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Das
Gebiet der Erfindung betrifft die Überwachung elektronisch gesteuerter
Antriebsaggregate in Fahrzeugen.
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Bei
einigen Motoren wird eine elektronisch gesteuerte Drosselklappe
zur Verbesserung der Leistung verwendet. Außerdem können Motoren auch mit Hilfe
der Motorleistung bzw. der Drehmomentsteuerung gesteuert werden,
wo das tatsächliche
Motordrehmoment über
eine Leistungseinstellvorrichtung auf ein gewünschtes Motordrehmoment gesteuert
wird, wie zum Beispiel mit der elektronischen Drosselklappe, dem
Zündzeitpunkt,
dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis
oder verschiedenen anderen Vorrichtungen.
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Mit
Drehmomentsteuerung und elektronischen Drosselklappen arbeitende
Motoren können auch
mit einem überstöchiometrischen
Gemisch arbeiten, um den Wärmewirkungsgrad
des Motors zu verbessern und den Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs
zu senken. Bei diesen Systemen wird der Motor mit einem überstöchiometrischen
Gemisch und relativ ungedrosselt betrieben, wodurch die Pumparbeit
des Motors herabgesetzt und der Kraftstoffwirkungsgrad weiter erhöht wird.
Um den Bereich des Magerbetriebs zu vergrößern, kann mit Direkteinspritzung
gearbeitet werden, wo der Kraftstoff direkt in den Motor eingespritzt
wird.
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Motoren
können
auch mit einem unterstöchiometrischen
Gemisch arbeiten. Zum Beispiel kann ein unterstöchiometrischer Betrieb erforderlich
sein, um gespeicher te Abgase herauszuspülen oder um ein zusätzliches
Motordrehmoment zu liefern, wie auch in verschiedenen anderen Situationen.
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Bei
einem Verfahren zur Überwachung
der Motorsteuersysteme wird festgestellt, ob das tatsächliche
Motordrehmoment größer ist
als ein gewünschtes
Motordrehmoment. Das tatsächliche
Motordrehmoment wird ermittelt anhand des Luftdurchsatzes im Motor
und/oder anhand der eingespritzten Kraftstoffmenge und anhand verschiedener
anderer Faktoren. Ein solches Verfahren wird in US-5,692,472 A1
und
DE 195 36 038
A1 beschrieben.
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Aus
DE 197 29 100 A1 ist
zudem bekannt, daß das
tatsächliche
Drehmoment sowohl aus der Kraftstoffmasse als auch aus der Sauerstoffmasse berechnet
werden kann. Hierbei ist das tatsächliche Drehmoment im wesentlichen
proportional zu der verbrannten Kraftstoffmasse, welche wiederum über die
verbrannte Sauerstoffmasse berechnet werden kann, die sich aus der
Massenbilanz, die anhand der von angesaugter Luftmasse und Restsauerstoffgehalt
im Abgas ermittelt werden kann, ergibt.
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Die
hier auftretenden Erfinder sehen einen Nachteil bei dem obigen Ansatz.
Vor allem wenn ein solches Verfahren bei Motoren verwendet wird,
die sowohl mit einem überstöchiometrischen
Gemisch als auch mit einem unterstöchiometrischen Gemisch arbeiten,
werden je nach dem Betriebszustand unterschiedliche Schätzungen
für das
Drehmoment geliefert. Anders ausgedrückt, im Magerbetrieb ist das
aus der Luftmenge ermittelte Motordrehmoment größer als das aus der Kraftstoffeinspritzmenge
ermittelte Motordrehmoment. Analog dazu ist beim Betrieb mit einem
fetten Gemisch das aus der Kraftstoffeinspritzmenge ermittelte Motordrehmoment
größer als
das aus der Luftmenge ermittelte Motordrehmoment. Das Motordrehmoment
an sich kann sowohl in dem einen als auch in dem anderen Betriebszustand überschätzt werden.
Eine solche Überschätzung kann
die Überwachungsleistung
herabsetzen.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Verfahren zur Überwachung
von Antriebssträngen
bereitzustellen, die mit einem unterstöchiometrischen Gemisch, einem
nahezu stöchiometrischen
Gemisch und einem überstöchiometrischen Gemisch
arbeiten können.
