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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Frühzündungsabschätz-/Steuervorrichtung für einen Innenverbrennungsmotor, die in einem Fahrzeug oder dergleichen installiert ist und Frühzündung verhindern kann.
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2. Beschreibung verwandten Stands der Technik
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Frühzündung, die Verbrennungsgeräusche und Fluktuationen in der Leistungsabgabe verursachen kann, kann in einem Hochkompressionsverhältnis Funkenzündungs-Innenverbrennungsmotor auftreten. Die Frühzündung bezieht sich auf ein Phänomen einer übermäßig großen Fluktuation beim Druck innerhalb einer Verbrennungskammer eines Innenverbrennungsmotors, die vor der Funkenzündung auftritt, und ist allgemein bekannt. Zusätzlich zu dieser Art von Frühzündung gibt es Frühzündung beinhaltende Phänomene, bei denen eine Mischung (gemischtes Gas der Luft und eines Kraftstoffs) in der Verbrennungskammer durch Kompression eine hohe Temperatur erreicht und selbstzündet, und eine Frühzündung, bei der Ablagerung oder dergleichen an der Spitze einer Zündkerze einen heißen Punkt (Hot Spot) bildet und eine Zündung verursacht. Darüber hinaus ist ein Klopfen bekannt, bei dem ein Endgas an der Peripherie einer Verbrennungskammer nach der Zündung im Verbrennungsprozess selbstzündet.
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Diese Phänomene verursachen Geräusche und Vibrationen wie auch Beschädigungen in der Verbrennungskammer des Innenverbrennungsmotors und der Innenverbrennungsmotor kann schließlich nicht mehr länger betreibbar sein.
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Um dies anzugehen, sind konventioneller Weise Verfahren zum Abschätzen des Auftretens einer Frühzündung, basierend auf Umgebungsbedingungen und Betriebsbedingungen vorgeschlagen worden, wodurch die Frühzündung verhindert wird.
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Bei einem konventionellen Verfahren zum Verhindern von Frühzündung wird die Frühzündung, die bei niedriger Drehzahl unter einer hohen Last und bei hoher Temperatur auftritt, basierend auf Temperatur und Betriebszuständen des Innenverbrennungsmotors bestimmt und mit steigender Temperatur wird ein effektives Kompressionsverhältnis vermindert, wodurch eine Frühzündung verhindert wird (vgl. als Beispiel japanische Offenlegungsschrift
JP 2005-76 466 A ).
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Darüber hinaus wird bei einem anderen konventionellen Verfahren zur Verhinderung einer Frühzündung die Oktanzahl eines Kraftstoffs abgeschätzt und es wird die Wahrscheinlichkeit des Auftretens der Frühzündung basierend auf der abgeschätzten Oktanzahl des Kraftstoffs bestimmt, wodurch die Frühzündung beim Starten durch Absenken des effektiven Kompressionsverhältnisses beim Starten anhand der Umgebungstemperatur des Innenverbrennungsmotors verhindert wird (vgl. beispielsweise japanische Patentoffenlegungsschrift
JP 2009-114 973 A ).
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Die japanische Patentoffenlegungsschrift
JP 2005-76 466 A beschreibt, dass die Frühzündung durch Absenken des effektiven Kompressionsverhältnisses gemäß steigender Temperatur des Innenverbrennungsmotors verhindert wird. Jedoch beinhalten Gründe für das Auftreten der Frühzündung zusätzlich zur Temperatur im Innenverbrennungsmotor und dem Ansteigen der Temperatur, das durch die Kompression in der Verbrennungskammer verursacht wird, Kraftstoffeigenschaften, und es ist bekannt, dass die Frühzündung häufiger auftritt, wenn die Oktanzahl des Kraftstoffs niedrig wird.
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Im Hinblick auf das Obige tritt selbst in einem Fall, bei dem die Umgebungstemperatur (beispielsweise die Temperatur der Einlassluft, die in die Verbrennungskammer einzulassen ist, als eine Umgebungstemperatur um den Verbrennungsmotor herum) niedrig ist, Frühzündung möglicherweise auf, falls die Oktanzahl des Kraftstoffs niedrig ist. Das Gegenteil gilt und selbst falls die Oktanzahl hoch ist, verursacht möglicherweise eine hohe Umgebungstemperatur Frühzündung.
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Die japanische Patentoffenlegungsschrift
JP 2009-114 973 A beschreibt, dass eine Wahrscheinlichkeit des Auftretens der Frühzündung festgestellt wird und die Frühzündung beim Starten durch Einstellen des effektiven Kompressionsverhältnisses beim Starten anhand der Bestimmung verhindert wird. Jedoch beschreibt die japanische Patentoffenlegungsschrift
JP 2009-114 973 A nur das Verhindern der Frühzündung, die beim Starten auftritt (Verhinderung der Frühzündung bezieht sich auf das Verhindern eines solchen Betriebszustandes, der möglicherweise eine Frühzündung verursacht), und erwägt keine Frühzündung, die ”nach dem Starten” auftritt. Darüber hinaus erwägt die japanische Patentoffenlegungsschrift
JP 2009-114 973 A kein Verfahren zur Vermeidung einer Frühzündung nach der präventiven Operation der Frühzündung (Vermeiden der Frühzündung bezieht sich auf eine Änderung eines Betriebszustandes, um zu verhindern, dass Frühzündung weiterhin auftritt, sofern Frühzündung tatsächlich auftritt). Zusätzlich, obwohl angenommen wird, dass die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Frühzündung von der Einlasslufttemperatur, der Kühlmitteltemperatur und der Oktanzahl des Kraftstoffs abhängt, die unabhängig erwogen werden, wird die Wahrscheinlichkeit des Auftretens der Frühzündung nicht unter einer kombinierten Bedingung derselben erwogen. Es gibt eine Mehrzahl von Bedingungen, die eine Frühzündung häufiger verursachen, und es ist notwendig, die entsprechenden Bedingungen zu erwägen, wodurch ein Index der Wahrscheinlichkeit der Frühzündung erstellt wird.
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Das in der japanischen Patentoffenlegungsschrift
JP 2009-114 973 A beschriebene Verfahren beschreibt, dass die Wahrscheinlichkeit der Frühzündung anhand der Oktanzahl bestimmt wird. Wenn ein Kraftstoff mit einer hohen Oktanzahl verwendet wird, ist, bei welch hoher Einlasslufttemperatur und welch hoher Wassertemperatur auch immer das Starten durchgeführt wird (zum Beispiel Heißstart bei 50°C Einlasslufttemperatur und 110°C Wassertemperatur in einer Wüste), keine Steuerung der Reduktion des effektiven Kompressionsverhältnisses vorgesehen. Jedoch ist experimentell bekannt, dass selbst falls ein Kraftstoff mit einer hohen Oktanzahl (beispielsweise ein Hochoktankraftstoff von 95 [RON]) verwendet wird, eine Frühzündung bei hoher Einlasslufttemperatur und hoher Wassertemperatur auftreten mag.
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Die Druckschrift
JP 2010-209 728 A beschreibt eine Steuervorrichtung für einen Motor mit einer Zylinderdirekteinspritzung. Die Vorrichtung umfasst ein Bestimmungsmittel zum Bestimmen bei welchen Fällen aus einer Vielzahl von Fällen die Auftrittsgrade einer Frühzündung unterschiedlich sind mit Bezug zu der Oktanzahl eines Kraftstoffs, Umgebungsbedingungen und Betriebsbedingungen in einem Bereich einer niedrigen Drehzahl, und Frühzündungsverhinderungssteuerungsmittel zum Steuern des Verhinderns einer Frühzündung, sodass das durch die Frühzündungsverhinderungssteuerungsmittel begleitete Motordrehmoment in bestimmten Fällen vermindert wird.
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Die Druckschrift
JP 2009-36 028 A beschreibt eine Frühzündungsdetektionsvorrichtung mit einer Zündkerze, einem Zündschaltkreis, einem PCM zum Steuern des Zündentladungszeitpunkts der Zündkerze, einen Ionenstromdetektionsschaltkreis zum Detektieren eines Innenstroms und einen PCM zum Detektieren des Auftretens einer Frühzündung gemäß einem Innenstrom.
