittliche Öldruck während des Zeitintervalls der Abtastperiode, wo RPM bbb(1600) übersteigt, allerdings geringer als ccc(1800) ist, und die Öltemperatur ddd(180°F) überstieg, allerdings geringer als eee(220°F) war, wird als der Abtastwert herangezogen. Die Start-Motor-Betriebsstunden, an denen die Abtastperiode begann, wird auch gespeichert. Allgemein wird der Öldruck-Trend für eine ungewöhnliche Änderung im Druck, wie beispielsweise ein großer Abfall im Druck, überwacht. Ein solcher Abfall im Druck kann für mechanische Probleme, ein Regulierungs-Problem, eine Kraftstoff-Verdünnung oder eine niedrige Menge an Öl kennzeichnend sein.
Der Daten-Hub führt auch eine Turboladedruck-Trend-Seite. In der bevorzugten Ausführungsform wird ein Turboladedruck-Trend-Abtastwert basierend auf allen aaa(20) Motorbetriebsstunden bestimmt. Der durchschnittliche Turbo-Boost-Druck während des Zeitintervalls der Abtastperiode, wo das RPM größer als bbb(1400) und geringer als ccc(1600) war und die Anforderung an den Antriebsstrang größer als oder gleich zu ddd(96%) und geringer als oder gleich zu eee(100%) ist, wird als der Abtastwert herangezogen. Der Startpunkt, von dem an die Abtastung begonnen wurde, wird auch in der Form von Motorbetriebsstunden gespeichert. Der Turbo-Boost-Trend arbeitet dahingehend, dass Kraftstoff-Luftsystem zu überwachen. Allgemein zeigt sich eine Luftleckage selten als eine Verringerung in dem Turbo-Boost. Ähnlich zeigt sich eine Kraftstoff-Begrenzung (z.B. verstopfter Kraftstofffilter) selbst in einer Verringerung des Turbo-Boosts.
Als eine Maßnahme zum Überwachen des elektrischen Systems führt der Daten-Hub 34 eine Batteriespannungs-Trend-Seite. Ein Batteriespannungs-Trend-Abtastwert wird alle aaa(20) Motorbetriebsstunden für eine Periode von bbb(60) Minuten herangezogen. Die durchschnittliche Batteriespannung für die gesamte Zeit in der Abtastperiode, wo RPM größer als ccc(1600) war und geringer als ddd(1800) war, wird als der Abtastwert herangezogen. Der Startpunkt der Abtastperiode wird auch gespeichert. Allgemein kann eine ungewöhnliche Erhöhung in der Batteriespannung einen Fehler in dem Spannungsregler anzeigen, wogegen eine ungewöhnliche Abnahme in der Batteriespannung einen gerissenen Lichtmaschinen-Antriebsriemen anzeigen kann.
Der Daten-Hub führt auch eine Kraftstoff-Ökonomie-Trend-Seite. Ein Kraftstoff-Ökonomie-Trend zieht einen Abtastwert alle aaa(20) Motorbetriebsstunden heran und zeichnet die durchschnittliche Kraftstoff-Ökonomie zwischen dem letzten Abtastwert und dem momentanen Abtastwert auf. Der Startpunkt der Abtastperiode wird auch gespeichert.
Als eine Maßnahme zum Überwachen des Öl-Kühlsystems führt der Daten-Hub 34 eine Trend-Seite für die maximale Öl-Temperatur. Ein Abtastwert für die maximale Öl-Temperatur wird über alle aaa(20) Motorbetriebsstunden bestimmt. Die maximale Öl-Temperatur, die zwischen der Zeit, zu der der letzte Abtastwert herangezogen wurde, und dem momentanen Abtastwert erreicht ist, wird auf der Seite aufgezeichnet. Der Startpunkt der Abtastperiode wird auch als kumulative Motor-Betriebsstunden gespeichert. Eine Öl-Temperatur-Messung, die einen Anstieg in der maximalen Temperatur anzeigt, kann für mechanische Probleme des Motors kennzeichnend sein.
Zusätzlich wird ein Kühlmittel-Temperatur-Abtastwert alle aaa(20) Motorbetriebsstunden herangezogen. Die maximale Kühlmittel-Temperatur, die zwischen der Zeit, zu der der letzte Abtastwert herangezogen wurde, und dem momentanen Abtastwert erreicht ist, wird aufgezeichnet. Der Punkt des Beginns der Motor-Betriebsstunden, von dem der Abtastwert herangezogen wurde, wird auch gespeichert. Eine Kühlmittel-Temperaturmessung, die einen Anstieg in der maximalen Temperatur anzeigt, kann für einen verstopften Kühler, eine Fehlfunktion des Thermostats oder Unregelmäßigkeiten in dem Kühlgebläse kennzeichnend sein.
Der Daten-Hub führt auch eine Trend-Seite für ein maximales RPM. Ein RPM-Abtastwert wird alle aaa(20) Motorbetriebsstunden herangezogen und das maximale RPM, das zwischen der Zeit erreicht ist, zu der der letzte Abtastwert herangezogen wurde, und dem momentanen Abtastwert, wird auf der Seite aufgezeichnet. Der Startpunkt der Abtastperiode wird in der Form von kumulativen Motor-Betriebsstunden gespeichert. Über das Führen von Trend-Seiten eines maximalen RPM werden Fahrer-Vergleiche möglich.
Als eine andere Maßnahme, um Fahrer-Vergleiche vorzunehmen, führt der Daten-Hub auch Trend-Seiten über die maximale Fahrzeug-Geschwindigkeit. Ein Geschwindigkeits-Abtastwert wird alle aaa(20) Motorbetriebsstunden herangezogen. Er zeichnet die maximale Geschwindigkeit, die zwischen der Zeit, zu der der letzte Abtastwert herangezogen wurde, und dem momentanen Abtastwert erreicht ist, zusätzlich zu dem Startpunkt der Abtastperiode in der Form von kumulativen Motor-Betriebsstunden auf.
