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GEBIET
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Die
vorliegende Offenbarung betrifft allgemein ein Verfahren und ein
System zum Steuern einer Maschine, und insbesondere ein Verfahren
und ein System zum Verwenden von Zylinderinnendrucksensoren zur
indirekten Ermittlung von Betriebsbedingungen einer Maschinenhardware.
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HINTERGRUND
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Die
hier bereitgestellte Hintergrundbeschreibung dient der allgemeinen
Darstellung des Kontexts der Offenbarung. Die Arbeit der gegenwärtig benannten
Erfinder, sofern sie in diesem Hintergrundabschnitt beschrieben
ist, sowie Aspekte der Beschreibung, die zum Zeitpunkt des Einreichens nicht
anderweitig als Stand der Technik ausgewiesen sind, werden weder
explizit noch implizit als Stand der Technik gegen die vorliegende
Offenbarung anerkannt.
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Ein
Ermitteln der erfolgreichen Arbeitsweise von vielfältiger Hardware,
die mit der Maschine verbunden ist, erfordert typischerweise mehrere
Sensoren, um die Zustande der vielfältigen Hardwaretypen zu ermitteln.
Ein Bereitstellen separater Sensoren für jeden der unterschiedlichen
Teile der Maschine erhöht
die Gesamtkosten der Maschine und erhöht daher die Kosten des Fahrzeugs.
Kraftfahrzeughersteller stehen unter erhöhtem Druck zur Verringerung von
Kosten bei gleichzeitiger Bereitstellung eines zuverlässigen Fahrzeugs.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Die
vorliegende Offenbarung stellt ein System und ein Verfahren zum
Erzeugen des Diagnosesignals für
vielfältige
Hardware, die mit der Maschine verbunden ist, unter Verwendung von
Zylinderinnendrucksensoren bereit.
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Bei
einem Aspekt der Offenbarung umfasst ein Verfahren, dass ein Zylinderinnendrucksignal
für eine
Maschine erzeugt wird, dass das Zylinderinnendrucksignal mit einem
Schwellenwert verglichen wird und dass sein Diagnosesignal für eine Maschinenkomponente
in Ansprechen auf das Vergleichen erzeugt wird.
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Bei
einem anderen Aspekt der Offenbarung umfasst ein Steuerungsmodul
ein Vergleichsmodul, das ein Zylinderinnendrucksignal mit einem
Schwellenwert vergleicht, und ein Störungsanzeigemodul, das ein
Diagnosesignal für
eine Maschinenkomponente in Ansprechen auf das Vergleichen erzeugt.
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Weitere
Anwendungsgebiete der vorliegenden Offenbarung ergeben sich aus
der hier nachstehend bereitgestellten genauen Beschreibung. Es versteht
sich, dass die genaue Beschreibung und spezielle Beispiele nur zu
Veranschaulichungszwecken gedacht sind und den Umfang der Offenbarung
nicht einschränken
sollen.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
vorliegende Offenbarung wird anhand der genauen Beschreibung und
der beiliegenden Zeichnungen vollständiger verstanden werden, in
denen:
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1 eine
Blockdiagrammansicht des Steuerungssystems der vorliegenden Offenbarung
ist;
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2 eine
Blockdiagrammansicht eines Steuerungsmoduls gemäß der vorliegenden Offenbarung
ist;
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3 ein
Flussdiagramm eines Verfahrens zur Ermittlung, ob ein Ventil korrekt
arbeitet, ist;
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4 ein
Flussdiagramm eines Verfahrens zur Ermittlung, ob eine Zylinderabschaltung
oder Reaktivierung stattgefunden hat, ist;
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5 ein
Flussdiagramm eines Verfahrens zur indirekten Ermittlung eines Nockenwellenpositionsfehlers
ist;
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6 ein
Flussdiagramm eines Verfahrens zur Ermittlung, ob eine Vorrichtung
mit variablem Ventilhub korrekt arbeitet, ist;
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7 ein
Flussdiagramm eines Verfahrens zur Ermittlung der korrekten Arbeitsweise
einer Kurbelwelle unter Verwendung eines Variationskoeffizienten
des angezeigten mittleren Effektivdrucks ist;
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8 eine
graphische Darstellung des mittleren Effektivdrucks über die
Zeit ist;
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9 ein
Flussdiagramm eines Verfahrens zur Ermittlung der korrekten Arbeitsweise
von Ventilen für
die Maschine unter Verwendung von Druck-Volumen-Kurven ist;
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10 eine
graphische Darstellung eines Druck-Volumen-Diagramms ist, das einen Ölsteuerungsventilfehler
veranschaulicht;
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11 eine
graphische Darstellung einer graphischen Darstellung von Druck über Volumen
einer Maschine ist, die einen Fehler bei einem schaltbaren Rollenschlepphebel
in einem Zustand mit niedrigem Hub aufweist; und
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12 eine
graphische Darstellung von Druck über Volumen für einen
schaltbaren Rollenschlepphebel in einem Zustand mit hohem Hub ist.