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Die Druckschrift
JP 2006-97 653 A beschreibt einen Motor mit vier Zyklen, welcher ein Ventilgetriebe umfasst zum Betreiben eines Einlassventils und eines Ablassventils zum Zurückführen von Abgas in einen Zylinder durch Öffnen des Abgasventils, während das Einlassventil geöffnet ist. Ebenso umfasst der Motor eine Steuereinheit zum Steuern des Ventilgetriebes. Die Steuereinheit umfasst ein Ventilzeitpunktsteuerungsmittel. Das Steuermittel öffnet, wenn das Einlassventil einen oberen Totpunkt in einem Einlasstakt durchläuft, und schließt, wenn dieses einen unteren Totpunkt durchläuft, und öffnet erneut, unmittelbar bevor das Abgasventil den oberen Totpunkt durchläuft, und schließt, unmittelbar bevor dieses den unteren Totpunkt durchlauft. In einem Betriebsbereich einer hohen Last legt das Steuermittel die Öffnung/Schließzeitpunkte des Abgasventils fest und verzögert den Winkel des Einlassventils, sodass ein effektives Kompressionsverhältnis kleiner als ein Ausdehnungsverhältnis wird.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Um die oben erwähnten Probleme zu lösen, ist die vorliegende Erfindung gemacht worden, und es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Frühzündungs-Abschätz-Steuervorrichtung für einen Innenverbrennungsmotor bereitzustellen, die einen Frühzündungsauftrittsindex, der eine Wahrscheinlichkeit einer Frühzündung anzeigt, aus einer Einlasslufttemperatur, einer Kühlmitteltemperatur und einer Oktanzahl des Kraftstoffs berechnet und ein Einlassnockenwellen-Variabelphasensystem, basierend auf dem Frühzündungsauftrittsindex so steuert, dass eine Phasenänderung (Änderung im Phasenvorstellen) einer Einlassnockenwelle über einen gesamten Operationszustand beschränkt wird, um dadurch die Frühzündung zu verhindern.
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Die obige Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Die vorliegende Erfindung stellt eine Frühzündungs-Abschätz-Steuervorrichtung für einen Innenverbrennungsmotor bereit, beinhaltend: einen Einlasslufttemperatursensor zum Detektieren einer Temperatur von Einlassluft, die in eine Verbrennungskammer einzuführen ist; einen Wassertemperatursensor zum Detektieren einer Kühlmitteltemperatur des Innenverbrennungsmotors; einen Kraftstofffüllsensor zum Detektieren eines Kraftstoffflusses in eine Kraftstofffüllöffnung; Klopfdetektionsmittel zum Detektieren einer Änderung des Innenverbrennungsmotors, die durch ein Klopfen/Klingeln und Frühzündung verursacht ist; ein Einlassnockenwellen-Variabelphasensystem zum Ändern der Öffnungs-/Schließzeiten eines Einlassventils durch Ändern einer Phase einer Einlassnockenwelle; Oktanzahlabschätzmittel zum Abschätzen einer Oktanzahl des Kraftstoffs, basierend auf aus dem Einlasslufttemperatursensor, dem Wassertemperatursensor, dem Kraftstofffüllsensor und dem Klopfdetektionsmittel empfangenen Detektionssignalen; ein Frühzündungsauftrittsindex-Berechnungsmodul zum Berechnen eines Gesamt-Frühzündungsauftrittsindex, basierend auf den Detektionssignalen, die aus dem Einlasslufttemperatursensor und dem Wassertemperatursensor empfangen werden, und der durch das Oktanzahlabschätzmittel geschätzten Oktanzahl; ein Frühzündungsauftrittsindex-Korrekturmodul zum Korrigieren, wenn die Frühzündung detektiert wird, des Gesamt-Frühzündungsauftrittsindex, um so die Frühzündung zu veranlassen, wahrscheinlicher aufzutreten; ein Effektiv-Kompressionsverhältnis-Begrenzungsberechnungsmodul zu Berechnen einer Begrenzung eines Effektiv-Kompressionsverhältnisses, basierend auf dem durch das Frühzündungsauftrittsindex-Korrekturmodul erhaltenen Gesamt-Frühzündungsauftrittsindex; ein Einlassnockenwellen-Phasenvorstellberechnungsmodul zum Berechnen einer Phasenvorstellung der Einlassnockenwelle, basierend auf einer Betriebsbedingung und der Begrenzung des Effektiv-Kompressionsverhältnisses, die durch das Effektiv-Kompressionsverhältnis-Begrenzungsberechnungsmodul berechnet ist; und ein Einlassnockenwellen-Phasensteuermodul zum Steuern des Einlassnockenwellen-Variabelphasensystems basierend auf der aus dem Einlassnockenwellen-Phasenvorstell-Berechnungsmodul ausgegebenen Phasenvorstellung der Einlassnockenwelle, um dadurch eine Änderung bei der Phasenvorstellung der Einlassnockenwelle zu beschränken.
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Gemäß der Frühzündungsabschätz-/Steuervorrichtung für einen Innenverbrennungsmotor der vorliegenden Erfindung wird das Einlassnockenwellen-Variabelphasensystem basierend auf dem Frühzündungsauftrittsindex so gesteuert, dass die Phasenänderung (Änderung bei der Phasenvorstellung) der Einlassnockenwelle über den gesamten Betriebszustand beschränkt wird und das effektive Kompressionsverhältnis indirekt beschränkt wird, um damit die Frühzündung zu verhindern.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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In den beigefügten Zeichnungen ist:
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1 ein Diagramm, das eine schematische Konfiguration eines Innenverbrennungsmotors gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert;
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2 ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Frühzündungsabschätz-/Steuervorrichtung für einen Innenverbrennungsmotor gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert;
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3 ein Flussdiagramm, das einen Oktanzahlabschätzbetrieb durch die Frühzündungsabschätz-/Steuervorrichtung für einen Innenverbrennungsmotor gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert;
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4 ein Timing-Diagramm, das ein aus dem Kraftstofffüllsensor empfangenes Detektionssignal der Frühzündungsabschätz-/Steuervorrichtung für einen Innenverbrennungsmotor gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert;
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5 ein Timing-Diagramm, das ein aus einem Klopfsensor der Frühzündungsabschätz-/Steuervorrichtung für einen Innenverbrennungsmotor empfangenes Detektionssignal und ein Zündsignal gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert;
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6 ein Flussdiagramm, das einen Frühzündungsauftrittsindex-Berechnungsbetrieb und einen Effektiv-Kompressionsverhältnis-Begrenzungsberechnungsbetrieb durch die Frühzündungsabschätz-/Steuervorrichtung für einen Innenverbrennungsmotor gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert;
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7 illustriert eine Einlasslufttemperatur-Frühzündungsauftrittsindextabelle;
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8 illustriert eine Wassertemperatur-Einlasslufttemperatur-Frühzündungsauftrittsindextabelle;
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9 illustriert eine Oktanzahl-Frühzündungsauftrittsindextabelle;
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10 illustriert ein Frühzündungsauftrittsindex-Effektivkompressionsverhältnisbegrenzungs-Kennfeld;
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11 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Phase einer Einlassnockenwelle und einer Öffnungsperiode eines Einlassventils illustriert, welche durch die Frühzündungsabschätz-/Steuervorrichtung für einen Innenverbrennungsmotor gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bereitgestellt sind;
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12 ist ein Flussdiagramm, das eine Einlassnockenwellen-Phasenvorstellberechnungsoperation durch die Frühzündungsabschätz-/Steuervorrichtung für einen Innenverbrennungsmotor gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert;
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13 illustriert ein Phasenvorstellkennfeld der Einlassnockenwelle;
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14 illustriert ein effektives Kompressionsverhältnis-Begrenzungseinlassnockenwellen-Phasenvorstellbeschränkungswertkennfeld; und
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15 ist ein Diagramm, das eine Änderung bei der Phasenvorstellung der Einlassnockenwelle illustriert, die durch die Frühzündungsabschätz-/Steuervorrichtung für einen Innenverbrennungsmotor gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranlasst wird.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Bezug nehmend auf die Zeichnungen wird nun eine Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform einer Frühzündungsabschätz-/Steuervorrichtung für einen Innenverbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung gegeben.
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Erste Ausführungsform
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Bezugnehmend auf 1 bis 14 wird eine Beschreibung der Frühzündungsabschätz-/Steuervorrichtung für einen Innenverbrennungsmotor gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gegeben. 1 ist ein Diagramm, das eine schematische Konfiguration des Innenverbrennungsmotors gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert. Es sollte angemerkt sein, dass ähnliche und entsprechende Komponenten in den Zeichnungen des nachfolgenden Abschnitts durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet werden.
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In 1 ist eine Verbrennungskammer 101 eines Innenverbrennungsmotors 100 durch einen Zylinderkopf 102, einen Zylinderblock 103 und einen Kolben 104 aufgebaut.
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Weiterhin sind eine Einlassöffnung 105 und eine Auslassöffnung 106 mit der Verbrennungskammer 101 verbunden und die Einlassöffnung 105 und die Auslassöffnung 106 sind auf dem Zylinderkopf 102 ausgebildet.