Zusätzlich führt der Daten-Hub 34 Trend-Seiten für die Sensor-Spannung der minimalen Drosselposition. Es sollte ersichtlich werden, dass verschiedene Typen von Drosselpositions-Sensoren, wie beispielsweise ein ratiometrischer Sensor, verwendet werden können. Ein Abtastwert für die Drosselpositions-Spannung wird alle aaa(20) Motorbetriebsstunden herangezogen. Die minimale Drosselpositions-Spannung, die zwischen der Zeit, zu der der letzte Abtastwert herangezogen wurde, und dem momentanen Abtastwert erreicht wird, wird, zusätzlich zu dem Startpunkt der Abtastperiode, in der Form von kumulativen Motorbetriebsstunden aufgezeichnet. Mit diesen Informationen kann eine Abnutzung des Drosselpositions-Sensors überwacht werden. Allgemein verringert sich der Ausgang des Drosselpositions-Sensors im Wert, wenn sich der Sensor abnutzt.
Zusätzlich zu den Trend-Seiten, die in größerem Detail vorstehend diskutiert sind, ist der Daten-Hub 34 in der Lage, die Funktionsweise von Fahrzeug-Komponenten, wie beispielsweise Motor-Komponenten, durchzuführen. In einer bevorzugten Ausführungsform können bis zu 10 Komponenten unabhängig überwacht werden. Während der Einstellung von Informationen des elektronischen Steuermoduls 20 können die Namen von 10 Komponenten, die überwacht werden sollen, durch einen Bediener spezifiziert werden, d.h.. Ölfilter, Kühlmittel, Öl, und dergleichen. Jede der Komponenten kann durch einen Mechanismus oder mehrere der folgenden Mechanismen überwacht werden: Fahrzeug-Distanz, die gefahren ist, Motorbetriebsstunden, die benötigt sind, Kalenderzeit, Gesamtmotor-Umdrehungen, gesamter Kraftstoff, der verbraucht ist, oder Leerlaufzeit. Die Lebensdauer-Informationen werden auf einer Wartungs-Intervall-Seite geführt, die den Wert, der für die Servicezeit eingestellt ist, und die gesamte Nutzung, die derzeit verbraucht ist, für jede der überwachten Motor-Komponenten, eingestellt ist. Die Lebensdauer-Informationen umfassen auch bevorzugt einen Prozentsatz der Lebensdauer, der ver bleibt, ebenso wie das erwartete Austausch/Wartungs-Datum, basierend auf Fahrzeug-Nutzungsraten. Die folgenden Komponenten können, um nur ein paar zu nennen, als Standard für eine Komponenten-Lebensdauer ausgewählt werden: Ölfilter, Öl, Luftfilter, Kraftstofffilter, und Kühlmittel. Jede der einzelnen Komponenten, für die das Wartungsintervall berechnet sind, kann zurückgesetzt werden, so dass deren akkumulierte Benutzung auf Null gesetzt wird.
Die Ereignis-Log-Seite liefert eine grobe Anzeige für die Benutzung des Motors. In dem Ereignis-Log wird der Zustand des Motors für sechsundneunzig (96) Viertelstunden-Intervalle in einem Tag protokolliert. Das Ereignis-Log wird diese Informationen für eine vorbestimmte Anzahl von (den am kürzesten vorher liegenden) Tagen, wie beispielsweise fünf (5), beibehalten. Die nachfolgenden Informationen sind bevorzugt verfügbar. Start-Datum und -Zeit, End-Datum und -Zeit, Anzahl von Eingaben, und Eingabe (das das Einschalten, Abschalten des Motors, den Leerlauf, und das Fahren anzeigt), für die 480 Viertelstunden-Eingabe. Falls der ECM-Takt nicht geeignet eingestellt ist, oder die Stromversorgung abgeschaltet worden ist, kann diese Seite nicht geeignete Ergebnisse angeben.
Zusätzlich zu den Merkmalen, die vorstehend beschrieben sind, führt das elektronische Steuermodul 20 auch eine Drosselsteuer-Logik durch. Genauer gesagt bestimmt das elektronische Steuermodul 20 eine Drosselposition-Verstellung, um so sicherzustellen, dass dann, wenn die Drossel vollständig freigegeben ist, der Wert des Drosselposition-Sensors (TPS) Null ist, und um sicherzustellen, dass der Wert auf Null unter Fehlerzuständen als eine Sicherheitsmaßnahme gebracht wird. Ein zusätzlicher Mechanismus arbeitet, wenn er eingerichtet ist, dahingehend, zu verhindern, dass der Motor beschleunigt wird, wenn eine Fahrzeug-Tür offen ist.
Bei dem Bestimmen des Versatzes der Drosselposition verwendet das elektronische Steuernodul 20 einen impuls-gefilterten Versatz, einen geglätteten Versatz (Offset) und einen berechneten Versatz. Allgemein wird der impuls-gefilterte Versatz durch Auswählen des mittleren Werts einer Gruppe von (wie beispielsweise drei) Abtastwerten erhalten. Demzufolge ist der Effekt derjenige, den höchsten und den niedrigsten Abtastwert einer Gruppe von Abtastwerten auszusondern. Der geglättete Versatz wird unter Verwendung eines Verzögerungsfilters (Lag-Filters) erster Ordnung erhalten. Der berechnete Versatz wird so erhalten, wie dies nachfolgend beschrieben ist.
Wie nun 5 zeigt, werden, an dem Beginn eines Zündzyklus, der impulsgefilterte Versatz, der geglättete Versatz und der berechnete Versatz auf den maximalen, physikalisch möglichen Ausgangswert (z.B. 1023) initialisiert. Wenn sich die A/D-Wandlervorrichtung, die dem TPS zugeordnet ist, in einem Konversions-Fehler-Zustand befindet, oder wenn eine digitale Eingabe als ein Dual-Ansteuer-EFPA-Schalter konfiguriert ist und sich der entzerrte Zustand dieser Eingabe ändert, was eine Änderung in dem aktiven TPS anzeigt (Schritt 80), dann werden, am Schritt 82, der impuls-gefilterte Versatz, der geglättete Versatz und der berechnete Versatz auf dem maximal physikalisch möglichen groben Wert gehalten.