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GENAUE BESCHREIBUNG
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Die
folgende Beschreibung ist rein beispielhafter Natur und ist keinesfalls
dazu gedacht, die Offenbarung, ihre Anwendung oder Verwendungsmöglichkeiten
einzuschränken.
Der Klarheit halber werden in den Zeichnungen gleiche Bezugszeichen
verwendet, um ähnliche
Elemente zu bezeichnen. Bei der Verwendung hierin soll der Ausdruck
mindestens eine von A, B und C so aufgefasst werden, dass er ein
logisches (A oder B oder C) unter Verwendung eines nicht exklusiven
logischen Oder bedeutet. Es versteht sich, dass Schritte in einem
Verfahren in einer anderen Reihenfolge ausgeführt werden können, ohne
die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu verändern.
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Bei
der Verwendung hierin bezeichnet der Ausdruck Modul eine anwendungsspezifische
integrierte Schaltung (ASIC), eine elektronische Schaltung, einen
Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert, oder Gruppe) und einen
Speicher, die ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme
ausführen,
eine kombinatorische Logikschaltung und/oder andere geeignete Komponenten,
welche die beschriebene Funktionalität bereitstellen.
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Mit
Bezug nun auf 1 kann eine Maschine 10 Zylinderinnendrucksensoren 30A, 30B, 30C und 30D in
jeweiligen Zylindern 32A–32D umfassen. Jeder
Zylinderinnendrucksensor 30A–30D erzeugt ein Zylinderinnendrucksignal,
das an ein Steuerungsmodul 40 weitergeleitet wird. Das
Steuerungsmodul 40 kann ein Maschinensteuerungsmodul sein.
Obwohl nur vier Zylinder 30A–30D gezeigt sind,
kann die Maschine viele verschiedene Zylinderzahlen und zugehörige Drucksensoren
umfassen.
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Die
Maschine 10 kann eine Maschine mit variablem Ventiltiming
sein, die ein Ölsteuerungsventil 46 umfasst,
das zur Steuerung schaltbarer Rollenschlepphebel 48 verwendet
wird. Selbstverständlich kann
die vorliegende Offenbarung auf vielfältige andere Maschinentypen
angewandt werden.
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Das
Steuerungsmodul 40 kann einen Controller für das Ölsteuerungsventil 46 umfassen,
das zur Steuerung der Ölströmung verwendet
wird, die zum Steuern der schaltbaren Rollenschlepphebel 48 verwendet
wird. Wenn das Ölsteuerungsventil 46 nicht
korrekt arbeitet, kann dies aus den Zylinderdrücken von zwei Zylindern ersichtlich
sein. Der schaltbare Rol lenschlepphebel 48 kann auch bei
den Zylinderinnendruckausgängen
individuell ausfallen, wie nachstehend beschrieben wird.
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Ein
Nockenwellenpositionssensor 50 kann auch ein Signal an
das Steuerungsmodul 40 bereitstellen. In der nachfolgenden
Offenbarung kann die Arbeitsweise des Nockenwellenpositionssensors oder
der Ausfall desselben diagnostiziert werden. Der Nockenwellenpositionssensor
zeigt eine, Position an und somit die erwartete Ventilposition von
Ventilen 52a–52d.
Wenn die Ventile 52a–52d korrekt
arbeiten, wie durch den Zylinderinnendruck angegeben ist, kann eine
Störung
beim Nockenwellenpositionssensor 50 ermittelt werden.
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Somit
steuert das Steuerungsmodul 40 die Arbeitsweise der Ventile 52a, 52b, 52c und 52d auf indirekte
Weise und kann die Stabilität
des Betriebs derselben ermitteln. Obwohl der Einfachheit halber nur
ein Ventil veranschaulicht ist, umfasst jeder Zylinder mindestens
ein Einlassventil und mindestens ein Auslassventil. Es können auch
mehrere Einlass- und Auslassventile in der Maschine vorgesehen sein.
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Das
Steuerungsmodul 40 kann ermitteln, ob der Zündfunke
für jeden
Zylinder aktiviert ist, ob eine Einspritzvorrichtungsstörung oder
eine Zündspulenstörung vorhanden
ist, und es kann die erwartete Position des Kolbens im Zylinder
bestimmen. Das Steuerungsmodul 40 kann das Drehmoment der
Maschine verwalten und Druck-Volumen-Kurven erzeugen, die der Arbeitsweise
der Maschine entsprechen.
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Mit
Bezugnahme nun auf 2 ist das Steuerungsmodul 40 von 1 genauer
veranschaulicht. Das Steuerungsmodul 120 kann ein Drucksignal-Generatormodul 120 umfassen.