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Bei
der vorliegenden Erfindung wird die obige Aufgabe gelöst und werden
die Nachteile früherer Ansätze überwunden
durch ein Überwachungssystem,
das folgendes umfaßt:
einen Antriebsstrang mit einem Direkteinspritzmotor der sowohl im
Schichtbetrieb als auch im Homogenbetrieb arbeiten kann, und wobei
der Motor auch mit einem unterstöchiometrischen
Gemisch, einem überstöchiometrischen
Gemisch und einem im wesentlichen nahezu stöchiometrischen Gemisch arbeiten
kann; eine Antriebsstrang-Überwachungsvorrichtung
zur Überwachung eines
Motorsteuersystems, wobei die Überwachungsvorrichtung
ein vorgewähltes
Drehmoment des Antriebsstranges ermittelt, ein tatsächliches Drehmoment
des Antriebsstranges anhand eines ersten und zweiten voneinander
unabhängigen
Signals für
Luft berechnet, wenn der Antriebsstrang mit einem unterstöchiometrischen
Gemisch arbeitet, das tatsächliche
Drehmoment des Antriebsstranges anhand eines dritten und vierten
voneinander unabhängigen
Signals für
Kraftstoff berechnet, wenn der Antriebsstrang mit einem überstöchiometrischen
Gemisch arbeitet, und eine Reaktion initiiert, wenn das tatsächliche
Drehmoment des Antriebsstranges größer ist als das vorgewählte Drehmoment
des Antriebsstranges.
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Durch
Berechnen der Leistung des Antriebsstranges anhand der Luft im Falle
eines unterstöchiometrischen
Gemisches und anhand des Kraftstoffs im Falle eines überstöchiometrischen
Gemisches kann man eine genaue und solide Schätzung der Leistung des Antriebsstranges
erhalten. Vor allem muß sowohl
bei einem mageren Gemisch als auch bei einem fetten Gemisch eine
relativ geringe Anzahl von Parametern berücksichtigt werden. Anders ausgedrückt, überzählige Parameter
zur Modifizierung von Schätzwerten
werden minimiert und man erzielt gleichzeitig eine solide Schätzung.
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Ein
Vorteil der obigen Ausgestaltung der Erfindung ist eine verbesserte Überwachung.
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Ein
weiterer Vorteil der obigen Ausgestaltung der Erfindung besteht
darin, daß das Überschätzen minimiert
werden kann.
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Ein
Vorteil der obigen Ausgestaltung der Erfindung ist eine verbesserte
Schätzung
durch eine verbesserte Überwachung.
Insbesondere kann durch Bereitstellen von zwei Schätzungen
des Kraftstoffs aus voneinander unabhängigen Quellen für den Betrieb
mit einem mageren Gemisch und zwei Schätzungen der Luft aus voneinander
unabhängigen Quellen
für den
Betrieb mit einem fetten Gemisch das Überschätzen minimiert werden, während gleichzeitig
für Redundanz
gesorgt wird.
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Die
Aufgabe und die Vorteile der hierin beanspruchten Erfindung werden
besser verständlich durch
die Lektüre
eines Beispiels einer Ausführungsform,
bei der die Erfindung in vorteilhafter Weise verwendet wird, anhand
der beiliegenden Zeichnungen. Darin zeigen:
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1 ein
Blockschaltbild eines Fahrzeugs, das verschiedene Bauteile im Zusammenhang
mit der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
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2 ein
Blockschaltbild des Aufbaus einer Motorsteuerung, bei der die Erfindung
in vorteilhafter Weise verwendet wird; und
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3–5 Blockschaltbilder
von Ausführungsformen,
bei denen die Erfindung in vorteilhafter Weise verwendet wird.
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Der
fremdgezündete
Verbrennungsmotor 10 mit Direkteinspritzung, der eine Vielzahl
von Brennräumen
umfaßt,
wird durch das elektronische Motorsteuergerät 12 gesteuert. Gemäß 1 umfaßt der Brennraum 30 des
Motors 10 Brennraumwände 32, wobei
der Kolben 36 darin positioniert und mit der Kurbelwelle 13 verbunden
ist. In diesem speziellen Beispiel umfaßt der Kolben 30 eine
Ausnehmung bzw. Mulde (nicht dargestellt), die zur Bildung von Schichtladungen
von Luft und Kraftstoff beiträgt.
Der Brennraum bzw. Zylinder 30 steht jeweils über Einlaßventile 52a und 52b (nicht
dargestellt) bzw. Auslaßventile 54a und 54b (nicht
dargestellt) mit dem Ansaugkrümmer 44 und
dem Abgaskrümmer 48 in
Verbindung. Das Kraftstoffeinspritzventil 68 ist direkt
mit dem Brennraum 30 gekoppelt, um ihm proportional zur
Impulsbreite des von dem Steuergerät 12 über den
herkömmlichen
elektronischen Treiber empfangenen Signals FPW flüssigen Kraftstoff
zuzuführen. Kraftstoff
wird dem Kraftstoffeinspritzventil 68 durch eine herkömmliche
Hochdruck-Kraftstoffanlage (nicht dargestellt) mit Kraftstofftank,
Kraftstoffpumpen und einer Kraftstoff-Verteilerleitung zugeführt.