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Eine Kurbelwelle 107 ist mit dem Kolben 104 verbunden und die Kurbelwelle 107 wird durch eine vertikale Bewegung des Kolbens 104 gedreht. Eine (nicht gezeigte) Kurbelplatte ist an der Kurbelwelle 107 angebracht. Die Kurbelplatte beinhaltet Vorsprünge, und ein Kurbelwinkelsensor 108 detektiert eine Drehzahl und eine Kurbelwinkelposition der Kurbelwelle 107 durch Detektieren der Vorsprünge.
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Ein durch eine Einlassnockenwelle 109 betriebenes Einlassventil 110 ist auf der Verbrennungskammer- 101 Seite der Einlassöffnung 105 vorgesehen und ein durch eine Auslassnockenwelle 111 betätigtes Auslassventil 112 ist auf der Verbrennungskammer- 101 Seite der Auslassöffnung 106 vorgesehen. Ein Kraftstoffeinspritzventil 113 ist unterhalb der Einlassöffnung 105 auf dem Zylinderkopf 102 vorgesehen und eine Zündspule 114 ist am oberen Zentrum der Verbrennungskammer 101 vorgesehen.
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Ein Einlassnockenwellen-Variabelphasensystem 10 ist mit der Einlassnockenwelle 109 verbunden und ändert die Öffnungs-/Schließzeitpunkte des Einlassventils 110 durch Ändern der Phase der Einlassnockenwelle 109. Als Ergebnis kann das effektive Kompressionsverhältnis beschränkt werden.
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Es wird nunmehr eine kurze Beschreibung eines Verbrennungszyklus gegeben. Zuerst bilden die über das Einlassventil 110 aus der Einlassöffnung 105 in die Verbrennungskammer 101 eingelassene Luft und der aus dem Kraftstoffeinspritzventil 113 in die Verbrennungskammer 101 injizierte Kraftstoff eine Mischung in einem Einlasshub. Als Nächstes wird die Mischung durch den Kolben 104 in einen Kompressionshub komprimiert. Die Zündung wird dann durch eine Zündkerze 114 nahe am oberen Totpunkt (OT) gezündet. Die gezündete Mischung drückt den Kolben 104 herunter, wodurch die Kurbelwelle 107 in einem Ausdehnungshub gedreht wird. Die Mischung in der Verbrennungskammer 101 wird über das Auslassventil 112 die Auslassöffnung 106 passierend nach der Expansion in einem Auslasshub ausgelassen. Dies ist der Verbrennungszyklus.
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Ein elektronisches Steuergerät (ECU, Electronic Control Unit) 200 empfängt ein Detektionssignal vom Kurbelwinkelsensor 108 wie auch Detektionssignale aus einem Einlasslufttemperatursensor 1 zum Detektieren der Temperatur der in die Verbrennungskammer 101 einzuführenden Einlassluft, einem Wassertemperatursensor 2 zum Detektieren einer Kühlmitteltemperatur des Innenverbrennungsmotors 100, einem Kraftstofffüllsensor 3 zum Detektieren eines Kraftstoffflusses durch eine Kraftstofffüllöffnung (nicht gezeigt), einem Klopfsensor (Klopfdetektionsmittel) 4 zum Detektieren einer Vibration des Innenverbrennungsmotors 100, einem Phasenwinkelsensor 5 zum Detektieren der Phase der Einlassnockenwelle 109, einen Luftmassensensor 6 zum Detektieren der Masse der in die Verbrennungskammer 101 eingelassenen Luft, einen Drosselpositionssensor 7 zum Detektieren der Drosselöffnung und dergleichen, und berechnet das Phasenvorstellen der Einlassnockenwelle 109 und Drehzahl, Zündzeitpunkt, einzuspritzende Kraftstoffmenge und dergleichen des Innenverbrennungsmotors 100. Es sollte angemerkt sein, dass das elektronische Steuergerät 200 die verschiedenen Typen von Steuerung startet, wenn das elektronische Steuergerät 200 aus einem IGSW 8 ein EIN-Signal empfängt.
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2 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration einer Frühzündungsabschätz-/Steuervorrichtung für einen Innenverbrennungsmotor gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert.
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In 2 beinhaltet das elektronische Steuergerät (ECU) 200 verschiedene I/F-Schaltungen (nicht gezeigt) und einen Mikrocomputer 201.
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Darüber hinaus beinhaltet der Mikrocomputer 201 A/D-Wandler (nicht gezeigt) zum Umwandeln eines Analogsignals, wie etwa der Detektionssignale, die aus den verschiedenen Sensoren empfangen werden, in ein Digitalsignal, eine CPU (nicht gezeigt) zum Ausführen verschiedener Steuerprogramme, wie etwa einem Frühzündungsabschätz-/Steuerprogramm, ein ROM (nicht gezeigt) zum Speichern der verschiedenen Steuerprogramme und Steuerkonstanten, verschiedener Tabellen und dergleichen, und ein RAM (nicht gezeigt) zum Speichern von Variablen und dergleichen, wenn die verschiedenen Steuerprogramme ausgeführt werden.
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Weiterhin beinhaltet der Mikrocomputer 210 ein Kraftstofffüll-Bestimmungsmodul 211, um zu bestimmen, ob der Kraftstoff gerade eingefüllt worden ist, basierend auf dem aus dem Kraftstofffüllsensor 3 empfangenen Detektionssignal, ein Klopfdetektionsmodul 212 zum Detektieren eines Klopfens, basierend auf dem aus dem Klopfsensor 4 empfangenen Detektionssignal, ein Frühzündungsdetektionsmodul 213 zum Detektieren von Frühzündung, basierend auf dem aus dem Klopfsensor 4 empfangenen Detektionssignal, ein Oktanzahl-Abschätzmodul 214 zum Abschätzen einer Oktanzahl des Kraftstoffs, basierend auf den Detektionssignalen und Informationen aus dem Einlasslufttemperatursensor 1, dem Wassertemperatursensor 2, dem Kraftstofffüll-Bestimmungsmodul 211, dem Klopfdetektionsmodul 212 und dem Frühzündungsdetektionsmodul 213, ein Schätz-Oktanzahl-Speichermodul 215 zum Speichern der geschätzten Oktanzahl, ein Frühzündungsauftrittsindex-Berechnungsmodul 216 zum Berechnen eines Frühzündungsauftrittsindex, basierend auf den Detektionssignalen und der geschätzten Oktanzahl aus dem Einlasslufttemperatursensor 1, dem Wassertemperatursensor 2, und dem Oktanzahlschätzmodul 214, ein Frühzündungs-Speichermodul 217 zum Speichern von Ereignissen einer Frühzündung, basierend auf Informationen aus dem Frühzündungsdetektionsmodul 213, ein Frühzündungsauftrittsindex-Korrekturmodul 218 zum Korrigieren des Frühzündungsauftrittsindex, um zu verursachen, dass Frühzündung wahrscheinlich auftritt, basierend auf Informationen aus dem Frühzündungsdetektionsmodul 213, dem Frühzündungsauftrittsindex-Berechnungsmodul 216 und dem Frühzündungs-Speichermodul 217, ein Effektiv-Kompressionsverhältnis-Begrenzungsberechnungsmittel 219 zum Berechnen einer effektiven Kompressionsverhältnisbegrenzung, basierend auf dem Frühzündungsauftrittsindex aus dem Frühzündungsauftrittsindex-Korrekturmodul 218, ein Einlassnockenwellen-Phasenvorstell-Berechnungsmodul 220 zum Berechnen einer Phasenvorstellung der ? Einlassnockenwelle 109, basierend auf der effektiven Kompressionsverhältnisbegrenzung aus dem Effektiv-Kompressionsverhältnis-Begrenzungsberechnungsmodul 219, und ein Einlassnockenwellen-Phasensteuermodul 221 zum Steuern des Einlassnockenwellen-Variabelphasensystems 10, basierend auf der Einlassnockenwellen-Phasenvorstellung aus dem Einlassnockenwellen-Phasenvorstellberechnungsmodul 220.
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Obwohl das Klopfdetektionsmodul 212 und das Frühzündungsdetektionsmodul 213 für das Verständnis als unabhängige Module konfiguriert sind, können das Klopfdetektionsmodul 212 und das Frühzündungsdetektionsmodul 213 in ein Klopf-/Frühzündungsdetektionsmodul integriert sein, das das Auftreten der Frühzündung detektieren kann, falls ein Vibrationspegel des Detektionssignals, das aus dem Klopfsensor 4 empfangen wird, einen Frühzündungs-Bestimmungsschwellenwert übersteigt und das Auftreten von Klopfen detektieren kann, falls das Vibrationspegel des aus dem Klopfsensor 4 empfangenen Detektionssignals einen Klopfbestimmungsschwellenwert übersteigt.
