DE102011054005A1 - Verfahren zur detektion von verbrennung in einem motor - Google Patents

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Abstract

Ein Verfahren zur Detektion einer Verbrennungsphase eines Motors weist die Vorteile auf: Reduzierung von Abgas; Verbesserung der Verbrennungsstabilität; Kompensation von Einspritz- und Zündverzugszeiten zwischen Verbrennungskammern und zwischen Arbeitsspielen; und Detektieren einer Verbrennungsphase in Echtzeit, so dass eine Wärmeerzeugungsrate und eine Wärmefreisetzung effektiv in einem frühen Stadium der Verbrennung mit einem simplen Berechnungsverfahren zur Steuerung der Verbrennung eines Motors berechnet werden können, indem ein Verbrennungsdruck und eine Anlassdruckdifferenz eines Motors verwendet wird, die nicht durch einen Offsetwert des Zylinderdrucks beeinträchtigt wird. Das Verfahren zur Detektion einer Verbrennungsphase eines Motors weist den Schritt auf: Detektieren einer Verbrennungsphase gemäß dem Kraftstoffeinspritzzeitpunkt mittels Verwendung eines spezifischen Punktes von DHdP, was mittels folgender Wärmefreisetzungsgleichung berechnet wird:wobei Pdiff eine Differenz, nämlich Pdiff = P – Pmotoring, zwischen einem gemessenen Zylinderdruck (P) und einem Anlassdruck (Pmotoring) ist.

Description

  • Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der koreanischen Patentanmeldung mit der Nummer 10-2010-0094888 , eingereicht am 30. September 2010, deren gesamter Inhalt für alle Zwecke durch diese Bezugnahme hierin einbezogen ist.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Detektion einer Verbrennungsphase eines Motors, z. B. eines Verbrennungsmotors, das eine Änderungsrate einer Differenz zwischen einem Verbrennungsdruck des Motors und einem Anlassdruck bzw. einem Motoringdruck bzw. einem Druck im Zylinder, wenn keine Verbrennung stattfindet, (im Folgenden: Anlassdruck) benutzt.
  • In einem Verbrennungsmotor kann ein anormaler Verbrennungsprozess, wie z. B. ein Klopfen, durch eine spontane bzw. unkontrollierte Verbrennung eines unverbrannten Gemisches, z. B. eines Kraftstoff/Luft-Gemisches, das von einer Flamme bzw. einer Flammenfront noch nicht erreicht worden ist. Lang andauerndes Klopfen kann infolge der Zunahme von Wärmebelastung sowie Druckstößen Komponenten der Verbrennungskammer bzw. des Verbrennungsraums beschädigen.
  • Ein wichtiger Parameter, der eine Klopfneigung des Verbrennungsmotors beeinflusst, ist der Zündzeitpunkt. Wenn das Kraftstoff/Luft-Gemisch in der Verbrennungskammer zu früh gezündet wird, kann Klopfen entstehen. Dementsprechend gibt es, nachdem ein Klopfprozess im Verbrennungsmotor detektiert worden ist, ein Verfahren, das den Zündzeitpunkt nach spät bzw. nach hinten verschiebt, um das Klopfen im nächsten Verbrennungstakt zu verhindern.
  • Übermäßig verspätete Zündung ist mit einem Wirkungsgradverlust verbunden, so dass daher eine Klopfregelvorrichtung verwendet wird, die ein Klopfen während einer Verbrennung im Verbrennungsmotor detektiert. Dieser Teil der Klopfregelung betrifft die Klopfdetektion bzw. die Klopferkennung. Mittlerweile wird der Zündwinkel bzw. der Zündzeitpunkt während einer Klopfregelung angepasst. Eine Klopfregelung dieser Art ist veröffentlicht in einer internationalen Patentanmeldung PCT/DE91/00170 . Andere Anpassungs- bzw. Regelparameter, wie z. B. ein Kraftstoff/Luft-Mischungsverhältnis, eine Aufladung, ein Verdichtungsverhältnis, ein Motorbetriebspunkt usw. können variiert werden, um eine Klopfempfindlichkeit des Verbrennungsmotors zu reduzieren.