Jeder der Drucksensoren 30A–30D kann zum Erzeugen
eines Drucksignals verwendet werden. Das Drucksig nal-Generatormodul 120 kann
die Drucksignale von den Drucksensoren empfangen und diese in eine
Form umsetzen, die von dem Rest des Steuerungsmoduls verwendet werden
kann. Wie nachstehend beschrieben wird, kann jedes der Drucksignale
von jedem Zylinder verwendet werden.
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Ein
Filtermodul 122 wird zum Filtern der Drucksignale vom Drucksignalgenerator
verwendet. Verschiedene Filtertypen können verwendet werden. Zum
Beispiel kann ein Einpassfilter verwendet werden, das eine Phasenverschiebung
hinzufügt.
Ein weiterer Filtertyp ist ein Vorwärts-Rückwärts-Filter, das keine Phasenverschiebung
hinzufügt.
Ein Filter mit zwei Durchgängen,
das keine Phasenverschiebung hinzufügt, kann auch Verwendet werden.
Der Filterprozess fügt
dem Signal eine Verzögerung
hinzu, die von der Ordnung des Signals abhängt. Die Grenzfrequenz kann
so eingestellt sein, dass ein Detektionsniveau erhalten bleibt,
während
Hochfrequenzrauschen in den Drucksignalen aufgrund von mechanischen
oder elektrischen Quellen abgewiesen wird. Die Eckfrequenz des Filters
kann mit der Maschinendrehzahl verändert werden, um die beste Rauschverringerung
bereitzustellen.
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Ein
Vergleichsmodul 124 kann in dem Steuerungsmodul 40 auch
bereitgestellt sein. Das Vergleichsmodul 124 kann die vielfältigen Vergleiche zwischen
den Drucksignalen oder Drucksignalableitungen ausführen. Die
Schwellenwerte und Profile in einem Speicher 126 können von
dem Vergleichsmodul auch verwendet werden.
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Das
Vergleichsmodul 124 kann das gemessene Drucksensorsignal
mit einem Schwellenwert vergleichen, um zu ermitteln, ob sich die
Einlass- oder Auslassventile
schließen
oder nicht, und ob die Arbeitsweise der Ventile eine vorbestimmte
Zeitspanne lang stabil war. Das Vergleichsmodul 124 kann auch
ermitteln, ob die Ventile in der Maschine während einer Zylinderabschaltung
abgeschaltet oder reaktiviert waren oder nicht. Das Vergleichsmodul 124 kann
auch verwendet werden, um in Ansprechen auf den Zylinderdruck zu
ermitteln, ob der Nockenwellenpositionssensor korrekt arbeitet.
Das Vergleichsmodul 124 kann einen Variationskoeffizienten
vergleichen, um zu ermitteln, ob die Ventile einen korrekten Übergang
durchgeführt
haben. Das Vergleichsmodul 124 kann auch die Steigungen
oder Integrale einer Druck-Volumen-Kurve vergleichen, um zu ermitteln, ob
das Ölsteuerungsventil
oder die schaltbaren Rollenschlepphebel in der Maschine korrekt
arbeiten.
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Das
Steuerungsmodul 40 kann auch einen Zeitgeber 128 umfassen,
um Zeiten zwischen vielfältigen
Ereignissen zu messen oder um vielfältige Ereignisse zeitlich abzustimmen.
Der Zeitgeber 128 kann auch relative Zeiten zwischen vielfältigen Ereignissen
zeitlich abstimmen.
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Für die Ermittlung
der Zylinderabschaltung/Reaktivierung steuert ein Zylinderabschaltungs/Reaktivierungsmodul 130 die
Zylinderabschaltung und Reaktivierung in der Maschine 10.
Das Modul des quadratischen Mittelwerts (RMS-Modul) 132 ermittelt
den quadratischen Mittelwertfehler zwischen den aufgenommen Drucksignalen
und einem Referenzdrucksignal. Das Referenzdrucksignal kann im Speicher 126 gespeichert
sein. Der Vergleich des quadratischen Mittelwertfehlers zwischen
dem aufgenommenen Druckabtastwert und dem Referenzdruckabtastwert
kann im Vergleichsmodul 124 stattfinden.
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Beim
Ermitteln eines Nockenwellenpositionsfehlers kann ein Nockenwellenpositionssignalmodul 136 das
Nockenwellenpositionssignal ermitteln und das Nockenwellenpositionssignal
an das Vergleichsmodul 124 liefern. Das Nockenwellenpositionsmodul 136 kann
ein Signal bereitstellen, das der erwarteten Position des Zylinders
entspricht. In diesem Fall kann das Vergleichsmodul 124 den
Zylinderinnendruck mit einem minimalen Verbrennungsdruck vergleichen,
um zu ermitteln, ob eine Verbrennung stattfindet. Dies wird relativ
zu der Kurbelwellenposition ausgeführt. Wenn keine Verbrennung stattfindet,
während
eine Verbrennung erwartet wird, kann von einem Störungsanzeigemodul 140 eine Störung angezeigt
werden. Auch andere Bedingungen erzeugen eine Störung im Störungsanzeigemodul 140.