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Das Kraftstofffüll-Bestimmungsmodul 211 zum Effektiv-Einlassnockenwellen-Phasensteuermodul 221 im Mikrocomputer 201, außer dem Schätz-Oktanzahlspeichermodul 215 und dem Frühzündungs-Speichermodul 217, sind Software-Module, die das Frühzündungsabschätz-/Steuerprogramm bilden. Das Schätz-Oktanzahlspeichermodul 215 ist ein Backup-Speicher zum Halten der abgeschätzten Oktanzahl, selbst wenn die Stromversorgung an die ECU 200 abgeschaltet wird, und das Frühzündungs-Speichermodul 217 ist ein Backup-Speicher zum Halten der Frühzündungs-Ereignisse, selbst wenn die Stromversorgung an die ECU 200 abgeschaltet wird.
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Eine in 7 illustrierte Einlasslufttemperatur-Frühzündungsauftrittsindextabelle, eine in 8 illustrierte Wassertemperatur-Frühzündungsauftrittsindextabelle, eine in 9 illustrierte Oktanzahl-Frühzündungsauftrittsindextabelle, ein in 10 illustriertes Frühzündungsauftrittsindex-Effektivkompressionsverhältnis-Grenzkennfeld, ein in 13 illustriertes Phasevorstellkennfeld der Einlassnockenwelle und ein in 14 illustriertes Effektivkompressionsverhältnis-Begrenzungseinlassnockenwellen-Phasenvorstellbeschränkungswertkennfeld sind vorab im ROM innerhalb des Mikrocomputers 201 gespeichert. Durch Motorfähigkeitstest erhaltene optimale Werte werden in jeder der Tabellen und Kennfelder eingestellt.
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Bezug nehmend auf die Zeichnungen wird nunmehr eine Beschreibung eines Betriebs der Frühzündungsabschätz-/Steuervorrichtung für einen Innenverbrennungsmotor gemäß der ersten Ausführungsform gegeben.
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Es wird zuerst eine kurze Beschreibung eines Verfahrens zum Abschätzen der Oktanzahl eines Kraftstoffs gegeben. Im Allgemeinen ist es wahrscheinlicher, dass Klopfen auftritt, wenn die Oktanzahl abnimmt. Daher gibt es als ein mögliches Verfahren zur Abschätzung der Oktanzahl ein Verfahren, bei dem, falls die Anzahl von Klopfereignissen innerhalb eines vorgegebenen Zeitraums gleich oder größer einer vorbestimmten Anzahl ist, die Oktanzahl als niedrig abgeschätzt wird.
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3 ist ein Flussdiagramm, das eine Oktanzahl-Abschätzoperation durch die Frühzündungsabschätz-/Steuervorrichtung für einen Innenverbrennungsmotor gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert.
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Das in 3 illustrierte Flussdiagramm beinhaltet die Verarbeitung der Abschätzung der Oktanzahl anhand der Auftrittsfrequenz von Klopfen und dergleichen. Die Oktanzahl-Abschätzverarbeitung wird mit einem Timing synchron zur Motordrehung ausgeführt (beispielsweise Unterbrechungshandhabung alle 180 GradCA, wo GradCA den Kurbelwinkel (Crank Angle) bezeichnet).
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In Schritt 301 bestimmt das Kraftstofffüll-Bestimmungsmodul 211, ob das Detektionssignal aus dem Kraftstofffüllsensor 3 eingegeben wird und der Kraftstoff gerade eingefüllt worden ist. Falls das Kraftstofffüll-Bestimmungsmodul 211 bestimmt, dass der Kraftstoff gerade eingefüllt worden ist, sendet das Kraftstofffüll-Bestimmungsmodul 211 Informationen, welche anzeigen, dass ”Kraftstoff gerade eingefüllt worden ist” an das Oktanzahl-Abschätzmodul 214 und schreitet zum nächsten Schritt 302 fort. Falls das Kraftstofffüll-Bestimmungsmodul 211 nicht bestimmt, dass Kraftstoff gerade eingefüllt worden ist, schreitet das Kraftstofffüll-Bestimmungsmodul 211 zu Schritt 303 fort.
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4 ist ein Timing-Diagramm, das eine Detektionssignal illustriert, das von einem Kraftstofffüllsensor der Frühzündungsabschätz-/Steuervorrichtung für einen Innenverbrennungsmotor gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung empfangen wird.
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In 4 repräsentieren die horizontale Achse bzw. die vertikale Achse Zeit und Pegel des Detektionssignals. Der Kraftstofffüllsensor 3 ist in einer Kraftstofffüllöffnung (nicht gezeigt) vorgesehen und das Detektionssignal wird invertiert, wenn der durch die Kraftstofffüllöffnung fließende Kraftstoff detektiert wird. Der Kraftstofffüllsensor 3 detektiert des Kraftstofffluss in die Kraftstofffüllöffnung zu den durch die Pfeile angezeigten Kraftstofffüllzeitpunkten und schaltet beispielsweise das Detektionssignal von Low nach High. Das Kraftstofffüll-Bestimmungsmodul 211 bestimmt, ob der Kraftstoff gerade eingefüllt worden ist, indem der Zeitpunkt des Umschaltens im Pegel des aus dem Kraftstofffüllsensor 3 empfangenen Detektionssignals detektiert wird.
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In Schritt 302 stellt dann das Oktanzahl-Abschätzmodul 214 die abgeschätzte Oktanzahl auf einen Anfangswert, wenn die Information, die anzeigt, dass ”Kraftstoff gerade eingefüllt worden ist” aus dem Kraftstofffüll-Bestimmungsmodul 211 gesendet wird und speichert den Anfangswert im Schätzoktanzahl-Speichermodul 215.
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Dieser Anfangswert wird auf einen Wert eingestellt, der keinen Einfluss auf den Frühzündungsauftrittsindex hat. Der Anfangswert wird auf eine Oktanzahl (wie etwa 90) eingestellt, die den Frühzündungsauftrittsindex veranlasst, Null zu sein, oder eine Oktanzahl, die beispielsweise erhalten wird, wenn ein Motor-Anpassungstest ausgeführt wird (Wert entsprechend einem Normalbenzin, falls Normalbenzin für den Kraftstoff spezifiziert ist). Dieser Anfangswert wird vorab im Oktanzahl-Abschätzmodul 214 gespeichert.
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Die Verarbeitung durch das Oktanzahl-Abschätzmodul 214 des Einstellens der abgeschätzten Oktanzahl auf den Anfangswert, falls das Kraftstofffüll-Bestimmungsmodul 211 bestimmt, dass der Kraftstoff gerade eingestellt worden ist, verhindert, dass die abgeschätzte Oktanzahl vor dem Kraftstoffeinfüllen verwendet wird. Der Frühzündungsauftrittsindex kann dann berechnet werden, während der Einfluss der Oktanzahl vor der Kraftstoffeinfüllung eliminiert wird, wodurch eine falsche Bestimmung aufgrund des Einflusses der Oktanzahl unmittelbar vor dem Kraftstofffüllen verhindert wird.
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In Schritt 303 bestimmt dann das Oktanzahlschätzmodul 214, ob die Einlasslufttemperatur und die Wassertemperatur jeweils gleich oder größer vorbestimmten Temperaturen sind. Falls die Einlasslufttemperatur und die Wassertemperatur gleich oder größer als entsprechende vorbestimmte Temperaturen sind, sendet das Oktanzahlabschätzmodul 214 die im Schätzoktanzahl-Speichermodul 215 gespeicherte, geschätzte Oktanzahl an das Frühzündungsauftrittsindex-Berechnungsmodul 216 und beendet diese Verarbeitung. Falls die Einlasslufttemperatur oder die Wassertemperatur nicht gleich oder größer der entsprechenden vorbestimmten Temperatur ist, schreitet das Oktanzahl-Abschätzmodul 214 zum nächsten Schritt 304 fort.
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Falls die aus dem Einlasslufttemperatursensor 1 und dem Wassertemperatursensor 2 empfangenen Detektionssignale am Oktanzahlabschätzmodul 214 eingegeben werden und falls die Einlasslufttemperatur gleich oder größer dem Einlasslufttemperatur-Schwellenwert ist und die Wassertemperatur gleich oder größer dem Wassertemperatur-Schwellenwert ist, führt das Oktanzahl-Abschätzmodul 214 die Aktualisierung der abgeschätzten Oktanzahl durch die Detektion von Klopfen und Frühzündung nicht aus. Falls beispielsweise die Einlasslufttemperatur gleich oder größer 50°C ist, was der Einlasslufttemperatur-Schwellenwert ist, und die Wassertemperatur gleich oder größer 110°C ist, was der Wassertemperatur-Schwellenwert ist, aktualisiert das Oktanzahlschätzmodul 214 die abgeschätzte Oktanzahl nicht. Dies liegt daran, dass Faktoren, die die Frühzündung verursachen (einschließlich Klopfen) Umgebungsbedingungen sowie eine niedrige Oktanzahl beinhalten, und diese Verarbeitung verhindert, dass die abgeschätzte Oktanzahl zu niedrig eingestellt wird.