  • Ferner ist veröffentlicht, eine Klopfregelung für jeden Zylinder separat durchzuführen und zusätzlich zu einer Klopfdetektion eine separate Anpassung eines Zündwinkels für jeden Zylinder vorzunehmen. Da ein Strukturunterschied eines Zylinders, eine ungleichmäßige Verteilung von Klopfsensoren und ein damit zusammenhängendes Klopfsignal eines Zylinders Unterschiede in den Zylindern bei einer Klopfregelung verursachen, muss eine separate Klopfregelung bzw. Klopfsteuerung für jeden Zylinder verwendet werden, um deren Effizienz zu optimieren, und gleichzeitig lässt eine Klopfempfindlichkeit nach.
  • Wenn der Phasendetektionsabschnitt, in dem Signale basierend auf einer Synchronisation von Zündung und Klopfregelung übertragen werden, zusammenbricht, wird ein neuer Bedarfszustand an die Klopfregelung ausgegeben, die separat für jeden Zylinder durchgeführt wird. Die Klopfregelung wird mit höchster Sicherheit und höchster Genauigkeit durchgeführt, einerseits um eine höchste Effizienz zu erzielen und andererseits wegen einer möglichen Beschädigung des Verbrennungsmotors sowie wegen der Stabilität der Verbrennung.
  • Aus diesem Grund zeigt die Notwendigkeit nach der Verbrennungsphasenregelung ein stetiges Wachstum, um eine Verbrennungsstabilität und eine Reduzierung der schädlichen Abgase zu erzielen.
  • Im Allgemeinen weist das Verfahren zur Verbrennungsphasenregelung die Schritte auf: Berechnen einer gesamten Wärmefreisetzung bzw. einer gesamten Wärmeabgabe bzw. einer Gesamtwärme (im Folgenden: Wärmefreisetzung) (bezugnehmend auf eine gesamte Wärmefreisetzung von 1), indem die folgende Gleichung und ein Druck innerhalb der Verbrennungskammer verwendet wird; und Detektieren einer Verbrennungsphase, indem ein spezifischer Punkt der gesamten Wärmefreisetzung verwendet wird (z. B. 50% der gesamten Wärmefreisetzung, MFB 50: der Koordinatenwert 0,5 auf der y-Achse aus 1). Hierbei ist γ der Isentropen- bzw. Polytropenexponent bzw. das Verhältnis der spezifischen Wärmekapazitäten. V ist das Zylindervolumen und θ ist der Kurbelwinkel. P stellt den Zylinderdruck dar. dQ / dθ = 1 / γ – 1V dP / dθ + γ / γ – 1P dV / dθ
  • Da allerdings das obige Wärmeerzeugungsanalyseverfahren auf einer thermodynamischen Gesetzmäßigkeit basiert, mathematisch sehr kompliziert ist und einen hohen Rechenaufwand erfordert, ist es zwar effektiv in einem Fall, wenn mit ausreichender Zeit in theoretischer Hinsicht analysiert wird, jedoch weist es den Nachteil auf, dass es schwer anzuwenden ist auf die Verbrennung im Motor, die in Echtzeit stattfindet.
  • Auch in dem Verbrennungsphasendetektionsverfahren, das einen 50%-Punkt der Wärmeerzeugung bzw. einen 50%-Kraftstoffmassenumsatzpunkt (MFB50) nutzt, wie in 2 gezeigt, gab es das Problem, dass ein großer Fehler bei der Detektion der Verbrennungsphase erzeugt worden ist in einem Fall, bei dem ein Offset in einem von einem Sensor gemessenen Wert aufgrund von einem Wärmeeinfluss bzw. einem Hitzestoß geformt worden ist, als der Zylinderverbrennungsdruck gemessen worden ist, wie mittels quadratisch markierten Koordinaten in 3 gezeigt, im Vergleich zu normalen, kreisförmig markierten Koordinaten.