Wie in 5 dargestellt ist, werden, wenn ein Sensorfehler auf der niedrigen Seite oder ein Sensorfehler auf der hohen Seite erfasst ist, oder wenn eine der digitalen Eingaben zu dem ECM 20 so konfiguriert ist, um ein Türschalter zu sein, und der entzerrte Zustand dieser Eingabe eine niedrige, externe Eingabe darstellt, die eine offene Fahrzeugtür anzeigt (Schritt 84), der impuls-gefilterte Versatz, der geglättete Versatz und der Computer-Versatz auf dem maximalen, physikalisch möglichen groben Wert am Schritt 86 gehalten.
Ansonsten wird, bei jeder Konversion, der Ausgangswert des TPS-Ausgangs über das Impuls-Rausch-Filter am Schritt 88 geführt, das, wie vorstehend beschrieben ist, die am kürzesten vorher liegenden drei Ausgangswerte beibehält und den arithmetischen Mittelwert (Mitte) hindurch lässt. Das Ergebnis, das das impuls-gefilterte Offset (IFO) ist, wird dann mit einem Verzögerungsfilter erster Ordnung gefiltert, um das geglättete Offset wie folgt zu erhalten.
Wie weiterhin 5 zeigt, ist, wenn der impuls-gefilterte Versatz größer als der zuvor bestimmte, geglättete Versatz ist (Schritt 90), die Gleichung (Schritt 92) SOT = SOT-1 + TPINFC(IFO – SOT-1)wobei SO_T den neuen, geglätteten Versatz darstellt, SO_T-1 den alten, geglätteten Versatz darstellt, TPINFC den Drosselposition-Sensor-Versatz, der die Filterkonstante erhöht, die einen Bereich von 0-1 und einen Vorgabewert von 0,01 besitzt, darstellt.
Ansonsten wird, am Schritt 94, der geglättete Versatz wie folgt bestimmt SOT = SOT-1 + TPDEFC(IFO – SOT-1)wobei TDPEFC den Drosselposition-Sensor-Versatz, der die Filterkonstante verringert, darstellt, die einen Bereich von 0-1 und einen Vorgabewert von 0,2 besitzt.
Wenn das ECM 20 als eine digitale Eingabe eine Drossel-Leerlaufschalter-Ausgabe empfängt und der entzerrte Zustand dieser Eingabe eine niedrige, externe Eingabe zu dem ECM darstellt, was einen geschlossenen Drossel-Leerlauf-Validierungsschalter anzeigt (Schritt 96), dann wird der berechnete Versatz am Schritt 98 wie folgt erhalten COT = max (COT-1, max(SOT + TPOHIS, TPOMIN)wobei CO_T den neuen, berechneten Versatz darstellt, CO_T-1 den alten, berechneten Versatz darstellt, SO_T den geglätteten Versatz darstellt, TPOHIS die Hysterese des Drosselposition-Sensor-Versatzes darstellt, die einen Bereich von 0-250 besitzt, und TPOMIN den minimalen Versatz des Drosselpositions-Sensors darstellt, der einen Bereich von 0-250 besitzt. Demzufolge vergleicht das ECM 20 zuerst die Summe des momentan geglätteten Versatzes und der Hysterese des minimalen TPS-Versatzes und nimmt das Maximum der zwei. Das ECM vergleicht dann die Größe des zuvor berechneten Drossel-Versatzes und nimmt das Maximum dieser zwei als den neuen Drossel-Versatz.
Ansonsten wird der berechnete Versatz am Schritt 100 entsprechend zu COT = max (min (COT-1, SOT + TPOHIS, TPOMIN)berechnet.
Demzufolge vergleicht das ECM zuerst den zuvor berechneten Versatz mit der Summe des momentanen, geglätteten Versatzes und der Hysterese des TPS-Versatzes und nimmt das Minimum. Als nächstes vergleicht das ECM 20 die Größe des minimalen TPS-Versatzes und nimmt das Maximum dieses Vergleichs.
Zusätzlich zu den Merkmalen, die vorstehend beschrieben sind, umfasst die vorliegende Erfindung eine Gang-Verhältnis-Drehmoment-Begrenzung, die in einer abschließenden Drehmoment-Bestimmung durch das elektronische Steuermodul 20 ausgeführt ist. Die Strategie für eine Gang-Verhältnis-Drehmoment-Begrenzung wird zuerst angegeben, gefolgt durch eine Erläuterung der Variablen, der Terme, und dergleichen, die hier verwendet sind. Es sollte ersichtlich werden, dass, obwohl sich die vorliegende Diskussion auf eine Drehmoment-Begrenzung eines niedrigen Gangs konzentriert, die Strategie ebenso bei anderen Gang- bzw. Übersetzungs-Verhältnissen mit geeigneten Modifikationen anwendbar ist.
Wie nun 6 zeigt, begrenzt allgemein die Drehmoment-Begrenzungs-Strategie in niedrigen Gängen ein Motor-Drehmoment basierend auf einer Motor-Geschwindigkeit (ES) und auf einer Fahrzeug-Geschwindigkeit (VS) bei der Bemühung, das Getriebe ge gen eine Beschädigung zu schützen. Die Motor- und Fahrzeug-Geschwindigkeiten werden, wie dargestellt ist, am Schritt 110 gemessen. Genauer gesagt wird, am Schritt 112, ein virtuelles Gang- bzw. Übersetzungs-Verhältnis (virtual gear ratio – VGR) bestimmt. VGR ist als das Verhältnis der Motor-Geschwindigkeit und der Fahrzeug-Geschwindigkeit (VGR = ES/VS) definiert. Am Schritt 114 wird VGR mit einem vorgegebenen Wert verglichen, wie beispielsweise einem niedrigen Drehmoment-Begrenzungs-Schwellwert eines niedrigen Gangs (trlrat). Basierend auf diesem Vergleich kann das Motor-Drehmoment begrenzt werden. Es sollte ersichtlich werden, dass dabei vorgegebene Werte vorhanden sein könnten, die einer Vielzahl von Übersetzungs- bzw. Gang-Verhältnissen zugeordnet sind -- im Gegensatz zu einem einzelnen Schwellwert.