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In Schritt 304 empfängt dann das Klopfdetektionsmodul 212 das Detektionssignal aus dem Klopfsensor 4 und falls das Klopfdetektionsmodul 212 ein Klopfen detektiert, sendet das Klopfdetektionsmodul 212 Informationen, die ”Klopfen detektiert” anzeigen, an das Oktanzahlabschätzmodul 214. Darüber hinaus empfängt das Frühzündungsdetektionsmodul 213 das Detektionssignal aus dem Klopfsensor 4 und falls das Frühzündungsdetektionsmodul 213 Frühzündung detektiert, sendet das Frühzündungsdetektionsmodul 213 Informationen, die ”Frühzündung detektiert” anzeigen, an das Oktanzahl-Abschätzmodul 214. Das Oktanzahl-Abschätzmodul 214 erhält die Anzahl von Klopfereignissen innerhalb einer vorgegebenen Anzahl von Zyklen durch Zählen der Anzahl von Empfängen der ”Klopfen detektiert”-Anzeigeninformationen, die aus dem Klopfdetektionsmodul 212 gesendet werden.
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5 ist ein Timing-Diagramm, welches das aus dem Klopfsensor der Frühzündungsabschätz-/Steuervorrichtung empfangene Detektionssignal für einen Innenverbrennungsmotor und das Zündsignal gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert.
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Die horizontale Achse in 5 repräsentiert Zeit (Winkelachse) und die linke Seite des in 5 illustrierten Zündtimings ist die Vorstellseite (Frühstellseite)) und die rechte Seite ist die Rückstellseite (Spätstellseite). Die vertikale Achse repräsentiert jeweils Pegel des Zündsignals (a) und des Detektionssignals (b), die aus dem Klopfsensor 4 empfangen werden. Der Klopfsensor 4 detektiert Vibrationen des Innenverbrennungsmotors 100, die durch ein Klopfen aufgetreten sind, wandelt die Vibrationen in eine Spannung um und gibt die Spannung als Detektionssignal aus. Die Wellenform des aus dem Klopfsensor 4 empfangenen Detektionssignals repräsentiert somit den Vibrationspegel und ein größerer Vibrationspegel entspricht einer größeren Vibration.
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Eine Wellenform des aus dem Klopfsensor 4 empfangenen Detektionssignals, die in 5 auf der Vorstellseite in Bezug auf den Zündzeitpunkt illustriert ist, ist eine Wellenform während der Frühzündung, und eine Wellenform des aus dem Klopfsensor 4 empfangenen Detektionssignals, das auf der Rückstellseite in Bezug auf den Zündzeitpunkt illustriert ist, ist eine Wellenform während eines Klopfvorgangs. Das Klopfdetektionsmodul 212 stellt üblicherweise den Klopfbestimmungsschwellenwert (lang-gestrichelte kurz-gestrichelte Linie) ein und detektiert das Auftreten von Klopfen, falls der Vibrationspegel des aus dem Klopfsensor 4 empfangenen Detektionssignals den Klopfbestimmungsschwellenwert übersteigt. Darüber hinaus stellt üblicherweise das Frühzündungsdetektionsmodul 213 den Frühzündungsbestimmungsschwellenwert (unterbrochene Linie) auf höheren Pegel ein als den Klopfbestimmungsschwellenwert und detektiert das Auftreten der Frühzündung, falls der Vibrationspegel des aus dem Klopfsensor 4 empfangenen Detektionssignals den Frühzündungsbestimmungs-Schwellenwert übersteigt. Dies liegt an der Tatsache, dass der Vibrationspegel der Frühzündung offensichtlich höher als der Vibrationspegel des Klopfens ist. Es ist damit möglich, Frühzündung und Klopfen anhand des Vibrationspegels voneinander zu unterscheiden. Man beachte, dass die Frühzündung und das Klopfen gemäß anderen Verfahren voneinander unterschieden werden können.
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In Schritt 305 bestimmt dann das Oktanzahl-Abschätzmodul 214, ob die Anzahl von Klopfereignissen innerhalb der vorbestimmten Anzahl von Zyklen gleich oder größer einem Schwellenwert der Ereignisanzahl an Klopfern ist. Das Oktanzahl-Abschätzmodul 214 bestimmt, ob die Anzahl von Klopfereignissen gleich oder größer als beispielsweise 20 in 100 Zyklen ist. Falls die Anzahl von Ereignissen des Klopfens innerhalb der vorbestimmten Anzahl von Zyklen gleich oder größer dem Schwellenwert der Anzahl von Klopfereignissen ist, schreitet das Oktanzahl-Abschätzmodul 214 zum nächsten Schritt 306 fort und falls die Anzahl kleiner dem Schwellenwert ist, schreitet das Oktanzahl-Abschätzmodul 214 zu Schritt 307 fort.
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In Schritt 306 aktualisiert dann das Oktanzahl-Abschätzmodul 214 die im Schätzoktanzahl-Speichermodul 215 gespeicherte abgeschätzte Oktanzahl, so dass sie niedriger wird. Das Oktanzahl-Abschätzmodul 214 führt eine Berechnung ”neue abgeschätzte Oktanzahl gleich aktuelle abgeschätzte Oktanzahl – 1” durch, wodurch die aktuelle abgeschätzte Oktanzahl beispielsweise auf einen um Eins niedrigeren Wert aktualisiert wird.
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In Schritt 307 bestimmt dann das Oktanzahl-Abschätzmodul 214, ob Frühzündung detektiert wird. Das Oktanzahl-Abschätzmodul 214 bestimmt Anwesenheit/Abwesenheit der Detektion von Frühzündung gemäß dem, ob die ”Frühzündung detektiert” anzeigende Information aus dem Frühzündungsdetektionsmodul 213 gesendet wird. Das Oktanzahl-Abschätzmodul 214 schreitet zum nächsten Schritt 308 fort, falls das Oktanzahl-Abschätzmodul 214 Frühzündung detektiert und ansonsten sendet das Oktanzahl-Abschätzmodul 214 die im Schätzoktanzahl-Speichermodul 215 gespeicherte geschätzte Oktanzahl an das Frühzündungsauftrittsindex-Berechnungsmodul 216 und beendet diese Verarbeitung.
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In Schritt 308 aktualisiert dann das Oktanzahl-Abschätzmodul 214 die im Schätzoktanzahl-Speichermodul 215 gespeicherte abgeschätzte Oktanzahl, um niedriger zu werden. Das Oktanzahl-Abschätzmodul 214 führt eine Berechnung ”neue abgeschätzte Oktanzahl gleich aktueller abgeschätzter Oktanzahl – 1” durch, wodurch die aktuelle abgeschätzte Oktanzahl auf einen um beispielsweise Eins niedrigeren Wert aktualisiert wird. Darüber hinaus setzt das Oktanzahl-Abschätzmodul 214 den Klopfereigniszähler zurück, falls Frühzündung detektiert wird. Das Oktanzahl-Abschätzmodul 214 sendet die im Schätzoktanzahl-Speichermodul 215 gespeicherte abgeschätzte Oktanzahl an das Frühzündungsauftrittsindex-Berechnungsmodul 216 und beendet diese Verarbeitung.
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Wenn das Frühzündungsdetektionsmodul 213 eine Frühzündung detektiert und die ”Frühzündung detektiert” anzeigende Information an das Oktanzahl-Abschätzmodul 214 sendet, sendet das Frühzündungsdetektionsmodul 213 auch die ”Frühzündung detektiert” anzeigende Information an das Frühzündungs-Speichermodul 217 und das Frühzündungsauftrittsindex-Korrekturmodul 218. Wenn das Frühzündungs-Speichermodul 217 die ”Frühzündung detektiert” anzeigende gesendete Information empfängt, speichert das Frühzündungs-Speichermodul 217 die Information zum Frühzündungsauftreten und wenn das AUS-Signal aus dem IGSW 8 eingegeben wird, löscht das Frühzündungs-Speichermodul 217 die Informationen zum Frühzündungsauftreten. Die Frühzündungs-Detektionsverarbeitung wird beispielsweise in einem Zyklus von 180 GradCA einschließlich des Startens ausgeführt.