  • Die hier im Zusammenhang mit dem allgemeinen Hintergrund der Erfindung offenbarten Informationen sollen lediglich dem besseren Verständnis des allgemeinen Hintergrunds der Erfindung dienen und sollen nicht als eine Anerkennung oder irgendeine Form von Hinweis verstanden werden, dass diese Informationen einen dem Fachmann bereits bekannten Stand der Technik darstellen.
  • Verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung stellen ein Verfahren zur Detektion einer Verbrennungsphase eines Motors bereit, das die Vorteile aufweist: Reduzierung von Abgas; Verbesserung der Verbrennungsstabilität; Kompensation von Einspritz- und Zündverzugszeiten zwischen Verbrennungskammern und zwischen Arbeitsspielen; und Detektieren einer Verbrennungsphase in Echtzeit, so dass eine Wärmeerzeugungsrate bzw. ein Heizverlauf über Kurbelwinkel (im Folgenden: Wärmeerzeugungsrate) und eine Wärmefreisetzung effektiv in einem frühen Stadium der Verbrennung mit einem simplen Berechnungsverfahren zur Steuerung der Verbrennung eines Motors berechnet werden können, indem ein Verbrennungsdruck und eine Anlassdruckdifferenz eines Motors verwendet wird, die nicht durch einen Offsetwert des Zylinderdrucks beeinträchtigt wird.
  • In verschiedenen Aspekten weist das Verfahren zur Detektion einer Verbrennungsphase eines Motors den Schritt auf: Detektieren einer Verbrennungsphase gemäß dem Kraftstoffeinspritzzeitpunkt mittels Verwendung eines spezifischen Punktes von DHdP (einer Wärmefreisetzung unter Verwendung von Pdiff und von dP), was mittels folgender Wärmefreisetzungsgleichung berechnet wird:
    Figure 00050001
  • Hierbei ist Pdiff eine Differenz, nämlich Pdiff = P – Pmotoring, zwischen einem gemessenen Zylinderverbrennungsdruck (P) und einem Anlassdruck (Pmotoring).
  • Die DHdP wird vorzugsweise normiert durch:
    Figure 00050002
  • Vorzugsweise wird der spezifische Punkt der DHdP, die einen Wert im Bereich von 0% bis 50% aufweist, verwendet, um eine Kraftstoffverbrennungsphase zu detektieren.
  • Vorzugsweise ist ein spezifischer Punkt der DHdP, der verwendet wird, um die Kraftstoffverbrennungsphase zu detektieren, ein 40%-Punkt.
  • Andere Aspekte der vorliegenden Erfindung sind auf ein Verfahren zur Berechnung der DHdP gerichtet, das die Schritte aufweist: Berechnen, indem in einer konventionellen Wärmefreisetzungsgleichung anstelle eines gemessenen Zylinderdrucks (P) ein Anlassdruck (Pmotoring) und eine Druckdifferenz (Pdiff) angewandt werden, die durch eine Verbrennung gebildet wird; Berechnen eines approximierten Wärmefreisetzungswertes, indem eine Wärmefreisetzungsrate bzw. ein Wärmefreisetzungsanteil aufgrund von dem Anlassdruck (Pmotoring), der einen sehr kleinen Wert aufweist, ignoriert wird; Berechnen der Wärmefreisetzung unter Berücksichtigung einer Verbrennungseigenschaft, die in einem Bereich eines oberen Totpunkts gebildet wird, wo eine Volumenänderung klein ist; und Ignorieren eines dV-Faktors, der vergleichsweise klein ist; und Berechnen einer Wärmefreisetzung DHdP wie folgt:
    Figure 00060001
  • Andere Aspekte der vorliegenden Erfindung sind auf ein Verfahren zur Detektion einer beginnenden Verbrennungswärmeerzeugungsrate sowie auf ein Verfahren zur Detektion einer Verbrennungsphase gerichtet, mit denen eine beginnende Wärmeerzeugungsrate, im Vergleich zu einem konventionellen Verfahren zur Detektion einer Wärmeerzeugungsrate, mit geringem Rechenaufwand detektiert werden kann und eine Verbrennungsphase mittels Verwendung eines spezifischen Punktes einer einsetzenden Wärmeerzeugungsrate in Echtzeit detektiert werden kann. Dies kann effektiv auf ein System zur Steuerung bzw. Regelung einer Verbrennungsphase angewandt werden, so dass die Verzugszeit zwischen Einspritzung und Zündung unter Verbrennungskammern und Arbeitsspielen kompensiert wird, das Abgas reduziert wird und die Verbrennungsstabilität verbessert wird.