Wie weiterhin 6 zeigt, bestimmt, in der bevorzugten Ausführungsform, am Schritt 116, das ECM 20, ob das VGR nicht unterhalb des Schwellwerts plus/minus einer gewissen Hysterese (trlhys) liegt, seitdem es das letzte Mal oberhalb von trlrat war. Allgemein wird, wenn sich VGR verringert, VGR mit der Größe (trlrat – trlhys) verglichen, wogegen VGR mit der Größe (trlat + trlhys) verglichen wird, falls sich VGR erhöht. Die Verwendung einer Hysterese besitzt die bekannten Vorteile. Basierend auf dem Vergleich am Schritt 116 wird das Motor-Drehmoment auf den Wert der unteren Drehmoment-Begrenzung des niedrigen Gangs (trllim) am Schritt 118, die kalibrierbar ist, begrenzt. Das Ergebnis ist dasjenige, dass dann, wenn sich das Getriebe in einem niedrigen Gang befindet (d.h. hohe Motor-Geschwindigkeit relativ zu einer Fahrzeug-Geschwindigkeit), das Motor-Drehmoment begrenzt wird. Auf diese Art und Weise kann eine leichtere Übersetzungs-Übertragung, mit den damit verbundenen Kosteneinsparungen, verwendet werden.
In der bevorzugten Ausführungsform wird, wenn der Motor abgeschaltet wird, aufgrund zum Beispiel des Vorhandenseins eines Anhaltens des Motorbetriebs, das End-Drehmoment auf Null gesetzt. Die Bestimmung des End-Drehmoments (final torque – FTQ) variiert basierend auf zahlreichen Betrachtungen, die nachfolgend beschrieben sind. Wenn das elektronische Steuermodul eine Master-Steuereinheit ist (im Gegensatz zu einer Slave-Steuereinheit) und eine Slave-zu-Master-Nachricht von einer Kommunikations-Verbindung (wie beispielsweise eine SAE J1939 Verbindung) während des momentanen Zündzyklus gelesen worden ist, dann wird das End-Drehmoment (FTQ) entsprechend zu FTQ = min (RDTQCTL, RDTQMSS, SCTQ) bestimmt, wobei RDTQ_CTL das herunter fahrende (rampdown) Drehmoment, bestimmt durch das ECM, ist, RDTQ_MSS das herunter fahrende Drehmoment von der am kürzesten vorliegende Nachricht, die über die Verbindung empfangen ist, ist und SCTQ das Abgas-Steuerdrehmoment ist.
Ansonsten ist, wenn der Fahrzeug-Geschwindigkeitssensor freigegeben ist, die niedrige Gang-Drehmoment-Grenze freigegeben ist, die externe Motor-Synchronisation nicht eingestellt, und ein Fahrzeug-Geschwindigkeits-Ausfallfehler erfasst, FTQ FTQ = min (RDTQ, trllim, SCTQ)wobei RDTQ ein herunter fahrendes Drehmoment ist, trllim der Drehmoment-Begrenzungswert für einen niedrigen Gang ist, der einen Bereich von 0-100% und eine grobe Auflösung von 0,5% besitzt, und SCTQ das Abgassteuer-Drehmoment ist. Demzufolge wird das Minimum der drei Größen als End-Drehmoment verwendet.
Ansonsten wird, wenn der Fahrzeug-Geschwindigkeitssensor freigegeben ist, die niedrige Gang-Drehmoment-Grenze freigegeben ist, die externe Motor-Synchronisation nicht eingestellt ist und die Fahrzeug-Geschwindigkeit geringer als die minimale Tempomat-Geschwindigkeit ist, um sie auf die Fahr-Geschwindigkeit (Cruise) einzustellen, FTQ entsprechend zu FTQ = min (RDTQ, trllim SCTQ)bestimmt.
Ansonsten wird, wenn der Fahrzeug-Geschwindigkeitssensor freigegeben ist, die Drehmoment-Grenze für einen niedrigen Gang freigegeben ist, die externe Motor-Synchronisation nicht eingestellt ist und VGR nicht unterhalb von trlrat- trlhys gewesen ist, seitdem er das letzte Mal oberhalb von trlrat war, dann FTQ entsprechend zu FTQ = min (RDTQ, trllim SCTQ)bestimmt, wobei trlrat der Schwellwert einer Drehmoment-Grenze VGR eines niedrigen Gangs ist, der einen Bereich von 0-300 und eine Vorgabe von 0,01 RPM/MPH besitzt, und trlhys die Hysterese der Drehmoment-Grenze VGR eines niedrigen Gangs ist, die einen Bereich von 0-300 und eine Vorgabe von 0,01 RPM/MPH besitzt. Ansonsten wird FTQ entsprechend zu FTQ = min (RDTQ, trllim SCTQ)bestimmt.
Ein Herunterfahr-Drehmoment (rampdown torque – RDTQ) wird basierend auf einem Anhalte-Motor-Begrenzungs-Drehmoment, einem Übertemperatur-Begrenzungs-Drehmoment und einem Marine-Begrenzungs-Drehmoment, entsprechend zu RDTQ = (min SETQ, OTTQ, MLTQ)bestimmt, wobei SETQ das Anhalte-Motor-Begrenzungs-Drehmoment ist, OTTQ das Übertemperatur-Begrenzungs-Drehmoment ist und MLTQ das Marine-Begrenzungs-Drehmoment ist.
Allgemein tritt ein Anhalt-Motor-Begrenzungs-Drehmoment dann auf, wenn ein Zustand eines Anhaltens des Motors existiert, wie beispielsweise niedriger Öldruck. In der bevorzugten Ausführungsform wird SETQ entsprechend zu SETQ = max (setmin, ST·STPTS)bestimmt, wobei setmin das minimale Anhalt-Motor-Begrenzungs-Drehmoment ist, ST das gesicherte Drehmoment ist -- der Wert eines End-Drehmoments FTQ zu dem Zeitpunkt, zu dem der erste Anhalt-Motor-Zustand auftrat, und STPTST die Anhalt-Motor-Drossel-Skalierungszeit ist, die einen Bereich von 0-100 und eine ungefähre Auflösung von 0,5% besitzt.