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Es versteht sich, das ein Zylinderinnendrucksensor oder ein Rotationsfluktuationssensor oder dergleichen als Klopfdetektionsmittel zum Detektieren eines Klopfens oder Frühzündung verwendet werden können, wodurch die abgeschätzte Oktanzahl aktualisiert wird. Der Zylinderinnensensor detektiert, ähnlich wie der Klopfsensor 4, den Zylinderinnendruck, der durch ein Klopfen oder eine Frühzündung verändert wird, wandelt den Zylinderinnendruck in eine Spannung um und gibt die Spannung als das Detektionssignal aus. Darüber hinaus detektiert der Rotationsfluktuationssensor, ähnlich dem Klopfsensor 4, die Rotation des durch ein Klopfen oder Frühzündung fluktuierenden Innenverbrennungsmotors 100, wandelt die Drehzahl in eine Spannung um und gibt die Spannung als das Detektionssignal aus. Das Klopfdetektionsmodul 212 detektiert das Auftreten eines Klopfens, wenn der Pegel des Detektionssignals, das aus dem Zylinderinnendrucksensor oder dem Rotationsfluktuationssensor zugeführt wird, den Klopfbestimmungsschwellenwert übersteigt. Darüber hinaus detektiert das Frühzündungsdetektionsmodul 213 das Auftreten der Frühzündung, wenn der Pegel des aus dem Zylinderinnendrucksensor oder Rotationsfluktuationssensor zugeführten Detektionssignals den Frühzündungs-Bestimmungsschwellenwert übersteigt.
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6 ist ein Flussdiagramm, das eine Frühzündungsauftrittsindex-Berechnungsoperation und eine Effektiv-Kompressionsverhältnis-Begrenzungsberechnungsoperation durch die Frühzündungsabschätz-/Steuervorrichtung für einen Innenverbrennungsmotor gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert.
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Das in 6 illustrierte Flussdiagramm beinhaltet die Verarbeitung der Berechnung des Frühzündungsauftrittsindex, der die Wahrscheinlichkeit des Auftretens der Frühzündung repräsentiert, und einer Begrenzung des effektiven Kompressionsverhältnisses. Die Verarbeitung des Berechnens des Frühzündungsauftrittsindex der effektiven Kompressionsverhältnisse wird zu einem Zeitpunkt synchron der Motorumdrehung Verarbeitungs-ausgeführt (Unterbrechungshandhabung beispielsweise alle 180 degCA).
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In Schritt 321 empfängt das Frühzündungsauftrittsindex-Berechnungsmodul 216 das Detektionssignal aus dem Einlasslufttemperatursensor 1, wodurch die Einlasslufttemperatur erhalten wird und erhält den Frühzündungsauftrittsindex P_AT gemäß der Einlasslufttemperatur aus der Frühzündungsauftrittsindextabelle, welche eine Entsprechung zwischen der Einlasslufttemperatur und dem Frühzündungsauftrittsindex beschreibt. Die Einlasslufttemperatur-Frühzündungsauftrittsindextabelle wie in 7 illustriert, wird vorab vorbereitet und der Frühzündungsauftrittsindex P_AT gemäß der Einlasslufttemperatur wird erhalten. Falls die Einlasslufttemperatur beispielsweise 50°C beträgt, wird gemäß der Einlasslufttemperatur ein Frühzündungsauftrittsindex P_AT von 10 aus dieser Einlasslufttemperaturtabelle erhalten.
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Als Nächstes empfängt in Schritt 322 das Frühzündungsauftrittsindex-Berechnungsmodul 216 das Detektionssignal aus dem Wassertemperatursensor 2, wodurch die Wassertemperatur erhalten wird, und erhält den Frühzündungsauftrittsindex P_WT gemäß der Wassertemperatur aus der Wassertemperatur-Frühzündungsauftrittsindextabelle, die eine Entsprechung zwischen er Wassertemperatur und dem Frühzündungsauftrittsindex beschreibt. Die Wassertemperatur-Frühzündungsauftrittsindextabelle, wie in 8 illustriert, wird vorab vorbereitet und der Frühzündungsauftrittsindex P_WT gemäß der Wassertemperatur wird erhalten. Falls die Wassertemperatur beispielsweise 100°C beträgt, wird ein Frühzündungsauftrittsindex P_WT von 10 gemäß der Wassertemperatur aus dieser Wassertemperaturtabelle erhalten.
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Als Nächstes erhält in Schritt 323 das Frühzündungsauftrittsindex-Berechnungsmodul 216 die Oktanzahl, die durch das Oktanzahlschätzmodul 214 abgeschätzt wird, und erhält einen Frühzündungsauftrittsindex P_OCT gemäß der Oktanzahl aus der Oktanzahl-Frühzündungsauftrittsindextabelle, die eine Entsprechung zwischen der Oktanzahl und dem Frühzündungsauftrittsindex beschreibt. Die Oktanzahl-Frühzündungsauftrittsindextabelle, wie in 9 illustriert, wird vorab vorbereitet und es wird der Frühzündungsauftrittsindex P_OCT gemäß der Oktanzahl erhalten. Falls die Oktanzahl beispielsweise 95 [ROZ] beträgt, wird ein Frühzündungsauftrittsindex P_OCT von 0 anhand der Oktanzahl aus dieser Oktanzahltabelle erhalten.
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Im Schritt 324 summiert dann das Frühzündungsauftrittsindex-Berechnungsmodul 216 die entsprechenden Parameter (entsprechende Frühzündungsauftrittsindizes), die in den jeweiligen Schritten erhalten wurden, wodurch ein Gesamt-Frühzündungsauftrittsindex P_ALL berechnet wird. Das Frühzündungsauftrittsindex-Berechnungsmodul 216 berechnet P_ALL = P_AT + P_WT + P_OCT. Es wird beispielsweise der Gesamt-Frühzündungsauftrittsindex P_ALL = 10 + 10 + 0 = 20 erhalten.
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Bei dieser Gelegenheit wird als die Werte des aus der Einlasslufttemperatur und der Wassertemperatur erhaltenen Frühzündungsauftrittsindizes ein Positivwert in einem Temperaturbereich eingestellt, bei dem Frühzündung wahrscheinlich auftritt, und es wird ein Negativwert in einem Temperaturbereich eingestellt, bei dem Frühzündung weniger wahrscheinlich auftritt. Darüber hinaus wird als der aus der Oktanzahl erhaltene Wert des Frühzündungsauftrittsindex ein Positivwert für eine Oktanzahl eingestellt, bei der Frühzündung wahrscheinlich auftritt, und wird ein Negativwert für eine Oktanzahl aufgestellt, bei der Frühzündung weniger wahrscheinlich auftritt, während eine vorbestimmte Oktanzahl (wie etwa eine Oktanzahl eines für einen Motoradaptabilitätstest verwendeten Kraftstoffs) als eine Referenz bezeichnet wird. Diese Konfiguration ermöglicht es, einen richtigen Frühzündungsauftrittsindex für jeden der Parameter einzustellen und somit die Steuerung nur auszuführen, wenn Frühzündung wahrscheinlicher auftritt. Selbst wenn nur ein Parameter anzeigt, dass Frühzündung wahrscheinlich auftritt, ist es, solange wie die anderen Parameter anzeigen, dass Frühzündung weniger wahrscheinlich auftritt, schlussendlich nicht notwendig, das Einlassnockenwellen-Variabelphasensystem 10 zu steuern.
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In Schritt 325 bestimmt dann das Frühzündungsauftrittsindex-Korrekturmodul 218, ob Frühzündung detektiert ist. Falls Frühzündung detektiert ist, schreitet das Frühzündungsauftrittsindex-Korrekturmodul 218 zum nächsten Schritt 326 fort, und falls keine Frühzündung detektiert wird, schreitet das Frühzündungsauftrittsindex-Korrekturmodul 218 zu Schritt 327 fort. Das Frühzündungsauftrittsindex-Korrekturmodul 218 bestimmt Anwesenheit/Abwesenheit der Detektion von Frühzündung anhand dem, ob die Information, die ”Frühzündung detektiert” anzeigt, aus dem Frühzündungsdetektionsmodul 213 gesendet wird.
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Das Frühzündungsauftrittsindex-Korrekturmodul 218 korrigiert den durch das Frühzündungsauftrittsindex-Berechnungsmodul 216 berechneten Frühzündungsauftrittsindex, um so Frühzündung nur als wahrscheinlich auftretend zu veranlassen, wenn die Frühzündung detektiert wird. Darüber hinaus, falls ein Ereignis einer vorherigen Frühzündung im Frühzündungs-Speichermodul 217 in einem Zyklus gespeichert ist, bei dem Frühzündung nicht detektiert wird, korrigiert das Frühzündungsauftrittsindex-Korrekturmodul 218 den Frühzündungsauftrittsindex, um so Frühzündung als wahrscheinlich auftretend zu veranlassen.