  • Die Verfahren und Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung haben weitere Merkmale und Vorteile, wie im Detail aus den angehängten Zeichnungen, die hierin einbezogen sind, und den folgenden näheren Beschreibungen sichtbar werden, die zusammen zur Erläuterung gewisser Prinzipien der vorliegenden Erfindung dienen.
  • 1 ist ein konventionelles Verfahren zur Steuerung bzw. Regelung einer Verbrennungsphase.
  • 2 zeigt, dass viele Fehler während einer Verbrennungsphase erzeugt werden, wenn aufgrund eines Hitzestoßes in einem von einem Sensor gemessenen Wert des gemessenen Zylinderverbrennungsdrucks ein Offset erzeugt wird, wobei die obere Kurve einen normalen Zylinderdruck darstellt und die untere Kurve einen Zylinderdruck mit Offset darstellt.
  • 3 zeigt ein Ergebnis einer Verbrennungsphasendetektion, die einen 50%-Punkt der Wärmefreisetzung (z. B. 50%-Kraftstoffmassenumsatzpunkt bzw. MFB50) verwendet, wobei obere, quadratische Markierungen eine Verbrennungsphase zeigen, bei der ein Zylinderdruckoffset auftritt, und untere, kreisförmige Markierungen einen MFB50 eines Normalzustands zeigen, wodurch gezeigt wird, dass ein Fehler in der Verbrennungsphasendetektion so groß ist wie die Höhendifferenz zwischen zwei Punkten.
  • 4 ist ein Diagramm, das die Verläufe eines Verbrennungsdrucks und eines Anlassdrucks zeigen.
  • 5 ist ein Diagramm, das eine DHdP als Wärmefreisetzung der vorliegenden Erfindung mit einer konventionellen Wärmefreisetzung vergleicht.
  • 6 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einem Kurbelwinkel und einem normierten Wert der DHdP der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 7 ist ein Diagramm, das einen 40%-Punkt von normierter DHdP in Abhängigkeit vom Einspritzzeitpunkt der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Es wird nun im Detail Bezug genommen auf die verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, von denen Beispiele in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt sind. Während die Erfindung im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen beschrieben wird, versteht sich, dass die vorliegende Beschreibung nicht beabsichtigt, die Erfindungen auf diese beispielhafte Ausführungsformen zu beschränken. Auf der anderen Seite ist beabsichtigt, dass die Erfindung nicht nur die beispielhaften Ausführungsformen, sondern auch verschiedene Alternativen, Modifikationen Äquivalente und andere Ausführungsformen decken, die in den Sinn und Schutzbereich der Erfindung fallen, wie in den angehängten Patentansprüchen definiert.
  • Ein konventionelles Kraftstoffeinspritzsystem verwendet eine Vorwärtsregelung bzw. eine Vorwärtssteuerung bzw. eine Feed-Forward-Regelung (im Folgenden: Vorwärtsregelung). Allerdings können im Falle einer Vorwärtsregelung der Kraftstoffeinspritzung trotz eines Befehls zur gleichen Kraftstoffeinspritzung die Einspritzung und die Zündung gemäß Fahr- bzw. Betriebszuständen eines Motors verzögert sein, so dass die Verbrennungsphase variiert wird. Da die Variation der Verbrennungsphase zur Erhöhung von Abgas und zur Abnahme von Verbrennungsstabilität führt, muss die Verbrennungsphase mittels einer Rückführregelung bzw. einer Feed-Back-Regelung (im Folgenden: Rückführregelung) genau geregelt werden.