Demzufolge vergleicht, um die Anhalt-Motor-Begrenzungs-Drehmomentgrenze zu bestimmen, das ECM 20 die Werte des minimalen Anhalt-Motor-Drehmoments, und die Größe des gesicherten Drehmoments und der Anhalt-Motor-Skalierungszeit, und stellt SETQ als das Maximum der verglichenen Werte ein. Falls kein Anhalt-Motor-Zustand existiert, ist SETQ 100% des verfügbaren Motor-Drehmoments oder des End-Drehmoments (FTQ).
Wie vorstehend dargestellt ist, basiert das Herunterfahr-Drehmoment auch auf einem Übertemperatur-Begrenzungs-Drehmoment. Allgemein tritt ein Übertemperatur-Begrenzungs-Drehmoment dann auf, wenn zumindest ein Übertemperatur-Zustand existiert. Typische Übertemperatur-Zustände umfassen, sind allerdings nicht notwendigerweise darauf beschränkt, überhöhte Zylinderkopf-Temperaturen, Kühlmittel-Temperaturen, Öltemperaturen und Getriebe-Temperaturen. Wenn ein Übertemperatur-Schutz freigegeben ist, wird, in der bevorzugten Ausführungsform, OTTQ entsprechend zu OTTQ = max (setmin, ST·DIWTST)bestimmt, wobei ST ein gesichertes Drehmoment ist -- der Wert eines gefilterten Drehmoments (STQ) zu der Zeit, zu der der Übertemperatur-Zustand begann, und DIDWTST der warnende Drossel-Skalierungs-Tabellenwert ist, wobei der Wert davon basierend auf der Größe der Übertemperatur variiert. In einer Ausführungsform nimmt DIWTST einen Wert zwischen 0 und 100 an.
Ein Marine-Begrenzungs-Drehmoment wird auch beim Bestimmen des Herunterfahr-Drehmoments verwendet. Vorzugsweise wird das Marine-Begrenzungs-Drehmoment entsprechend zu
bestimmt, wobei tqtret die Endzeit einer maximalen Drehmoment-Verringerung ist, TMR_TL der Drehmoment-Begrenzungs-Zeitgeber ist, wobei der Wert davon die Zeit darstellt, seit der die Drehmoment-Grenze überschritten wurde, tqtret die Maximum-Drehmoment-Reduktions-Startzeit-Variable ist, MAXTQ das maximale Drehmoment des Motors ist, DTQLMT der digitale Drehmoment-Begrenzungs-Tabellenwert ist, der auf der Motor-Geschwindigkeit (ENGRPM) basiert, TQADV der Drehmoment-Einstellungs-Tabellenwert ist, der auf der Motor-Bemessung und der Motor-Geschwindigkeit basiert, und ARN die aktive Bewertungszahl ist. Falls das TMR_TL geringer als der Wert der Maximum-Drehmoment-Reduktions-Startzeit-Variablen (tqtrst) ist, dann beträgt das Marine-Begrenzungs-Drehmoment 100% des End-Drehmoments.
Wie vorstehend dargestellt ist, wird das End-Drehmoment FTQ über einen Vergleich mit SCTQ, dem Start- und dem Abgas-Kontroll-Drehmoment bestimmt. Wenn sich der Motor in dem Start-Betriebsmodus befindet, wird STCQ entsprechend zu STCQ = RTQI + SMDTQbestimmt, wobei RTQI das vom Fahrer geforderte Drehmoment darstellt und SMDTQ das Start-Drehmoment darstellt, wobei der Wert davon basierend auf der Öltemperatur und der Motor-Geschwindigkeit variiert. In der bevorzugten Ausführungsform befindet sich der Motor in dem Start-Betriebsmodus, wenn die Motor-Geschwindigkeit innerhalb eines vorgegebenen Geschwindigkeits-Fensters liegt. Genauer gesagt befindet sich der Motor in einem Start-Modus, wenn die Motor-Geschwindigkeit nicht oberhalb der Größe smiddl + ISPD (wobei smiddl eine vorbestimmte Delta-Geschwindigkeit oberhalb der Motor-Leerlauf-Geschwindigkeit darstellt, die überschritten werden muss, um den Start- Modus des Motorbetriebs zu verlassen, und ISPD die Leerlauf-Geschwindigkeit darstellt) gewesen ist, seitdem die Motor-Geschwindigkeit zuletzt unterhalb von smback war (was die Motor-Geschwindigkeit darstellt, um wieder in den Start-Modus einzutreten).
Ansonsten befindet sich, wenn das Drehzahlregler-Drehmoment (governor torque – GOTQ) das Abgas-Grenz-Drehmoment (SLTQ) übersteigt, der Motor in einem Abgas-Kontroll-Betriebsmodus, und SCTQ = SLTQ, was unter Verwendung der Abgas-Grenz-Drehmoment-(SCTORQ)-Funktion bestimmt wird, wobei der Wert davon basierend auf der Motor-Bemessung (ARN), SCBST (Abgas-Kontroll-Boost-Druck) und Motor-Geschwindigkeit (ENGRPM) variiert: SLTQ = SCTORQ (ARN, SCBST, ENGRPM)Ansonsten, SCTQ = gefordertes Drehmoment.
In einer bevorzugten Ausführungsform führt das ECM 20 auch eine verbesserte Gebläse-Steuerlogik aus. Eine detaillierte Diskussion der Gebläse-Steuerung ist in der United States Patentanmeldung Serial Number 08/113,424, angemeldet am 27. August 1993, mit dem Titel „Method for Engine Control", und übertragen auf den Inhaber der vorliegenden Erfindung, angegeben, wobei die Beschreibung davon hier ausdrücklich unter Bezugnahme auf deren Gesamtheit eingeschlossen wird. Genauer gesagt fügt dieses Merkmal die Fähigkeit hinzu, einen Betrieb des Gebläses basierend auf dem Betriebszustand des Getriebe-Retarders bzw. -Gleitgrenze, der Kühlmittel-Temperatur, der Verteiler-Lufttemperatur oder der Lufteinlass-Temperatur zu erzielen. In einer bevorzugten Ausführungsform legen das System und das Verfahren der vorliegenden Erfindung ein minimales Motor-Abtriebs-Drehmoment-Erfordernis vor einer Betätigung des Kühllüfters aufgrund einer Anzeige einer hohen Lufttemperatur auf.
Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst das ECM 20 eine digitale Eingabefunktion, die für einen Betrieb des Lüfters vorgesehen ist, wenn der Getriebe-Retarder für eine Zeitdauer aktiviert worden ist und die Kühlmittel-Temperatur eine bestimmte Temperatur überschritten hat. Auf diese Art und Weise versorgt das ECM 20 automatisch den Lüfter so mit Strom, um bei dem Kühlen des Motors zu unterstützen, um Wärme vorzugreifen, die durch das Kühlmittel aufgrund des Betriebs des Getriebe-Retarders absorbiert werden wird. Systeme nach dem Stand der Technik beruhen oftmals primär auf der Kühlmittel-Temperatur, um das Kühl-Gebläse zu aktivieren. Unter Vorausahnen des Anstiegs in der Kühlmittel-Temperatur schafft die vorliegende Erfindung eine verbesserte Kontrolle der Motor-Betriebstemperatur, was eine Anzahl von damit verbundenen Vorteilen hat, wie dies nachfolgend diskutiert ist.
Darüber hinaus umfasst, in einer bevorzugten Ausführungsform, das ECM 20 eine Lufttemperatur-Drehmoment-Begrenzung. Wenn irgendein Teil des Lüftersystems ausgefallen ist oder wenn ein Fahrer des Fahrzeugs vergisst, die Winterabdeckung des Kühlers vor einem Fahren in warmen Umgebungs-Temperaturen zu entfernen, wird die komprimierte Luft für den Turbolader nicht ausreichend vor einer Zuführung zu den Zylindern gekühlt werden. Als eine Folge steigen die Verbrennungs-Temperaturen an, was zu einer frühzeitigen Abnutzung der Zylinderwände und des Kolbens führt. Obwohl andere Anordnungen möglich sind, ist dieses Merkmal vorzugsweise so ausgelegt, dass ein Drehmoment verringert wird, wenn die Lufteinlass-Temperatur größer als ATNTMP ist und die Motor-Geschwindigkeit größer als ATNRPM für eine maximale Verringerung von ATQMIN bei ATXRPM ist. Ein Einstellen von ATMRPM auf ein RPM größer als die maximale Getriebe-Überlastungsdrehzahl (RPM) wird dieses Merkmal freigeben.
Genauer gesagt wird, immer wenn die Einlass-Temperatur der Luft (komprimiert oder nicht komprimiert) oberhalb von ATNTMP ansteigt und die Motor-Geschwindigkeit ATNRPM übersteigt, eine absolute Drehmoment-Grenze berechnet. Das Drehmoment des Motors wird diese Grenze nicht überschreiten. Die Lufttemperatur-Drehmoment-Grenze ist vorzugsweise so ausgelegt, um eine konstante Leistung für eine gegebene Temperatur anzunähern, die ein vorhersagbares Motor-Verhalten und einen geeigneten Motorschutz liefert. Wenn der Lufttemperatur-Sensor auf der hohen Seite ausfällt, wird die Lufttemperatur bis zu der vorgegebenen Lufttemperatur heruntergehen oder heraufgehen. Die Eingangsfilter-Konstante AIFFC bestimmt die Rampen-Rate, die vorzugsweise mehrere Sekunden überspannt, so dass plötzliche Drehmoment-Begrenzungssprünge nicht auftreten.
Die Lufttemperatur-Drehmoment-Begrenzung wird entsprechend zu
bestimmt, wobei AIT die Lufttemperatur ist (Lufteinlass- oder Verteiler-Lufttemperatur), ATNRPM die Motor-Geschwindigkeit ist, bei der oder unterhalb der ATTQ 100% für irgendeine Lufttemperatur ist, ATQMAX die absolute Drehmoment-Grenze ist, wenn die Motor-Drehzahl größer als oder gleich zu ATXRPM ist und die Lufttemperatur geringer als oder gleich zu ATNRMP ist, ATQMIN die minimale, absolute Drehmoment-Grenze ist (ATTQ entspricht diesem Wert, wenn die Geschwindigkeit größer als oder gleich zu ATXRPM ist und die Lufteinlass-Temperatur größer als oder gleich zu ATXTMP ist), ATTQ eine absolute Drehmoment-Grenze ist und ein Faktor beim Bestimmen des Rampdown-Drehmoments ist (das End-Drehmoment (FTQ) kann diese Grenze nicht übersteigen), ATXRPM die Motor-Geschwindigkeit ist, bei der ATTQ = ATQMAX ist, wenn die Lufttemperatur ≤ ATXTMP ist und die Motor-Geschwindigkeit bei oder oberhalb dem Wert liegt, bei dem die maximale Drehmoment-Reduktion auftritt, spezifisch ATTQ = ATQMIN, wenn die Lufttemperatur ≥ ATXTMP gilt, und ENGRPM das Motor-RPM, gemittelt über 90° für 8- und 16, Zylindermotoren, 180° für 4-Zylindermotoren und 120° für andere, ist.
In 7 nun ist ein Flussdiagramm, das ein Leerlauf-Abschalt-Merkmal zwischen Umgebungs-Temperatur-Grenzen entsprechend der vorliegenden Erfindung darstellt, gezeigt. Ähnlich zu den zuvor beschriebenen Merkmalen wird dieses Merkmal durch das ECM 20 ausgeführt. Dieses Merkmal dient für ein wahlweises Motor-Abschalten nach einer vorgegebenen (oder möglicherweise anpassbaren) Zeitperiode, während der vorgegebene Bedingungen erfüllt werden. Da ein Leerlauf bei niedrigen Leerlauf-Geschwindigkeiten Schwefelsäure erzeugt, die die Ölqualität verschlechtert, und Lager, Ringe, Ventilschäfte, und andere Motorflächen, angreifen kann, begrenzt dieses Merkmal die Zeitperiode, für die ein Bediener den Motor im Leerlauf belassen kann. Weiterhin hilft dieses Merkmal dabei, die gesamte Kraftstoff-Ökonomie des Fahrzeugs zu verbessern, während Geräusche und Emissionen verringert werden.