Das Störungsanzeigemodul 140 erzeugt
ein Diagnosesignal, das einer Störung
einer Komponente entspricht, die beim Vergleich ermittelt wurde.
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Ein
Ventilhub-Zustandsmodul 142 kann verwendet werden, um die
Ventilhubzustandsänderungen
bei dem Ventilhubmodul zu steuern. Das Ventilhub-Zustandsänderungsmodul 142 kann
eine Anzeige an das Vergleichsmodul 124 liefern, dass die
Ventile den Hubzustand verändert
haben. Das Zylinderinnendrucksignal vom Drucksignal-Generatormodul 120 kann
an das Vergleichsmodul 124 geliefert und dort verglichen
werden. Das Vergleichsmodul 124 kann den Druck vor und
nach einer erwarteten Hubzustandsänderung vergleichen, um zu
ermitteln, ob die Änderung
aufgetreten ist.
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Ein
Druck-Volumen-Modul 144 kann eine grafische Darstellung
von Druck zu Volumen für
jeden Zylinder ermitteln. Ein Druck-Volumen-Kennlinien-Ermittlungsmodul 146 kann
eine Steigung oder ein Integral der Druck-Volumen-Kennlinie ermitteln. Durch
Vergleichen der Steigung oder des Integrals mit anderen Druck-Volumen-Kennlinien
von anderen Zylindern im Vergleichsmodul 124 kann eine
Anzeige von korrekt arbeitenden Ventilen dargelegt werden. Insbesondere
kann, wenn ein Ventil nicht korrekt arbeitet, sich der schaltbare
Rollenschlepphebel in einem Fehlerzustand befinden. Wenn zwei Ventile nicht
so wie die anderen Ventile arbeiten, dann kann das Ölsteuerungsventil
gestört
sein. Vergleiche zwischen den Druck-Volumen-Kennlinien können im Vergleichsmodul 124 unter
Verwendung von Daten von anderen Zylindern durchgeführt werden,
während
die Maschine arbeitet, oder mit Schwellenwerten oder Profilen, die
im Speicher 126 gespeichert sind.
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Mit
Bezug nun auf 3 ist ein Verfahren zur Verwendung
der Zylinderinnendrucksensoren zur Detektion eines Ventilschließens dargelegt.
Die Drucksensoren für
den Drucksensorlesewert können einen
Stift umfassen, auf den der Eingangsdruck drückt. Der Stift wirkt wie eine
Masse an einer Feder und wird auch Schwingungen aufnehmen. Da die Drucksensoren
im Maschinenblock angeordnet sind, können Schwingungen in einem
Kopf der Maschine erfasst werden.
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Bei
Schritt 310 wird die Maschine laufen gelassen. Die Maschine
wird mit dem Wissen betrieben, dass sich das Ventil schließen soll
oder nicht. Dies kann auf vielfältige
Weisen ermittelt werden, welche das Verwenden eines Nockenwellensensors
umfassen. Bei Schritt 312 wird ermittelt, ob sich die Ventile schließen sollen.
Das heißt,
dass das Ventiltiming überwacht
wird. Bei Schritt 314 werden die Zylinderinnendrucksignale
von dem Steuerungsmodul überwacht.
Zylinderinnendrucksensoren erzeugen Sensorsignale. Wie vorstehend
erwähnt
wurde, können die
Drucksensorsignale auch einer Schwingung in der Maschine entsprechen.
Die Schwingung kann dem Schließen
von Einlassventilen, Auslassventilen oder beiden entsprechen. Bei
Schritt 316 wird das Drucksensorsignal mit einem Profil
oder Schwellenwert verglichen. Wenn die Amplitude des Drucksignals über einem
Schwellenwert liegt, kann das Drucksensorsignal anzeigen, dass das
Ventil geschlossen ist. Das Drucksignal kann auch mit einem Signalprofil
als dem Schwellenwert verglichen werden. Außerdem kann ein gefiltertes
Drucksignal verwendet werden. Wenn das Drucksignal dem Profil eines
korrekt schließenden
Ventils entspricht, hat sich das Ventil korrekt geschlossen. Bei
Schritt 318 wird der Vergleich gebildet, um zu ermitteln,
ob sich das Ventil geschlossen hat. Wenn sich das Ventil geschlossen
hat, wie durch den Vergleich mit einem Schwellenwert oder Profil
angezeigt wird, führt
die Maschine den Schritt 310 aus und eine weitere Prüfung wird
ausgeführt.
Jedes Ventil für
jeden Zylinder kann geprüft
werden.
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Wenn
sich das Ventil nicht korrekt geschlossen hat, erzeugt Schritt 320 eine
Störungsanzeige, um
die Fehlfunktion der Maschinenkomponente zu diagnostizieren. Die
Störungsanzeige
kann ein Maschinenprüflicht
oder eine andere Art von Warnmeldung sein. Die Störung kann
auch eine hörbare
Anzeige sein, wie etwa ein Glockenton oder eine Stimme.