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Der
Ansaugkrümmer 44 steht
mit dem Drosselklappengehäuse 117 über eine
Drosselklappe 66 in Verbindung. In diesem speziellen Beispiel
ist die Drosselklappe 66 mit einem Elektromotor 67 gekoppelt,
so daß die
Stellung der Drosselklappe 66 durch das Steuergerät 12 über den
Elektromotor 67 gesteuert wird. Diese Konfiguration wird
allgemein als elektronische Drosselklappensteuerung (ETC) bezeichnet,
die auch bei der Leerlaufregelung verwendet wird. Bei einer alternativen
Ausführungsform
(nicht dargestellt), die dem Fachmann wohlbekannt ist, ist ein Umgehungsluftkanal
parallel zu der Drosselklappe 66 angeordnet, um die angesaugte
Luftmenge während
der Leerlaufregelung über
ein in dem Luftkanal positioniertes Drosselklappenregelventil zu
regeln.
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Die
Lambdasonde 16 ist mit dem Abgaskrümmer 48 stromaufwärts von
dem Katalysator 20 gekoppelt. In diesem speziellen Beispiel
schickt die Lambdasonde 16 das Signal EGO zu dem Steuergerät 12,
in dem das Signal EGO in das Zweizustandssignal EGOS umgewandelt
wird. Ein Zustand des Signals EGOS mit hoher Spannung zeigt an,
daß die Abgase
unterstöchiometrisch
sind, und ein Zustand des Signals EGOS mit niedriger Spannung zeigt
an, daß die
Abgase überstöchiometrisch
sind. Das Signal EGOS wird in vorteilhafter Weise während der herkömmlichen
Regelung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses verwendet, um das
durchschnittliche Luft/Kraftstoff-Verhältnis während des stöchiometrischen
Homogenbetriebs im stöchiometrischen
Bereich zu halten.
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Die
herkömmliche
verteilerlose Zündanlage 88 schickt
in Reaktion auf das Frühzündungssignal SA
von dem Steuergerät 12 einen
Zündfunken über die
Zündkerze 92 zu
dem Brennraum 30.
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Das
Steuergerät 12 läßt den Brennraum 30 durch
entsprechende Steuerung des Einspritzzeitpunkts entweder mit einem
homogenen Luft/Kraftstoff-Gemisch oder mit einem geschichteten Luft/Kraftstoff-Gemisch
arbeiten. Im Schichtbetrieb aktiviert das Steuergerät 12 das
Kraftstoffeinspritzventil 68 während des Verdichtungstaktes
des Motors, so daß Kraftstoff
direkt in die Mulde des Kolbens 36 gesprüht wird.
Dadurch werden übereinanderliegende
Luft/Kraftstoff-Schichten gebildet. Die der Zündkerze am nächsten liegende
Schicht enthält
ein stöchiometrisches
Gemisch oder ein leicht unterstöchiometrisches
Gemisch, und die anschließenden Schichten
enthalten immer magerere Gemische. Während des Homogenbetriebs aktiviert
das Steuergerät 12 das
Kraftstoffeinspritzventil 68 während des Ansaugtaktes, so
daß ein
im wesentlichen homogenes Luft/Kraftstoff-Gemisch gebildet wird,
wenn die Zündenergie
durch die Zündanlage 88 der
Zündkerze 92 zugeführt wird.
Das Steuergerät 12 steuert
die durch das Kraftstoffeinspritzventil 68 zugeführte Menge
Kraftstoff, so daß das
homogene Luft/Kraftstoff-Gemisch in dem Brennraum 30 als
stöchiometrisches,
unterstöchiometrisches
oder überstöchiometrisches
Gemisch gewählt
werden kann. Das geschichtete Luft/Kraftstoff-Gemisch wird immer überstöchiometrisch sein, wobei das
genaue Luft/Kraftstoff-Verhältnis von
der Menge des dem Brennraum 30 zugeführten Kraftstoffs abhängt. Eine
zusätzliche geteilte
Betriebsart, bei der zusätzlicher
Kraftstoff während
des Auspufftaktes eingespritzt wird, während gleichzeitig im Schichtbetrieb
gearbeitet wird, ist ebenfalls möglich.