Block 130 der 7 führt verschiedene Initialisierungs-Funktionen durch, wie beispielsweise Bestimmen, ob ein Umgebungslufttemperatur-Sensor installiert worden ist und geeignet arbeitet, ob die Handbremse angezogen ist und der Motor im Leerlauf läuft, d.h. das Gaspedal nicht niedergedrückt ist, und die Funktion eines hohen Leerlaufs nicht aktiv ist. Die Funktion eines hohen Leerlaufs wird vorgesehen, um einen Fahrzeug-Aufwärmzyklus zu erleichtern, während die Nachteile vermieden werden, die einem niedrigen Leerlauf zugeordnet sind, wie dies vorstehend beschrieben ist. Wenn ein Umge bungslufttemperatur-Sensor nicht installiert ist, oder installiert ist, allerdings nicht konfiguriert ist, wird das System die Umgebungslufttemperatur abschätzen, wie dies im Detail unter Bezugnahme auf 8 dargestellt und beschrieben ist. Ähnlich wird, wenn ein Umgebungslufttemperatur-Sensor installiert ist und eine Kurzschluss-Schaltung zu Masse hin erfasst ist, die Umgebungslufttemperatur so abgeschätzt werden, wie dies nachfolgend beschrieben ist. Wenn ein Umgebungslufttemperatur-Sensor installiert ist, und ein Kurzschlusskreis zu der Fahrzeug-Batterie erfasst ist, wird die Umgebungslufttemperatur auf einen Wert von 70°F eingestellt, ein Fehler wird erfasst und das Prüfmotorlicht wird beleuchtet. Dies verhindert, dass ein Leerlauf-Abschalten übergangen wird, solange wie 70°F innerhalb des Bereichs fällt, der durch die untere Kalibrierungsgrenze (LL) und die obere Kalibrierungsgrenze (OL) eingerichtet ist, wie dies nachfolgend erläutert ist. Das Leerlauf-Abschalt-Merkmal kann durch Einstellung der oberen Kalibrierungsgrenze (OL) auf einen Wert geringer als die untere Kalibrierungsgrenze (LL) gesperrt werden.
Block 132 der 7 bestimmt die Umgebungslufttemperatur. Dies kann direkt durch Überwachen des geeigneten Sensors durchgeführt werden oder kann eine Abschätzung sein, wie dies im Detail nachfolgend beschrieben ist. Der Block 134 überwacht den Leerlauf-Zeitgeber, um einen Leerlauf für eine vorgegebene Zeitperiode, vorzugsweise fünf (5) Minuten, zuzulassen, bevor der Bediener gewarnt wird, dass ein Abschalten des Motors verhindert wird, und zwar am Block 136. Diese Warnung kann irgendein geeignetes Signal sein, wie beispielsweise ein Summer, ein Licht, oder dergleichen. In einer bevorzugten Ausführungsform blinkt das Prüfmotorlicht für ungefähr neunzig (90) Sekunden, bevor der Motor ausgeschaltet wird.
Während der Warnperiode kann der Bediener das Abschalten außer Kraft setzen, wie dies durch Block 138 angezeigt ist, vorausgesetzt, dass ein solches Außerkraftsetzen durch den Bediener freigegeben ist, wie dies durch eine Kalibrierungs-Variable bestimmt ist, die über eine Benutzer-Schnittstelle 34 eingestellt werden kann. Vorzugsweise wird eine Anforderung für ein Außerkraftsetzen durch ein augenblickliches Niederdrücken des Gaspedals angezeigt. Falls ein Außerkraftsetzen durch den Fahrer nicht zugelassen wird, wie dies durch die Kalibrierungs-Variable bestimmt ist, oder das Außerkraftsetzen nicht durch Niederdrücken des Gaspedals (oder einer ähnlichen Anzeige) gefordert wird, wird der Motor abgeschaltet werden, wie dies durch Block 150 angezeigt ist. Wenn ein Außer kraftsetzen durch einen Bediener bzw. Fahrer freigegeben ist und durch Block 138 erfasst ist, dann geht die Steuerung weiter zu Block 140.
Da es erwünscht ist, verlängerte Leerlauf-Perioden unter bestimmten Umgebungslufttemperatur-Bedingungen zuzulassen, wie beispielsweise solche, die einen Betrieb des Fahrzeug-Heiz- oder Kühlsystems rechtfertigen, bestimmt Block 140, ob die momentane Umgebungslufttemperatur (AATMP) innerhalb des Bereichs liegt, der durch die Werte von LL und UL bestimmt ist. In einer bevorzugten Ausführungsform besitzt LL einen Wert entsprechend zu ungefähr 40°F und UL besitzt einen Wert entsprechend zu ungefähr 80°F. Wenn der Wert von AATMP innerhalb der Grenzen liegt, die durch die Werte von LL und UL bestimmt sind, oder der Wert von AATMP einen hohen Grenzwert (HL) übersteigt, wie dies durch Block 140 bestimmt ist, geht die Steuerung weiter zu Block 144. Ansonsten setzt der Block 142 einen Verzögerungs-Zeitgeber zurück, was zu einer unbegrenzten Leerlaufzeit führt, während die geeigneten Betriebsbedingungen erfüllt werden. Der Wert von HL, der vorzugsweise ungefähr 176°F beträgt, wird dazu verwendet, einen Versuch zu erfassen, den Sensor durch Anordnen des Sensors auf einer relativ heißen Fläche zu umgehen. Demzufolge wird, wenn die Umgebungslufttemperatur, bestimmt durch einen Temperatursensor, diesen Wert übersteigt, dann das Außerkraftsetzen durch den Bediener gesperrt, was zu einem Abschalten des Motors führt, wie dies durch Block 150 angezeigt ist.