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Unter
Bezugnahme nun auf 4 ist ein Verfahren zur Ermittlung
von Zylinderabschaltungs- und Reaktivierungsstörungen dargelegt. Bei einigen
Maschinen können
Zylinder aus vielfältigen
Gründen
abgeschaltet werden. Ein Beispiel einer Zylinderabschaltung besteht
darin, dass der Kraftstoff an die Maschine abgesperrt werden kann,
wenn sich das Fahrzeug verlangsamt. Dies kann als ein Absperren von
Kraftstoff bei Verlangsamung bezeichnet werden. Andere Bedingungen
für ein
Abschalten und Reaktivieren von Zylindern liegen beim Fahren auf
einer Autobahn vor. Einige Zylinder können abgeschaltet werden, da
ein minimaler Leistungsbetrag benötigt wird, um die Fahrzeuggeschwindigkeit
beizubehalten.
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Das
Verfahren startet bei Schritt 410. Wenn bei Schritt 412 die
Ventilzustände
eine Zeitlang stabil waren, wie durch einen Zeitgeber angezeigt
wird, wird Schritt 414 ausgeführt. Schritt 414 ermittelt,
ob irgendwelche Störungen
der Einspritzvorrichtung oder der Spule für den Zylinder vorliegen. Wenn
Störungen
der Einspritzvorrichtung oder der Spule vorlagen, kann das System
bei Schritt 410 neu gestartet werden. Nach Schritt 414, wenn
keine Störungen
der Einspritzvorrichtung oder der Zündspule für den Zylinder aktiv sind,
fordert Schritt 416 Zylinderdruckabtastwerte für einen
Zylinderzyklus an. Schritt 418 schlägt einen Referenzzylinderdruckabtastwert
als eine Funktion der Zylinderlast, der Maschinendrehzahl und des
erwarteten Ventilzustands nach. Die Zylinderdruckabtastwerte können in
dem in 2 veranschaulichten Speicher gespeichert sein.
Bei Schritt 420 kann der quadratische Mittelwertfehler
zwischen den aufgenommenen Druckabtastwerten und den im Speicher
gespeicherten Referenzdruckabtastwerten ausgeführt werden. Wenn der quadratische
Mittelwertfehler bei Schritt 422 über einem Aktivierungs-/Abschaltungsschwellenwert
liegt, kann bei Schritt 424 ein Merker für einen
Hardwarefehler bei Abschaltung/Reaktivierung für den speziellen Zylinder erzeugt
werden. Wieder auf Schritt 422 Bezug nehmend, fährt das
Verfahren beim Start in Schritt 410 fort, wenn der RMS-Fehler über einem
Abschaltungs/Reaktivierungsschwellenwert liegt.
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Es
wird angemerkt, dass diese Prüfung
in Verbindung mit anderen Arten von Prüfungen verwendet werden kann,
die in dieser Offenbarung dargelegt sind.
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Die
Emissionen und die Ventiltriebhardware können anfällig für Fehler in der Zylinderabschaltungshardware
sein. Die vorliegende Offenbarung ermittelt Zylinderabschaltungsfehler.
Die abgeschalteten Ventile und Stößelstangen sollen in der Maschine keinen
hohen Drehgeschwindigkeiten ausgesetzt sein. Durch das Detektieren
von Fehlern von Ventilen beim korrekten Reaktivieren kann die Maschinengewährleistung
verbessert werden, indem ein Maschinenbetrieb begrenzt wird, wenn
das Ausführen
einer Zylinderreaktivierung fehlschlägt. Wenn der Zylinderabschaltungs/Reaktivierungs-Merker
gesetzt ist, kann das Maschinensteue rungsmodul versuchen, den speziellen
Zylinder zu reaktivieren, der nicht reaktiviert wurde.
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Mit
Bezug nun auf 5 ist ein Verfahren zur Verwendung
des Zylinderinnendrucks zum Diagnostizieren von Nockenwellenpositionssensorfehlern
offen gelegt. Zielräder
oder Zahnscheiben für
die Nockenwellenposition sind im Allgemeinen derart codiert, dass
sie in Abhängigkeit
davon, ob sich der Zylinder am oberen Kompressionstotpunkt oder
am oberen Auslasstotpunkt befindet, als hoch oder niedrig abgetastet
werden können.
Die Positionserfassung kann fehlschlagen, was zu einer zeitlich
fehlgeleiteten Kraftstoffzufuhr und Funkenzündung führt. Das Zylinderdrucksignal
kann verwendet werden, um Fehler im Zylinderzustand zu detektieren.