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Der
Stickoxid(NOx)-Absorber oder Abscheider
ist stromabwärts
von dem Katalysator 20 angeordnet. Der NOx-Abscheider
absorbiert NOx, wenn der Motor 10 mit
einem überstöchiometrischen
Gemisch arbeitet. Das absorbierte NOx wird
anschließend
mit HC umgesetzt und im Verlauf eines NOx-Spülzyklus
katalysiert, wenn das Steuergerät 12 veranlaßt, daß der Motor 10 entweder
in einem fetten Homogenbetrieb oder in einem stöchiometrischen Homogenbetrieb
arbeitet.
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Das
Steuergerät 12 ist
in 1 als herkömmlicher
Mikrocomputer dargestellt, der folgendes umfaßt: eine Mikroprozessoreinheit 102,
Eingabe/Ausgabe-Kanäle 104,
ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Kalibrierwerte,
das in diesem speziellen Beispiel als Nur-Lese-Speicherchip (ROM) 106 dargestellt
ist, einen Direktzugriffsspeicher (RAM) 108 und einen herkömmlichen
Datenbus. Das Steuergerät 12 empfängt neben
den bereits erörteten
Signalen verschiedene Signale von mit dem Motor 10 gekoppelten
Sensoren, nämlich:
den Meßwert
der angesaugten Luftmasse (MAF) von dem mit dem Drosselklappengehäuse 117 gekoppelten
Luftmassenmesser 110 die Motorkühlmitteltemperatur (ECT) von
dem mit dem Kühlmantel 114 gekoppelten
Temperatursensor 112; ein Profilzündungsgebersignal (PIP) von
dem mit der Kurbelwelle 13 gekoppelten Hallsensor 118;
und eine Drosselklappenstellung TP von dem Drosselklappenstellungssensor 69;
sowie das Signal MAP für
den Saugrohrabsolutdruck von dem Sensor. Das Motordrehzahlsignal
N wird von dem Steuergerät 12 auf herkömmliche
Weise aus dem Signal PIP generiert, und das Krümmerdrucksignal MAP liefert
einen Hinweis auf die Motorlast. In einer bevorzugten Ausgestaltung
der vorliegenden Erfindung erzeugt ein Sensor 118, der auch
als Motordrehzahlsensor verwendet wird, bei jeder Umdrehung der
Kurbelwelle eine vorbestimmte Anzahl von gleich weit voneinander beabstandeten
Impulsen.
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In
diesem speziellen Beispiel werden die Temperatur Tcat des Katalysators 20 und
die Temperatur Ttrp des NOx-Abscheiders
aus dem Motorbetrieb hergeleitet, wie dies in dem US-Patent Nr. 5,414,994
offenbart ist, dessen Beschreibung hier mit einbezogen wird. Bei
einer alternativen Ausführungsform
wird die Temperatur Tcat durch den Temperatursensor angegeben, und
die Temperatur Ttrp wird durch einen anderen Temperatursensor angegeben.
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Gemäß 1 sieht
nun weiterhin die Nockenwelle des Motors 10 mit Kipphebeln
in Verbindung, um die Einlaßventile 52a, 52b und
die Auslaßventile 54a, 54b zu
betätigen.
Die Nockenwelle ist direkt mit dem Gehäuse gekoppelt. Das Gehäuse bildet
ein Zahnrad mit einer Vielzahl von Zähnen. Das Gehäuse ist
hydraulisch gekoppelt mit einer inneren Welle (nicht dargestellt),
die wiederum über
eine Steuerkette (nicht dargestellt) mit der Nockenwelle direkt
verbunden ist. Das Gehäuse
und die Nockenwelle drehen sich daher mit einer Drehzahl, die im wesentlichen äquivalent
ist zur Drehzahl der inneren Nockenwelle. Die innere Nockenwelle
dreht sich mit einem konstanten Drehzahlverhältnis zur Kurbelwelle 13.
Durch Manipulation der hydraulischen Kopplung in der im folgenden
beschriebenen Weise kann jedoch die Stellung der Nockenwelle relativ
zur Kurbelwelle 13 durch Hydraulikdruck in der Frühverstellungskammer
und der Spätverstellungskammer
verändert
werden. Wenn man unter hohem Druck stehendes Hydrauliköl in die
Frühverstellungskammer strömen läßt, wird
die relative Beziehung zwischen der Nockenwelle und der Kurbelwelle 13 nach
früh verstellt.
Die Einlaßventile 52a, 52b und
die Auslaßventile 54a, 54b öffnen und
schließen
also früher
als normal relativ zur Kurbelwelle 13. Wenn man analog dazu
unter hohem Druck stehendes Hydrauliköl in die Spätverstellungskammer strömen läßt, wird
die relative Beziehung zwischen der Nockenwelle und der Kurbelwelle 13 nach
spät verstellt.