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In Schritt 326 weist dann das Frühzündungsauftrittsindex-Korrekturmodul 218 einen ersten Frühzündungsauftrittsindex-Korrektwert P_HOSEI den Gesamt-Frühzündungsauftrittsindex P_ALL zu. Ein Index, der der Untergrenze der Begrenzung des effektiven Kompressionsverhältnisses entspricht, wird als der Frühzündungsauftrittsindex-Korrekturwert P_HOSEI eingestellt. Falls beispielsweise ein der Untergrenze der Begrenzung des effektiven Kompressionsverhältnisses entsprechender Frühzündungsauftrittsindex 60 ist, sind P_HOSEI 60 und P_ALL = P_HOSEI = 60. Diese Konfiguration ermöglicht es, die Begrenzung des effektiven Kompressionsverhältnisses auf eine Untergrenze einzustellen, wenn Frühzündung aufgetreten ist, und nachfolgendes Auftreten der Frühzündung kann verhindert werden, ohne spezielle Verhütungsmaßnahmen zu ergreifen.
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In Schritt 327 bestimmt dann das Frühzündungsauftrittsindex-Korrekturmodul 218, ob das Frühzündungs-Speichermodul 217 ein Ereignis einer vorherigen Frühzündung speichert. Falls das Frühzündungs-Speichermodul 217 ein Ereignis einer vorherigen Frühzündung speichert, schreitet das Frühzündungsauftrittsindex-Korrekturmodul 218 zum nächsten Schritt 328 fort und falls das Frühzündungs-Speichermodul 217 kein Ereignis einer vorherigen Frühzündung speichert, schreitet das Frühzündungsauftrittsindex-Korrekturmodul 218 zum Schritt 329 fort.
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In Schritt 328 addiert dann das Frühzündungsauftrittsindex-Korrekturmodul 218 zum Gesamt-Frühzündungsauftrittsindex P_ALL einen zweiten Frühzündungsauftrittsindex-Korrekturwert P_OFT hinzu, der vorab eingestellt wird, um so den Frühzündungsauftrittsindex zu veranlassen, einen Wert zu haben, der anzeigt, dass Frühzündung wahrscheinlich auftritt, wodurch für diese Zeit der Gesamt-Frühzündungsauftrittsindex P_ALL erzeugt wird. Falls beispielsweise der Frühzündungsauftrittsindex-Korrekturwert P_OFT = 10, wird der Gesamt-Frühzündungsauftrittsindex P_ALL für diese Zeit als P_ALL = P_ALL + P_OFT = 20 + 10 = 30 repräsentiert.
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Die Möglichkeit des Auftretens einer Frühzündung aufgrund einer Fahrt, bei der Frühzündung auftrat, kann durch Speichern eines Ereignisses des vorherigen Auftretens der Frühzündung und Korrektur des Frühzündungsauftrittsindex gemäß dem, ob eine Frühzündung zuvor aufgetreten ist, reduziert werden.
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In Schritt 329 berechnet das Effektiv-Kompressionsverhältnis-Begrenzungsberechnungsmodul 219 dann eine Begrenzung des effektiven Kompressionsverhältnisses, basierend auf dem Gesamt-Frühzündungsauftrittsindex. Wie in 10 illustriert, beschreibt ein Effektiv-Kompressionsverhältnis-Begrenzungskennfeld eine Entsprechung zwischen dem Frühzündungsauftrittsindex und der Begrenzung des effektiven Kompressionsverhältnisses in einem X-Y-Koordinatensystem, werden der Minimalwert des Frühzündungsauftrittsindex (wie etwa –30) und der Maximalwert des Frühzündungsauftrittsindex (wie etwa 60) auf einer X-Achse eingestellt, während eine Untergrenze der Begrenzung des effektiven Kompressionsverhältnisses, das eine Bedingung ist, die eine Frühzündung als wahrscheinlich auftretend verursacht (wie etwa ein Kompressionsverhältnis von 8), und eine Obergrenze der Begrenzung des Effektiv-Kompressionsverhältnisses, die eine Bedingung ist, welche eine Frühzündung weniger wahrscheinlich auftretend verursacht (wie etwa ein Kompressionsverhältnis von 20), auf einer Y-Achse eingestellt werden. Das Effektiv-Kompressionsverhältnis-Begrenzungsberechnungsmodul 219 berechnet eine Begrenzung des effektiven Kompressionsverhältnisses durch lineares Interpolieren zwischen der Obergrenze und der Untergrenze der Begrenzung des effektiven Kompressionsverhältnisses auf dem Frühzündungsauftrittsindex-Effektiv-Kompressionsverhältnis-Begrenzungskennfeld, basierend auf dem Gesamt-Frühzündungsauftrittsindex P_ALL.
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Das Effektiv-Kompressionsverhältnis-Begrenzungsberechnungsmodul 219 berechnet eine Begrenzung des effektiven Kompressionsverhältnisses, das keine Frühzündung verursacht, anhand des aktuellen Zustands des Innenverbrennungsmotors 100 aus dem aus dem Frühzündungsauftrittsindex-Korrekturmodul 218 gesendeten Gesamt-Frühzündungsauftrittsindex P_ALL. Wie oben beschrieben, ist die Frühzündung ein Phänomen, bei dem die Mischung in der Verbrennungskammer 101 durch Kompression eine hohe Temperatur erreicht und damit selbstzündet, und daher sind Absenken des effektiven Kompressionsverhältnisses und Absenken der Temperatur in der Verbrennungskammer 101 durch Kraftstoffeinspritzung als Maßnahmen zur Vermeidung von Frühzündung vorstellbar. Diese Frühzündungsabschätz-/Steuervorrichtung führt die Berechnung zum Absenken des effektiven Kompressionsverhältnisses aus und steuert schließlich das Einlassnockenwellen-Variabelphasensystem 10, um Frühzündung zu verhindern.
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Bezug nehmend auf 10 werden beispielsweise ein Frühzündungsauftrittsindex P_ALL von 60 und eine Untergrenze der Begrenzung des effektiven Kompressionsverhältnisses von 8 als Bedingung eingestellt, bei der Frühzündung wahrscheinlich auftritt und werden ein Frühzündungsauftrittsindex P_ALL von –30 und eine Obergrenze der Begrenzung des effektiven Kompressionsverhältnisses von 20 als eine Bedingung eingestellt, bei der Frühzündung weniger wahrscheinlich auftritt.
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Der Gesamt-Frühzündungsauftrittsindex P_ALL vor der Korrektur in Schritt 324 ist 20 und das Effektiv-Kompressionsverhältnis-Begrenzungsberechnungsmodul 219 erhält ein Kompressionsverhältnis von 13,3 durch lineares Interpolieren zwischen den Kompressionsverhältnissen von 8 und 20 auf dem Frühzündungsauftrittsindex-Effektiv-Kompressionsverhältnis-Begrenzungskennfeld, basierend auf dem Gesamt-Frühzündungsauftrittsindex P_ALL von 20. Darüber hinaus, falls in Schritt 326 Frühzündung detektiert wird, ist der Gesamt-Frühzündungsauftrittsindex P_ALL 60 und erhält das Effektiv-Kompressionsverhältnis-Begrenzungsberechnungsmodul 219 ein Kompressionsverhältnis von 8 aus der Untergrenze der Begrenzung des effektiven Kompressionsverhältnisses auf dem Frühzündungauftritts-Effektiv-Kompressionsverhältnis-Begrenzungskennfeld, basierend auf dem Gesamt-Frühzündungsauftrittsindex P_ALL von 60.
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Nun wird eine Beschreibung einer Beziehung zwischen der Phase des Einlassnockenwelle 109 und der Offenperiode des Einlassventils 110 gegeben. 11 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Phase der Einlassnockenwelle und der Offenperiode des Einlassventils zeigt, die durch die Frühzündungsabschätz-/Steuervorrichtung für einen Innenverbrennungsmotor gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bereitgestellt werden.