  • Dazu detektiert ein konventionelles Verbrennungsphasendetektionsverfahren zur Regelung bzw. Steuerung einer Verbrennungsphase eine Verbrennungsphase, indem ein spezifischer Punkt der Wärmefreisetzung (z. B. 50%-Kraftstoffmassenumsatzpunkt bzw. MFB50) verwendet wird, aber dieser kann einen Fehler in der Verbrennungsphase verursachen, wenn ein Offset durch den Zylinderdrucksensor generiert wird, und zudem ist der Rechenaufwand hoch, so dass die Realisierung einer Echtzeitregelung bzw. Echtzeitsteuerung schwierig war.
  • Angesichts dieser Tatsache werden in der vorliegenden Erfindung eine Differenz zwischen dem Verbrennungsdruck und dem Anlassdruck verwendet, die nicht von einem Offset des Zylinderdrucks beeinflusst ist, und ein Berechnungsaufwand dafür ist im Vergleich zum konventionellen Verfahren zur Berechnung einer Wärmeerzeugungsrate und einer Wärmefreisetzung zu frühen Stadium der Verbrennung gering. Hiernach wird das Verfahren genauer beschrieben.
  • Die folgende Gleichung 1 wird verwendet, um eine Wärmeerzeugungsrate zu berechnen. Ein konventionell gemessener Zylinderverbrennungsdruck P minus einen Anlassdruck Pmotoring ergibt eine Druckdifferenz Pdiff, die durch die Verbrennung entsteht, d. h. Pdiff = P – Pmotoring bzw. P = Pdiff + Pmotoring, und zur effektiven Regelung bzw. Steuerung wird Pdiff + Pmotoring anstelle von P in einer konventionellen Gleichung verwendet. dQ / dθ = 1 / γ – 1V dP / dθ + γ / γ – 1P dV / dθ Gleichung 1
  • Und die Wärmeerzeugungsrate der Gleichung 2 gemäß der vorliegenden Erfindung ist erhältlich: Gleichung 2
    Figure 00100001
  • Die obige Gleichung 2 wird umgeformt in eine folgende Gleichung 3.
  • Figure 00100002
  • Allerdings ist in Gleichung 3 die Wärmeerzeugungsrate von bzw. aufgrund von Anlassdruck Pmotoring ein Wert, der ausgelassen bzw. vernachlässigt werden kann, und dementsprechend kann die Wärmeerzeugungsrate mit Hilfe von Gleichung 4 als ein approximierter Wert ausgedrückt werden.
  • Figure 00100003
  • Unterdessen, da die Verbrennung am oberen Totpunktbereich des Kompressionstaktes erzeugt wird, in dem das Zylindervolumen (bzw. das Gasvolumen im Zylinder) sowie die Volumenänderung die niedrigsten Werte aufweisen, kann der Term bzw. der Anteil dV von Gleichung 4, der kleiner ist als dPdiff, weggelassen werden (da in einem Zustand, bei dem das Gemisch durch eine Verbrennungsreaktion explodiert, der Druck für eine sehr kurze Zeit schnell ansteigt und die momentane Druckdifferenz groß ist, wohingegen eine Volumenänderung in der gleichen Zeit, z. B. aufgrund des durch den Explosionsdruck verursachten Abstiegs des Kolbens, im Vergleich zur Druckänderung bzw. -variation nur ein kleiner Wert ist), so dass die Wärmeerzeugungsrate im Bereich des oberen Totpunkts, wo die Volumenänderung gering ist, mit Hilfe von Gleichung 5 als ein approximierter Wert ausgedrückt werden.
  • Figure 00110001
  • Folglich wird die Wärmeerzeugungsrate über den Kurbelwinkel integriert, wie in Gleichung 6 gezeigt, um eine Verbrennungswärmefreisetzung im frühen Stadium zu berechnen (konventionell wird die Wärmefreisetzung berechnet mit Gleichung 7, indem Gleichung 1 integriert wird), und dazu, wenn die Gleichung 5 integriert wird, kann die Verbrennungswärmefreisetzung (hiernach DHdP: Wärmefreisetzung unter Verwendung von Pdiff und von dP) im frühen Stadium, wie in der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, berechnet werden. Die Integralgleichung davon ist in Gleichung 8 gezeigt, und eine Eigenschaft von DHdP, die noch zu beschreiben ist, wird verwendet, um eine Verbrennungsphase zu detektieren und zu berechnen, und wenn diese Verbrennungsphase verwendet wird, kann die Verbrennungsphase genau geregelt bzw. gesteuert werden.