Die Einlaßventile 52a, 52b und
die Auslaßventile 54a, 54b öffnen und schließen also
später
als normal relativ zur Kurbelwelle 13
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Mit
dem Gehäuse
und der Nockenwelle gekoppelte Zähne
erlauben die Messung der relativen Nockenstellung über den
Nockenstellungsgeber, der ein Signal VCT zu dem Steuergerät 12 schickt.
Die Zähne
1, 2, 3 und 4 werden vorzugsweise zur Messung der Nockensteuerung
verwendet und sind gleich weit voneinander beabstandet (zum Beispiel sind
sie in einem V8-Motor mit zwei Zylinderreihen 90 Grad voneinander
beabstandet), während
der Zahn 5 vorzugsweise zur Identifizierung eines Zylinders herangezogen
wird, wie nachfolgend beschrieben wird. Außerdem schickt das Steuergerät 12 Steuersignale (LACT,
RACT) zu herkömmlichen
Magnetventilen (nicht dargestellt), um den Strom von Hydrauliköl in die
Frühverstellungskammer
oder in die Spätverstellungskammer
oder in keine von beiden zu steuern.
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Die
relative Nockensteuerung wird nach dem Verfahren gemessen, das in
dem hier mit einbezogenen US-Patent Nr. 5,548,995 beschrieben wird.
Allgemein ausgedrückt
liefert die Zeit bzw. der Drehwinkel zwischen der ansteigenden Flanke
des Signals PIP und dem Empfang eines Signals von einem der Vielzahl
von Zähnen
an dem Gehäuse
ein Maß für die relativen
Nockensteuerung. Bei dem speziellen Beispiel eines V8-Motors mit
zwei Zylinderreihen und einem Zahnrad mit fünf Zähnen erhält man viermal pro Umdrehung
ein Maß für die Nockensteuerung
einer bestimmten Zylinderreihe, wobei das zusätzliche Signal zur Identifizierung
eines Zylinders herangezogen wird.
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Anhand
von 2 ist nun ein Blockschaltbild des auf dem Drehmoment
basierenden Steuersystems und des Systems zur Wahl des Direkteinspritzmodus
dargestellt. Zunächst
werden Signale für
die Fahrpedalstellung (PP) und die Fahrzeuggeschwindigkeit (VS)
in Block 210 eingespeist. Block 210 stellt die
Fahrerbedarfstabellen dar, die die Signale für die Fahrpedalstellung und
die Fahrzeuggeschwindigkeit in ein gewünschtes Raddrehmoment (Twdes)
umwandeln. Dann wird das gewünschte
Raddrehmoment in Block 212 mit dem Übersetzungsverhältnis multipliziert,
um ein gewünschtes
Motordrehmoment (Tedes) zu erzeugen. Aus dem gewünschten Motordrehmoment und
der Motordrehzahl (N) wird in Block 214 ein gewünschter
Verbrennungsmodus erzeugt. Block 214 stellt insbesondere
eine Nachschlagetabelle dar, in der das gewünschte Drehmoment und die gewünschte Motordrehzahl
verwendet werden, um den für
minimale Abgase bei optimalem Kraftstoffverbrauch effizientesten
Verbrennungsmodus zu wählen.
Der gewählte
gewünschte
Modus ist entweder ein Schichtbetrieb, wo Kraftstoff während des Verdichtungstaktes
eingespritzt wird, ein geteilter Betrieb, wo Kraftstoff sowohl während des
Ansaugtaktes als auch während
des Verdichtungstaktes und vielleicht noch ein zusätzliches
Mal einspritzt wird, oder ein Homogenbetrieb, wo Kraftstoff im Ansaugtakt
eingespritzt wird. Aus dem Signal für das gewünschte Motordrehmoment und
aus dem gewünschten
Modus und der gewünschten
Motordrehzahl erzeugt Block 216 dann die gewünschten
Einstellungen für
die Stellglieder wie zum Beispiel Luft, Kraftstoff, Einspritzzeitpunkt,
Zündzeitpunkt,
Abgasrückführung, veränderliche
Nockensteuerung und andere mit dem Antriebsstrang gekoppelte Stellglieder.
Insbesondere erzeugt das Motorkennfeld in Block 216 eine
Einstellung für
die Parameter, die bei dem gewünschten
Motordrehmoment und dem gewählten
Modus optimale Emissionen und optimalen Kraftstoff verbrauch liefern.