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Bei
Schritt 510 wird das Verfahren zum Detektieren des Nockenwellenzustands
offen gelegt. Bei Schritt 512 ermittelt das System, ob
Kraftstoff und Zündfunke
für den
speziellen Zylinder aktiviert wurden. Wenn der Kraftstoff und der
Zündfunke
nicht aktiviert wurden, startet das System bei Schritt 510 neu und
geht zu einer weiteren Systemprüfung
weiter. Wenn bei Schritt 512 der Kraftstoff und der Zündfunke
aktiviert wurden, wird Schritt 514 ausgeführt. Bei Schritt 514 wird
ermittelt, ob Störungen
der Einspritzvorrichtung oder der Spule für den Zylinder aktiviert wurden.
Wenn Störungen
der Einspritzvorrichtung oder der Spule aktiviert wurden, wird Schritt 510 wieder
ausgeführt.
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Wenn
die Störungen
der Einspritzvorrichtung oder der Spule für den Zylinder bei Schritt 514 nicht aktiviert
sind, ermittelt Schritt 516, ob erwartet wird, dass sich
die Position des Zylinders in einem Arbeitshubpositionsbereich befindet.
Wenn erwartet wird, dass sich die Maschine in einem Arbeitshubpositionsbereich
befindet, ermittelt Schritt 518 den Zylinderinnendruck
von den Zylinderinnendrucksensoren. Schritt 520 vergleicht
den Zylinderdruck mit einem minimalen Verbrennungsdruck. Der minimale
Verbrennungsdruck kann als ein Schwellenwert oder ein Profil im
Speicher des Steuerungsmoduls gespeichert sein. Wenn der Zylinderdruck
einen minimalen Verbrennungsdruck überschreitet, zeigt dies einen korrekt
arbeiteten Zylinder an und der Prozess startet in Schritt 510 neu
oder er startet einen weiteren Prüfprozess, wie in der Offenbarung
offen gelegt ist. Wenn der Zylinderdruck bei Schritt 520 einen
minimalen Verbrennungsdruck nicht überschreitet, setzt Schritt 522 einen
Keine-Verbrennung-Merker oder eine andere Störung für den speziellen Zylinder. Wenn
bei Schritt 524 Keine-Verbrennung-Merker für alle Zylinder
gesetzt sind, geht das System wieder zu Schritt 510 weiter.
Wenn Keine-Verbrennung-Merker für
alle Zylinder im Schritt 522 gesetzt sind, setzt Schritt 526 einen
Nockenwellen-Synchronisationsstörungs-Merker.
Ein Diagnosesignal, das der Störung
entspricht, kann an den Fahrzeugbediener auf vielfältige Weisen
kommuniziert werden, welche eine Anzeigeleuchte oder ein akustisches
Geräusch
umfassen.
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Mit
Bezugnahme nun auf 6 ist ein Verfahren zur Ermittlung,
ob eine Vorrichtung mit variablem Ventilhub arbeitet, offen gelegt.
Dieser Prozess kann bereitgestellt sein, um Vorschriften für emissionskritische
Komponenten zu erfüllen.
Das folgende Verfahren kann für
Maschinen mit homogener Kompressionszündung (HCCI-Maschinen) ausgeführt werden.
Bei einer HCCI-Maschine können
die Ventile geschlossen werden, um eine spontane Verbrennung ohne
Funkenzündung
für einen
Teil des Betriebsbereichs zu ermöglichen.
Dies ist typischerweise ein Bereich mit niedrigem Drehmoment. In
einem Bereich mit hohem Drehmoment wird die Maschine als eine Funkenzündungsmaschine
betrieben. Das folgende Verfahren kann verwendet werden, um einen
Schalter zwischen Ventilhubzuständen
zwangsweise zu betätigen,
während
die Zylinderdrücke überwacht
werden, um zu verifizieren, dass sich die Ventilvorrichtung tatsächlich bewegt.
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Wenn
es keine Veränderung
beim Zylinderdruck gibt, wird die Diagnose einen Problemcode setzen,
um eine Störung
im System anzuzeigen.
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Bei
Schritt 610 kann der Ventilhubzustand verändert werden,
indem eine Änderung
von einem Zustand mit hohem Hub zu einem Zustand mit niedrigem Hub
oder von einem Zustand mit niedrigem Hub zu einem Zustand mit hohem
Hub verwendet wird, die befohlen werden kann. Der Befehl kann während einer
Diagnoseroutine oder während
eines normalen Maschinenbetriebs ausgeführt werden. Bei Schritt 612 wird
der Zylinderinnendruck sowohl vor als auch nach der befohlenen Ventilhub-Zustandsänderung überwacht.
Wenn sich der Druck bei Schritt 614 geändert hat, arbeitet das System
korrekt und Schritt 610 wird wieder ausgeführt. Wenn
sich der Druck nicht verändert
hat, erzeugt Schritt 616 ein Diagnosestörungssignal. Es wird angemerkt,
dass der gemessene Druck bei Schritt 614 mit einem Schwellenwert
oder Profil, der bzw. das im Speicher gespeichert ist, verglichen
werden kann. Der Druck kann auch mit einem vorherigen Druck verglichen
werden, der auch als Schwellenwert wirken kann. Der vorherige Druck
kann von einem Zeitpunkt vor dem Befehlen der Ventilhub-Zustandsänderung
stammen. Die Diagnosestörung
kann eine visuelle Anzeige, eine akustische Anzeige oder einen Problemcode
setzen. Es können
auch verschiedene Kombinationen von Diagnosestörungen erzeugt werden.