Wenn die Umgebungslufttemperatur so abgeschätzt wird, wie dies vorstehend beschrieben und durch Block 144 dargestellt ist, wird der Verzögerungs-Zeitgeber (falls er nicht bereits läuft) am Block 146 eingestellt. Vorzugsweise wird der Verzögerungs-Zeitgeber auf ungefähr zwanzig (20) Minuten eingestellt. Block 148 bestimmt dann, ob der Verzögerungs-Zeitgeber abgelaufen ist. Der Verzögerungs-Zeitgeber schafft eine ausreichende Einschwingzeit für verschiedene Parameter, die für die Umgebungsluft-Abschätzungs-Funktion verwendet sind, wie dies nachfolgend beschrieben ist. Wenn der Zeitgeber, initiiert am Block 142 oder 146, abläuft, wird der Motor abgeschaltet werden, wie dies am Block 150 angezeigt ist, d.h. nur ein Außerkraftsetzen wird pro Zündzyklus zugelassen. Ähnlich ist, wenn ein Umgebungslufttemperatur-Sensor installiert ist, und geeignet arbeitet, eine Einschwingzeit nicht erforderlich und der Motor wird abgeschaltet, nachdem die vorgegebene Leerlauf-Periode abgelaufen ist.
In 8 nun ist eine grafische Darstellung einer Umgebungslufttemperatur-Abschätzung dargestellt. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Umgebungslufttemperatur unter Verwendung von Informationen abgeschätzt, die üblicherweise von den Standard-Motorsensoren verfügbar sind, entsprechend zu
wobei T_air die Lufttemperatur 166 darstellt, die der Wert der Verteiler-Lufttemperatur ist, wenn ein Verteiler-Lufttemperatursensor konfiguriert worden ist, wie dies durch Block 160 dargestellt ist. Ansonsten ist die Lufttemperatur 166 gleich zu der Lufteinlass-Temperatur (AIT) 162, wie dies vorstehend beschrieben ist, wie dies durch Element 164 dargestellt ist. Block 170 stellt die Motor-Öltemperatur (T_oil) dar, wie sie durch einen entsprechenden Sensor bestimmt ist. Block 172 stellt die Motor-Drehzahl dar, die durch den Wert von K_E (6 in einer bevorzugten Ausführungsform) skaliert ist, wie dies durch Block 174 dargestellt ist. Block 180 stellt den Umgebungsluft-Offset-Faktor (T_aoff) dar und Block 188 stellt ein Kühllüfter-Offset (Fan_off) dar. Die „max" Funktion, dargestellt durch Block 182, wählt den größeren der Werte innerhalb von Klammern, und abgegrenzt durch ein Komma, aus, d.h. die „max" Funktion führt einen Wert von Null für ansonsten negative Werte zurück. Die Umgebungslufttemperatur (T_AATP), dargestellt durch Block 196, ist gleich zu seinem vorherigen Wert, addiert zu einem skalierten Differenzwert, wie dies durch einen Skalierungs-Faktor K_F bestimmt ist, dargestellt durch Block 194. Die Motor-Geschwindigkeit wird in die Abschätzung eingeschlossen, da, wenn sich die Motor-Geschwindigkeit erhöht, die Lufttemperatur weniger Zeit hat, um durch den Motor erwärmt zu werden. Ähnlich wird das Kühllüfter-Offset eingeschlossen, wenn das Kühlgebläse eingeschaltet ist, da dies auch die Lufttemperatur verringert.
9 gibt eine grafische Darstellung eines absoluten Drehmoments gegenüber einer Motor-Geschwindigkeit an, was die Beziehung zwischen einer Motor-Geschwindigkeit, einer Lufttemperatur und einer Drehmoment-Grenze in einem Fahrzeug system, wie beispielsweise in einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, darstellt.
Es ist natürlich verständlich, dass, während die Formen der Erfindung hier dargestellt und beschrieben sind, die die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung bilden, diese allerdings nicht dazu vorgesehen sind, alle möglichen Formen davon darzustellen. Es wird auch verständlich werden, dass die Worte, die verwendet sind, beschreibend, im Gegensatz zu einschränkend, sind und dass verschiedene Änderung vorgenommen werden können.

Claims

Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors in einem Fahrzeug, das ein Getriebe enthält, das mit dem Motor verbunden ist und einen Getriebe-Verlangsamer (transmission retarder) aufweist, wobei das Fahrzeug des Weiteren einen Kühler, der Motorkühlmittel zum Kühlen des Motors während des Betriebs enthält, und ein Kühlgebläse zum Erhöhen des Kühlgrades des Motorkühlmittels sowie Motorkomponenten enthält, wobei das Verfahren umfasst: Verhindern von Betrieb des Kühlgebläses, wenn der Motor arbeitet, bis Motorbetriebsbedingungen einen erwarteten Motorkühlmittel-Temperaturanstieg anzeigen; Feststellen des erwarteten Motorkühlmittel-Temperaturanstiegs und Betreiben des Kühlgebläses in Reaktion darauf.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Betreibens des Kühlgebläses umfasst: Betreiben des Kühlgebläses basierend darauf, dass das Motorkühlmittel eine vorgegebene minimale Temperatur annimmt, und auf Basis eines Betriebszustandes des Getriebe-Verlangsamers.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Schritt des Betreibens des Kühlgebläses Betreiben des Kühlgebläses einschließt, wenn das Motorkühlmittel eine vorgegebene minimale Temperatur übersteigt und der Getriebe-Verlangsamer in Eingriff ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Betreibens des Kühlgebläses umfasst: Feststellen von angefordertem Motorausgangsdrehmoment auf Basis aktueller Motorbetriebsbedingungen, und Erwarten eines Kühlmitteltemperaturanstiegs auf Basis des angeforderten Motorausgangsdrehmomentes und der aktuellen Lufttemperatur.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Betreibens des Kühlgebläses umfasst: Feststellen von angefordertem Motorausgangsdrehmoment auf Basis aktueller Motorbetriebsbedingungen; Erwarten eines Kühlmittel-Temperaturanstiegs auf Basis des angeforderten Motorausgangs-Drehmomentes und der aktuellen Lufttemperatur, wobei das Kühlgebläse nur betrieben wird, wenn das angeforderte Motorausgangsdrehmoment einen vorgegebenen minimalen Drehmomentwert übersteigt und die aktuelle Lufttemperatur eine vorgegebene minimale Kühlmittel-Temperatur übersteigt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Betreibens des Kühlgebläses umfasst: Verhindern von Betrieb des Kühlgebläses, bis das angeforderte Motorausgangsdrehmoment einen vorgegebenen minimalen Drehmomentwert übersteigt und die aktuelle Lufttemperatur eine vorgegebene minimale Kühlmitteltemperatur übersteigt.