    Figure 00110002
    mit SOC: Start der Verbrennung und EOC: Ende der Verbrennung Wärmefreisetzung: ∫( 1 / γ – 1V dP / dθ + γ / γ – 1P dV / dθ)dθ Gleichung 7
    Figure 00110003
  • Gleichung 9 wird verwendet, um eine normierte DHdP zu erhalten, und eine spezifische Stelle der normierten DHdP (z. B. 40%-Punkt der DHdP aus einem Bereich von 0 bis 50%) wird verwendet, um eine Verbrennungsphase gemäß einem Kraftstoffeinspritzzeitpunkt zu detektieren. Die Verbrennungsphase, die wie oben beschrieben detektiert und berechnet wird, wird in einer Verbrennungsphasenregelung bzw. -steuerung verwendet, so dass eine Verbrennungsphase gemäß Fahrzuständen bzw. Betriebspunkten genau geregelt bzw. gesteuert werden kann.
  • Figure 00120001
  • 1 ist ein Diagramm, das ein Ergebnis bzw. einen Verlauf einer gesamten Wärmefreisetzung zeigt, die durch Detektieren eines Verbrennungsdrucks innerhalb einer Verbrennungskammer und durch Einsetzen des detektierten Drucks in Gleichung 1 berechnet worden ist. Dies ist ein konventionelles Verfahren zur Verbrennungsphasenregelung bzw. -steuerung, wobei ein spezifischer Wert der gesamten Wärmefreisetzung (z. B. 0,5-Wert auf der y-Achse, nämlich 50% Punkt) verwendet wird, um eine Verbrennungsphase zu detektieren, allerdings ist es mathematisch sehr kompliziert und ein Rechenaufwand davon ist hoch, wie oben beschrieben, so dass es schwierig ist, dieses Verfahren in Echtzeit anzuwenden.
  • Zudem, wie in 2 gezeigt, wird in einem Fall, bei dem in einem von einem Sensor gemessenen Wert ein Offset aufgrund von einem Hitzestoß erzeugt wird, wenn ein Zylinderverbrennungsdruck gemessen wird, ein großer Fehler in einer Verbrennungsphase gebildet. Die obere Kurve stellt einen normalen Zylinderverbrennungsdruck und die untere Kurve einen Zylinderdruck mit einem Offset dar. Die Differenz zwischen beiden Kurven ist ein Fehler.
  • 3 zeigt ein Ergebnis einer Verbrennungsphasendetektion, die einen 50%-Punkt der Wärmefreisetzung (z. B. 50%-Kraftstoffmassenumsatzpunkt bzw. MFB50) verwendet, wobei obere, quadratische Markierungen eine Verbrennungsphase zeigen, bei der ein Zylinderdruckoffset auftritt, und untere, kreisförmige Markierungen einen MFB50 eines Normalzustands zeigen, wodurch gezeigt wird, dass ein Fehler in der Verbrennungsphasendetektion so groß ist wie die Höhendifferenz bzw. die y-Differenz zwischen zwei Punkten.
  • 4 ist ein Diagramm, das die Verläufe eines Zylinderverbrennungsdrucks und eines Anlassdrucks zeigen, wobei die Kurven vom Verbrennungsdruck und vom Anlassdruck auf der linken Seite eines Extrem- bzw. Maximalwertes zusammenfallen und auf der rechten Seite des Maximalwertes leicht voneinander abweichen.