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In 11 repräsentiert ein Bereich mit einem Punktmuster auf einem unteren Niveau die Offenperiode des Einlassventils für eine vorgestellte Phase der Einlassnockenwelle 109 und repräsentiert ein Bereich mit einem Vertikallinienmuster auf einem oberen Niveau die Offenperiode des Einlassventils für eine rückgestellte Phase der Einlassnockenwelle 109. OT und UT bezeichnen jeweils den oberen Totpunkt und den unteren Totpunkt. Wie in 11 illustriert, ist, falls die Phase der Einlassnockenwelle 109 vorgestellt wird, die Offenperiode des Einlassventils 110 im Einlasshub und ist die Menge der Einlassluft in der Verbrennungskammer 101 des Innenverbrennungsmotors 100 hoch, was zu einem hohen effektiven Kompressionsverhältnis führt. Falls andererseits die Phase der Einlassnockenwelle 109 rückgestellt ist, ist das Einlassventil 110 im Kompressionshub noch offen und ein Rückschlag tritt auf, was zu einem Abnehmen bei der Menge an Einlassluft in der Verbrennungskammer 101 führt. Somit kann das effektive Kompressionsverhältnis niedrig sein. Dieses Phänomen kann eingesetzt werden, um die Phasenänderung der Einlassnockenwelle 109 zu beschränken, wodurch indirekt das effektive Kompressionsverhältnis beschränkt wird. Die Frühzündungsabschätz-/Steuervorrichtung steuert das Einlassnockenwellen-Variabel-Phasensystem 10, das die Phase der Einlassnockenwelle 109 ändert, um die Öffnungs-/Schließzeitpunkte des Einlassventils 110 zu verändern, um dadurch die Phasenänderung (Änderung bei Phasenvorstellen) der Einlassnockenwelle 109 über den gesamten Betriebszustand zu beschränken, wodurch indirekt das effektive Kompressionsverhältnis beschränkt und die Frühzündung verhindert wird.
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12 ist ein Flussdiagramm, das eine Einlassnockenwellen-Phasenvorstellberechnungsoperation durch die Frühzündungsabschätz-/Steuervorrichtung für einen Innenverbrennungsmotor gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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In Schritt 341 berechnet das Einlassnockenwellen-Phasenvorstellberechnungsmodul 220 das Phasenvorstellen der Einlassnockenwelle 109 anhand der Betriebsbedingung. Mit anderen Worten erhält das Einlassnockenwellen-Phasenvorstellberechnungsmodul 220 eine Drehzahl Ne des Innenverbrennungsmotors 100 aus dem Detektionssignal des Kurbelwinkelsensors 108 bzw. eine Drosselöffnung aus dem Detektionssignal des Drosselpositionssensors 7. Wie in 13 illustriert, berechnet das Einlassnockenwellen-Phasenvorstellberechnungsmodul 220 das Phasenvorstellen der Einlassnockenwelle 109 aus dem Phasenvorstellkennfeld für die Einlassnockenwelle, das eine Entsprechung von Phasenvorstellung bei Drehzahl Ne [r/min], und der Drosselöffnung [%] beschreibt.
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In Schritt 342 erhält dann das Einlassnockenwellen-Phasenvorstellberechnungsmodul 220 den der Phasenvorstellung auferlegten Beschränkungswert der Einlassnockenwelle 109 aus der Begrenzung des effektiven Kompressionsverhältnisses. Wie in 14 illustriert, beschreibt das Effektiv-Kompressionsverhältnis-Begrenzungseinlassnockenwellen-Phasenvorstellbeschränkungswert-Kennfeld die Entsprechung zwischen der Begrenzung des effektiven Kompressionsverhältnisses und dem der Phasenvorstellung der Einlassnockenwelle 109 auferlegten Beschränkungswert und die Untergrenze der Begrenzung des effektiven Kompressionsverhältnisses (wie etwa ein Kompressionsverhältnis von 8) und die Obergrenze der Begrenzung des effektiven Kompressionsverhältnisses (wie etwa ein Kompressionsverhältnis von 20) werden auf der X-Achse eingestellt und eine Untergrenze des der Phasenvorstellung der Einlassnockenwelle 109 auferlegten Beschränkungswertes (wie etwa 0 GradCA) und eine Obergrenze des der Phasenvorstellung der Einlassnockenwelle 109 auferlegten Beschränkungswerts (wie etwa 60 GradCA) werden auf einer Y-Achse in einem X-Y-Koordinatensystem eingestellt. Wenn beispielsweise die Begrenzung des effektiven Kompressionsverhältnisses auf ein Kompressionsverhältnis von 13,3 beschränkt ist, erhält das Einlassnockenwellen-Phasenvorstellberechnungsmodul 220 einen Beschränkungswert von 22,1 GradCA, der der Phasenvorstellung der Einlassnockenwelle 109 auferlegt ist, durch lineares Interpolieren zwischen der Obergrenze und der Untergrenze des der Phasenvorstellung auferlegten Beschränkungswertes auf dem Effektiv-Kompressionsverhältnis-Begrenzungseinlassnockenwellen-Phasenvorstellbeschränkungswert-Kennfeld, basierend auf der Begrenzung (Kompressionsverhältnis von 13,3) des durch das Effektiv-Kompressionsverhältnis-Begrenzungsberechnungsmodul 219 berechneten Effektiv-Kompressionsverhältnisses.
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In Schritt 343 vergleicht dann das Einlassnockenwellen-Phasenvorstellberechnungsmodul 220 die Phasenvorstellung der Einlassnockenwelle 109, die aus der Betriebsbedingung erhalten wird, mit dem der Phasenvorstellung der Einlassnockenwelle 109 auferlegten Beschränkungswert. Falls die Phasenvorstellung der Einlassnockenwelle 109, die aus der Betriebsbedingung erhalten wird, größer als der Beschränkungswert ist, schreitet das Einlassnockenwellen-Phasenvorstellberechnungsmodul 220 zum nächsten Schritt 344 fort und falls die aus der Betriebsbedingung erhaltenen Phasenvorstellung der Einlassnockenwelle 109 gleich oder kleiner dem Beschränkungswert ist, schreitet das Einlassnockenwellen-Phasenvorstellberechnungsmodul 220 zum Schritt 345 fort.
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In Schritt 344 stellt dann das Einlassnockenwellen-Phasenvorstellberechnungsmodul 220 die Phasenvorstellung der Einlassnockenwelle 109 auf den der Phasenvorstellung der Einlassnockenwelle 109 auferlegten Begrenzungswert ein.
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In Schritt 345 gibt dann das Einlassnockenwellen-Phasensteuermodul 221 ein Steuersignal an das Einlassnockenwellen-Variabelphasensystem 10 aus, das die Öffnungs-/Schließzeitpunkte des Einlassventils 110 durch Ändern der Phase der Einlassnockenwelle 109 verändert, basierend auf der Phasenvorstellung der Einlassnockenwelle 109, die durch das Einlassnockenwellen-Phasenvorstellberechnungsmodul 220 berechnet wird, um dadurch das Einlassnockenwellen-Variabelphasensystem zu steuern, die Phasenänderung (Änderung bei der Phasenvorstellung) der Einlassnockenwelle 109 zu beschränken, wie in 15 illustriert. Die Beschränkung der Phasenänderung (Änderung im Phasenvorstellen) der Einlassnockenwelle 109 beschränkt indirekt das effektive Kompressionsverhältnis auf diese Weise und die Frühzündungsabschätz-/Steuervorrichtung für einen Innenverbrennungsmotor gemäß der ersten Ausführungsform kann das Auftreten von Frühzündung verhindern.
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15 ist ein Diagramm, das eine Änderung bei der Phasenvorstellung der Einlassnockenwelle illustriert, die durch die Frühzündungsabschätz-/Steuervorrichtung für einen Innenverbrennungsmotor gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranlasst wird.
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In 15 repräsentieren die horizontale Achse und die vertikale Achse Zeit- bzw. Phasenvorstellung (GradCA) der Einlassnockenwelle 109. 15 illustriert die Änderung bei der Phasenvorstellung der Einlassnockenwelle 109, die aus den Betriebsbedingungen erhalten wird (unterbrochene Linie), die Änderung bei dem der Phasenvorstellung der Einlassnockenwelle 109 auferlegten Beschränkungswert gemäß der Begrenzung des effektiven Kompressionsverhältnisses (dünne Linie) und die Änderung bei der Phasenvorstellung der Einlassnockenwelle 109, die durch Kombination der Phasenvorstellung der Einlassnockenwelle 109, die aus den Betriebsbedingungen erhalten ist, und dem der Phasenvorstellung auferlegten Beschränkungswert erhalten werden (breite Linie).
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Die Frühzündungsabschätz-/Steuervorrichtung für einen Innenverbrennungsmotor gemäß der ersten Ausführungsform kann das Auftreten der Frühzündung verhindern, ohne ein unnötiges Abnehmen beim Drehmoment zu induzieren, indem das Einlassnockenwellen-Variabelphasensystem 10 anhand der Wahrscheinlichkeit des Auftretens der Frühzündung gesteuert wird.
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Obwohl die Frühzündungsabschätz-/Steuervorrichtung für einen Innenverbrennungsmotor gemäß der ersten Ausführungsform auf einen Direkteinspritzungs-Innenverbrennungsmotor angewendet wird, ist die Abschätzung des Frühzündungsauftrittsindex selbst, auch für andere Innenverbrennungsmotoren wie etwa einen Saugrohr-Einspritzungs-Innenverbrennungsmotor wirksam.