Auf diese Weise wird gemäß der vorliegenden
Erfindung bei jedem gewählten
Modus das korrekte Motordrehmoment erzeugt. Schließlich wird
aus dem gewünschten
Raddrehmoment und der gewünschten
Motordrehzahl mit Hilfe von Block 218, der Schaltschemata
darstellt, ein gewünschtes Übersetzungsverhältnis gewählt.
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Das
Kraftstoffeinspritzventil 68 wird so gesteuert, daß es die
gewünschte
Kraftstoffmenge liefert, und die elektronische Drosselklappe 66,
die Nockenstellung (falls vorhanden) und die Stellung des Abgasrückführungsventils
(falls vorhanden) werden so gesteuert, daß die gewünschte Luftmenge geliefert
wird.
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Anhand
von 3 wird nun eine Routine zur Berechnung des tatsächlichen
Motordrehmoments beschrieben, das zur Überwachung des Motorsteuersystems
verwendet wird. Zunächst
wird in Schritt 310 festgestellt, ob der Motor gerade mit
einem überstöchiometrischen
(mageren) Gemisch, einem unterstöchiometrischen
Gemisch (fetten) oder mit einem im wesentlichen bzw. nahezu stöchiometrischen
Gemisch arbeitet. Wenn der Motor mit einem im wesentlichen stöchiometrischen
Gemisch arbeitet, bedeutet dies, daß er herkömmlicherweise um einen stöchiometrischen
Wert schwankt. Die Ermittlung in Schritt 310 erfolgt vorzugsweise
anhand von einem oder mehreren Abgassensoren. Zum Beispiel können beheizte
Lambdasonden (HEGO), universelle Lambdasonden (UEGO), lineare Lambdasonden
oder jeder andere Abgassensor verwendet werden, der das Luft/Kraftstoff-Verhältnis im
Abgas anzeigt. Wenn der Motor mit einem überstöchiometrischen Gemisch arbeitet,
geht die Routine weiter zu Schritt 312, wo ein erstes tatsächliches
Magerdrehmoment (TLact1)
anhand der Kraftstoffmenge und der Motordrehzahl berechnet wird.
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Als
nächstes
berechnet die Routine in Schritt 314 ein zweites tatsächliches
Magerdrehmoment (TLact2)
anhand der Kraftstoffimpulsbrei te (FPW). Als nächstes schätzt die Routine in Schritt 316 ein
drittes tatsächliches
Magerdrehmoment (TLact3)
anhand des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses
(L/K), der Luftmasse (MAF) und der Motordrehzahl (N). In Schritt 318 berechnet
die Routine dann ein maximales Magerdrehmoment (Tm) anhand des Maximums
des ersten, zweiten und dritten tatsächlichen Magerdrehmoments.
Bei einer alternativen Ausführungsform
können
jeweils zwei der obengenannten drei Schätzwerte für das Magerdrehmoment zur Berechnung
des maximalen Magerdrehmoments (Tm) herangezogen werden. Auf diese
Weise werden voneinander unabhängige
Sensoren zur Berechnung des tatsächlichen Magerdrehmoments
anhand des Kraftstoffs herangezogen, wenn der Motor im Magerbetrieb
läuft.
Das Maximum dieser Schätzwerte
wird dann verwendet.
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Wenn
der Motor in Schritt 310 mit einem im wesentlichen stöchiometrischen
Gemisch arbeitet, geht die Routine nun gemäß 3 weiter
zu Schritt 320, wo das erste tatsächliche stöchiometrische Drehmoment (TSact1) anhand der
Kraftstoffmenge und der Motordrehzahl berechnet wird. In Schritt 322 wird
dann ein zweites tatsächliches
stöchiometrisches
Drehmoment (TSact2)
anhand einer Kraftstoffimpulsbreite (FPW) berechnet. In Schritt 324 wird dann
ein drittes tatsächliches
stöchiometrisches Drehmoment
(TSact3) anhand
des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses,
der Luftmasse und der Motordrehzahl berechnet. In Schritt 326 wird
ein viertes tatsächliches stöchiometrisches
Drehmoment (TSact4)
anhand der Drosselklappenstellung (TP) und der Motordrehzahl berechnet.