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Unter
Bezugnahme nun auf 7 ist ein Verfahren zum Diagnostizieren
eines zweistufigen Ventiltriebs offen gelegt. Eine Drehmomentschwankung bei
spezifischen Maschinenbedingungen variiert bei einem Übergang
von einem Modus mit hohem Hub zu einem Modus mit niedrigem Hub.
Mit Verbrennungsrückkopplungssystemen
ausgestattete Fahrzeuge, welche zur Ermittlung der Wärmefreisetzung eines
Zylinderzündereignisses
in der Lage sind, können
Schwankungen und eine Veränderung
der Schwan kung am Ventilübergangspunkt
verwenden, um zu ermitteln, ob der Nockenhub Zustände geändert hat.
Ein Variationskoeffizient (COV) des angezeigten mittleren Effektivdrucks
(IMEP) kann überwacht
werden. Der Variationskoeffizient des angezeigten mittleren Effektivdrucks
kann aus dem Drucksignal für
jeden der Zylinder abgeleitet werden. Bei Schritt 712 wird
der gewünschte
zweistufige Nockenmodus ermittelt. Der Nockenmodus kann ein hoher oder
ein niedriger Nockenmodus sein. Bei Schritt 714 wird, wenn
der Nockenmodus ein Übergang
von einem hohen Nockenmodus in einen niedrigen Nockenmodus ist,
das Drehmoment während
des Übergangs
bei Schritt 716 verwaltet. Der Variationskoeffizient des
angezeigten mittleren Effektivdrucks wird bei Schritt 718 mit
einem gespeicherten Mittelwert des Variationskoeffizienten des angezeigten
mittleren Effektivdrucks verglichen. Wenn der Variationskoeffizient
mit dem gespeicherten Mittelwert verglichen wird, kann bei Schritt 720 eine
Anzeige ermittelt werden, ob ein Übergang erreicht wurde oder
nicht. Wenn kein Übergang
stattfindet, wird bei Schritt 722 eine Störungsdiagnoseanzeige
angezeigt.
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Wenn
der Modusübergang
von hoch zu niedrig bei Schritt 714 nicht angefordert ist,
wird der mittlere Variationskoeffizient des angezeigten mittleren Effektivdrucks
in Schritt 724 gespeichert. Nach Schritt 724 und
während
eines Übergangs
nach Schritt 720 und nach Schritt 722 endet das
System bei Schritt 726.
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Nun
unter Bezugnahme auf 8 ist eine grafische Darstellung
von IMEP bei 3000 U/min mit leichter Last mit zweistufigen Fehlern
bei niedrigem Hub angezeigt. Wie zu sehen ist, überquert der IMEP den normalen
niedrigen Zustand von zwei Ventilen in eine Richtung mit verringertem
IMEP, wenn ein Ventil ausfällt.
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Unter
Bezugnahme nun auf 9 ist ein Verfahren zur Ermittlung
eines Ausfalls eines schaltbaren Rollenschlepphebels oder eines Ölsteuerungsventils
offen gelegt. Bei Schritt 910 wird die Maschine laufen
gelassen. Die Maschine kann für
diese spezielle Diagnose in einem spezifischen Zustand oder mit einem
spezifischen Satz von Parametern betrieben werden. Das Verfahren
kann auch unter spezifischen Betriebsbedingungen während eines
regulären
Betriebs der Maschine stattfinden.
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Bei
Schritt 912 wird der Zylinderdruck ermittelt. Bei Schritt 914 wird
das Volumen der Maschine ermittelt. Bei Schritt 916 wird
eine Druck-Volumen-Kurve über
den Betrieb des Zylinders erzeugt.
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Bei
Schritt 918 kann eine Druck-Volumen-Kurvenkennlinie erzeugt
werden. Die Druck-Volumen-Kurvenkennlinie kann eine Steigung oder
ein Integral der Kurve sein. Es wird angemerkt, dass eine Druck-Volumen-Kurve und somit eine
Druck-Volumen-Kennlinie für
jeden Zylinder ermittelt werden kann. Da die Steigung oder die Fläche unter
der Kurve in Abhängigkeit
von dem Hubzustand variieren kann, ermöglicht ein Vergleich der Steigungen
oder Integrale spezifischer Abschnitte der Kurve von jedem Zylinder
eine Bestimmung, dass die Ventile im gleichen Ventilhubzustand arbeiten.