Bei Verwendung einer veränderlichen
Nockensteuerung wird die Stellung der veränderlichen Nockensteuerung
berücksichtigt,
um das vierte tatsächliche
stöchiometrische
Drehmoment zu berechnen. Schließlich
wird in Schritt 328 ein fünftes tatsächliches stöchiometrisches Drehmoment (TSact5) anhand der
Luftmasse und der Motordrehzahl berechnet. In Schritt 330 wird
dann das maximale stöchiometrische
Drehmoment (Tm) anhand des Maximums des ersten bis fünften tatsächlichen
stöchiometrischen
Drehmoments berechnet. Bei einer alternativen Ausführungsform
kann das Maximum von jeweils zwei der obengenannten fünf geschätzten stöchiometrischen
Drehmomente herangezogen werden. Anders ausgedrückt, beim Betrieb mit einem
nahezu stöchiometrischen
Gemisch kann entweder der Kraftstoff oder die Luft oder eine Kombination
der beiden herangezogen werden. Auf diese Weise können voneinander
unabhängige
Sensoren zur Bereitstellung von Schätzwerten des tatsächlichen
Motordrehmoments verwendet werden, und das Maximum dieser Werte
wird dann bei der Überwachung
des Motors verwendet.
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Wenn
der Motor in Schritt 310 mit einem unterstöchiometrischen
Gemisch arbeitet, geht die Routine nun gemäß 3 weiter
zu Schritt 332, wo ein erstes tatsächliches fettes Drehmoment
(TRact1) anhand
der Drosselklappenstellung und der Motordrehzahl berechnet wird.
Bei Verwendung einer veränderlichen
Nockensteuerung, wird die Stellung der veränderlichen Nockensteuerung
ebenfalls berücksichtigt,
um das erste tatsächliche
fette Drehmoment zu berechnen. In Schritt 334 wird dann
als nächstes ein
zweites tatsächliches
fettes Drehmoment (TRact2) anhand
der Luftmasse und der Motordrehzahl berechnet. In Schritt 336 wird
dann ein maximales fettes Drehmoment (Tm) als Maximum des ersten
und zweiten tatsächlichen
fetten Drehmoments berechnet. Auf diese Weise werden voneinander
unabhängige
Sensoren zur Berechnung des tatsächlichen Motordrehmoments
herangezogen. Das Maximum dieser Drehmomente wird dann bei der Überwachung
des Motors verwendet.
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Wie
oben insbesondere anhand von 3 beschrieben,
berechnet die Routine das Motordrehmoment anhand des Kraftstoffs,
wenn der Motor im Magerbetrieb läuft,
da die vorhandene überschüssige Luft
nicht verbrennt und nicht zur Erzeugung von Motordrehmoment beiträgt. Auf
diese Weise wird im Magerbetrieb eine genaue und solide Schätzung des Motordrehmoments
geliefert. Analog dazu wird dann, wenn der Motor mit einem fetten
Gemisch läuft,
das tatsächliche
Motordrehmoment anhand von Parametern für Luft berechnet, da überschüssiger Kraftstoff nicht
verbrennt und nicht zur Erzeugung von Motordrehmoment beiträgt. Wenn
der Motor mit einem nahezu stöchiometrischen
Gemisch arbeitet, kann jede beliebige Kombination aus den mageren
oder fetten Schätzwerten
verwendet werden, da jeweils die gesamte Luft und der gesamte Kraftstoff
verbrennt und zur Erzeugung von Motordrehmoment beiträgt. Ein weiterer
Vorteil eines solchen Ansatzes liegt darin, daß jegliche Verschlechterung
in dem(den) Abgassensor(en), mit dem(denen) angezeigt wird, ob der Motor
mit einem über-
oder unterstöchiometrischen Gemisch
arbeitet, von Haus aus zu einer großzügigen Schätzung führt. Wenn der Motor zum Beispiel tatsächlich mit
einem mageren Gemisch arbeitet und der Sensor ein fettes Gemisch
anzeigt, kann das Drehmoment anhand der Luft berechnet werden. Dieses
Drehmoment wird jedoch größer sein
als das anhand des Kraftstoffs berechnete Drehmoment, da im Magerbetrieb
per definitionem überschüssige Luft vorhanden
ist. Wenn der Motor tatsächlich
mit einem fetten Gemisch arbeitet und der Sensor ein mageres Gemisch
anzeigt, kann das Drehmoment in analoger Weise anhand des Kraftstoffs
berechnet werden. Dieses Drehmoment wird jedoch größer sein
als das anhand der Luft berechnete Drehmoment, da beim Betrieb mit
einem fetten Gemisch per definitionem überschüssiger Kraftstoff vorhanden
ist.
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Anhand
von 4 wird nun eine Routine zur Überwachung des Motors anhand
des in 3 berechneten maximalen Drehmoments (Tm) beschrieben.
Zunächst
wird in Schritt 410 das gewünschte Motordrehmoment (Tedes)
in der zuvor mit Bezug auf 2 beschriebenen
Weise berechnet. Das gewünschte
Motordrehmoment stellt das vorgewählte Motordrehmoment dar. Es
kann jedoch noch andere Quellen für das vorgewählte Motordrehmoment
geben, wie zum Beispiel die Motorleerlaufregelung, die Traktionsregelung,
die Geschwindigkeitsregelung und verschiedene andere dem Fachmann
bekannte Quellen. In Schritt 412 wird das gewünschte mit
dem tatsächlichen
Drehmoment unter Verwendung einer Toleranz (TOL) verglichen. Wenn
das maximale Drehmoment (Tm) größer ist
als die Summe aus dem tatsächlichen
zulässigen
Drehmoment plus Toleranz, geht die Routine weiter zu Schritt 414,
wo der Zähler D2
um 2 heraufgesetzt wird. Andernfalls wird der Zähler D2 in Schritt 416 um
1 herabgesetzt. In Schritt 418 wird dann festgestellt,
ob der Zähler
D2 einen höheren
Wert anzeigt als den Grenzwert C3. Wenn die Antwort auf Schritt 418 JA
lautet, geht die Routine weiter zu Schritt 420, wo eine
Reaktion initiiert wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform
besteht diese Reaktion in einer Verminderung des Motordrehmoments.
Das Motordrehmoment kann nach einer Vielzahl von Verfahren herabgesetzt
werden, beispielsweise durch Herabsetzen der Kraftstoffmenge, Herabsetzen
der Luftmenge, Verzögern
des Zündzeitpunktes,
Abschalten von Zylindern, oder nach irgendeinem anderen dem Fachmann
angesichts dieser Offenbarung bekannten Verfahren zur Verminderung
des Motordrehmoments. Eine Reaktion kann auch darin bestehen, daß ein Übersetzungsverhältnis des
Getriebes im Sinne eines kleineren Raddrehmoments verändert wird,
oder daß Nebenaggregate aktiviert
werden, die Motordrehmoment verbrauchen. Gemäß der vorliegenden Erfindung
ist es also möglich,
den Motor 10 zu überwachen.
Bei einer alternativen Ausführungsform
kann in den Schritten 410 und 412 auch das Raddrehmoment
anstelle des Motordrehmoments verwendet werden. Insbesondere kann
das gewünschte
Raddrehmoment auch direkt aus der Fahrpedalstellung und der Fahrzeuggeschwindigkeit
hergeleitet werden. In Schritt 412 wird das maximale Drehmoment
(Tm) in Verbindung mit dem Übersetzungsverhältnis und
dem Drehomentverhältnis
des Drehmomentwandlers verwendet, um das tatsächliche maximale Raddrehmoment
zu ermitteln.
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Anhand
von 5 wird nun eine Routine zur Überwachung der Motordrehzahlerfassung
beschrieben. Zunächst
wird in Schritt 510 die Motordrehzahl gemessen. In Schritt 512 wird
dann festgestellt, ob der Drehmomentwandler freigegeben ist. Wenn
die Antwort auf Schritt 5i2 NEIN lautet, schätzt die
Routine in Schritt 514 die Motordrehzahl (N_est) anhand eines
Fahrzeuggeschwindigkeitssensors (VS) und des Übersetzungsverhältnisses.
In Schritt 516 wird dann festgestellt, ob die Differenz
zwischen der gemessenen Motordrehzahl (N) und der geschätzten Motordrehzahl
(N_est) größer ist
als der Grenzwert C1. Wenn die Antwort auf Schritt 516 JA
lautet, geht die Routine weiter zu Schritt 518, wo der
Zähler
D1 um 1 heraufgesetzt wird. Andernfalls geht die Routine weiter
zu Schritt 520, wo der Zähler D1 um 1 herabgesetzt wird.
In Schritt 522 wird der Wert des Zählers D1 mit dem Schwell- bzw.
Grenzwert C2 verglichen. Wenn der Wert des Zählers D1 größer ist als C2, zeigt die Routine
dies in Schritt 524 an. In Reaktion auf diese Anzeige kann
das Motorsteuergerät
für eine
reduzierte Funktionsweise des Motors sorgen.
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Wenngleich
mehrere Beispiele für
Ausführungsformen,
bei denen die Erfindung praktisch angewendet wird, hierin beschrieben
wurden, gibt es zahlreiche weitere Beispiele, die ebenfalls beschrieben
werden könnten.
Zum Beispiel kann die Erfindung auch bei Hybridelektrofahrzeugen
mit Magermotor verwendet werden. Die Erfindung ist daher nur gemäß den nun
folgenden Ansprüchen
zu definieren.