Bei Schritt 920 wird die Kurvenkennlinie mit einer normalen
Kennlinie oder einer anderen Kurve verglichen. Die Kurvenkennlinie
kann für
jeden Zylinder der Maschine ermittelt werden und alle Kurven können miteinander
verglichen werden. Die Kurven können
auch mit einem Schwellenwert verglichen werden.
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Bei
Schritt 922 kann ein Fehler in Ansprechen auf den Vergleich
ermittelt werden. Wenn kein Fehler vorhanden ist, kann das Verfahren
bei Schritt 922 wieder ausgeführt werden. Wenn ein Fehler
erzeugt wird, wird Schritt 924 ausgeführt, bei welchem eine Diagnosestörung angezeigt
wird. Der bei Schritt 922 ermittelte Fehler kann einem
Ausfall eines einzelnen schaltbaren Rollenschlepphebels oder eines Ölsteuerungsventils
entsprechen. Ein Fehler des schaltbaren Rollenschlepphebels kann
erzeugt werden, wenn ein einzelner SRFF beim Übergang in einen spezifischen
Zustand versagt, wenn dieser befohlen wird. Ein Ausfall eines Ölsteuerungsventils kann
sich ergeben, wenn ein Ölsteuerungsventil nicht
genügend
Druck liefert, um die schaltbaren Rollenschlepphebel in dem oder
den Zylindern, die dem OCV zugeordnet sind, in den Zustand mit hohem
Hub übergehen
zu lassen, wenn dies befohlen wird, oder durch ein Ölsteuerungsventil,
das beim Begrenzen von Druck an die schaltbaren Rollenschlepphebel
in dem bzw. den Zylindern, die den OCVs zugeordnet sind, versagt,
was zu einem Fehler eines Abschnitts des schaltbaren Rollenschlepphebels
beim Übergehen
aus einem Zustand mit hohem Hub führt, selbst wenn dies befohlen
wird.
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Mit
Bezug nun auf 10 ist ein Druck-Volumen-Diagramm
für alle
vier Zylinder einer Vierzylindermaschine offen gelegt. Wie ersichtlich
ist, gibt es einen wesentlichen Unterschied bei der Gestalt des Drucks,
der während
des anfänglichen
Abschnitts des Ansaughubs aufgezeichnet ist. Wie durch den Pfeil 1010 veranschaulicht
ist, befinden sich Zylinder 1 und 2 in dem Zustand mit hohem Hub
und die Zylinder 3 und 4 befinden sich im Zustand mit niedrigem Hub.
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Unter
Bezugnahme nun auf 11, einem Druck-Volumen-Diagramm
für einen
Ausfall eines zweistufigen Systems, der dazu führt, dass sich eines der acht
Einlassventile in einem niedrigen Zustand befindet, während sich
alle anderen Einlassventile im Zustand mit hohem Hub befinden. Der
Pfeil 1110 zeigt einen SRFF in Zylinder 1 in einem Zustand
mit niedrigem Hub. Dies entspricht einem Ausfall eines schaltbaren
Rollenschlepphebels.
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Mit
Bezug nun auf 12 wird die Umkehrung von 11 veranschaulicht.
Der Pfeil 1210 veranschaulicht, dass sich ein SRFF im Zylinder
1 in einem Zustand mit hohem Hub befindet, während sich der andere SRFF
in Zylinder 1 und alle SRFFs in allen anderen Zylindern in einem
Zustand mit niedrigem Hub befinden. Wie zu sehen ist, kann die Steigung
des Drucks, der während
des anfänglichen
Abschnitts des Druck-Volumen-Diagramms
aufgezeichnet ist, verwendet werden, um ein Problem mit den speziellen
Zylinderventilen anzuzeigen. Wenn ein einzelner Zylinder oder ein
Zylinderpaar eine wesentlich andere Steigung aufweist, kann der
schaltbare Rollenschlepphebel bzw. das Ölsteuerungsventil gestört sein.
Das Integral des Drucks mit Bezug auf das Volumen kann auch für alle Zylinder
für den
Abschnitt des Ansaughubs oder den gesamten Pumpzyklus berechnet
werden. Zylinder, bei denen sich eines oder beide Ventile in einem
Zustand mit niedrigem Hub befinden, werden einen verringerten berechneten
Wert des Integrals aufweisen. Das Integral der grafischen Darstellung
eines Drucks über
einem Volumen ist als Arbeit definiert. Wenn ein Zylinder oder ein
Zylinderpaar wesentlich andere berechnete Werte aufweist, kann ein
Problem mit einem schaltbaren Rollenschlepphebel bzw. mit einem Ölsteuerungsventil
ermittelt werden.
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Die
weiten Lehren der Offenbarung können in
einer Vielzahl von Formen implementiert werden. Obwohl diese Offenbarung
spezielle Beispiele umfasst, soll daher der wahre Umfang der Offenbarung nicht
darauf begrenzt sein, da sich dem Fachmann bei einem Studium der
Zeichnungen, der Beschreibung und der folgenden Ansprüche weitere
Modifikationen offenbaren werden.