  • 5 ist ein Diagramm, das eine DHdP als eine Wärmefreisetzung der vorliegenden Erfindung mit einer konventionellen Wärmefreisetzung vergleicht. Die Wärmefreisetzung (DHdP) der vorliegenden Erfindung, die durch Integration der Gleichung 1/(γ – 1)·V·dPdiff/dθ der Gleichung 5 nach Gleichung 8 berechnet ist, wird mit einer Wärmefreisetzung (bezugnehmend auf Gleichung 7) verglichen, die durch Integration einer konventionellen Gleichung 1 berechnet ist, und wenn die beiden Kurven verglichen werden, ist es erkennbar, dass die Wärmefreisetzung DHdP einer Verbrennung im frühen und mittleren Stadium (bis ungefähr einem Kurbelwinkel von 20° entlang der x-Achse) mit einer Wärmefreisetzung, die mittels einer konventionellen Wärmefreisetzungsgleichung 7 berechnet ist, fast übereinstimmt, und der Hauptkern der vorliegenden Erfindung weist die Verwendung dieser Eigenschaft des übereinstimmenden Bereichs auf.
  • 6 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einem Kurbelwinkel und einem normierten Wert der DHdP der vorliegenden Erfindung zeigt und das sich von dem in 5 gezeigtem unterscheidet. Wie in 5 bereits dargestellt, zeigt der Verlauf einer normierten Wärmefreisetzung während eines Verbrennungsvorgangs im Bereich von 0 bis 50%, vorzugsweise DHdP40, nämlich der 40%-Punkt innerhalb des genannten Bereichs (siehe DHdP40 in 6; y-Wert = 0,4 und x-Wert ca. 5° Kurbelwinkel), die gleiche Eigenschaft wie der Verlauf der konventionellen Wärmefreisetzung (beide Kurvenverläufe stimmen miteinander überein), und wenn daher ein spezifischer 40%-Punkt der normierten DHdP verwendet wird, kann eine Verbrennungsphase gemäß einem Kraftstoffeinspritzzeitpunkt detektiert werden. Dies ist in 7 dargestellt als ein Diagramm, das einen 40%-Punkt von normierter DHdP in Abhängigkeit vom Kraftstoffeinspritzzeitpunkt zeigt, so dass bestätigt werden kann, dass eine Verbrennungsphase in Abhängigkeit vom Kraftstoffeinspritzzeitpunkt gut variiert werden kann. Dementsprechend kann, wenn diese Eigenschaft verwendet wird, eine Verbrennungsphase gemäß einem Kraftstoffeinspritzzeitpunkt genau und einfach detektiert werden.
  • Zwecks Erläuterung und genauer Definition der angehängten Ansprüche werden Begriffe wie zum Beispiel „obere”, „untere”, usw. zur Beschreibung der Merkmale der beispielhaften Ausführungsformen mit Bezug auf die Positionen verwendet, wie sie in den Figuren dargestellt sind.
  • Die vorhergehenden Beschreibungen der spezifischen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dienen dem Zweck der Darstellung und Beschreibung. Sie sollen nicht als erschöpfend oder die Erfindung auf die genaue offenbarte Form einschränkend verstanden werden. Es sind offensichtlich viele Modifikationen und Variationen möglich angesichts der obigen Lehre. Die beispielhaften Ausführungsformen wurden ausgewählt und beschrieben, um bestimmte Grundsätze der Erfindung und deren praktische Anwendung zu erläutern und damit dem Fachmann die Herstellung und den Gebrauch der verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sowie von deren zahlreichen Alternativen und Modifikationen zu ermöglichen. Es ist beabsichtigt, dass der Schutzumfang der Erfindung durch die angeführten Ansprüche und deren Äquivalente definiert werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • KR 10-2010-0094888 [0001]
    • DE 91/00170 [0005]

Claims (10)

  1. Ein Verfahren zur Detektion einer Verbrennungsphase eines Motors, das die Schritte aufweist: Detektieren einer Verbrennungsphase gemäß dem Kraftstoffeinspritzzeitpunkt mittels Verwendung eines spezifischen Punktes von DHdP, was mittels folgender Wärmefreisetzungsgleichung berechnet wird:
    Figure 00160001
    wobei Pdiff eine Differenz, nämlich Pdiff = P – Pmotoring, zwischen einem gemessenen Zylinderdruck (P) und einem Anlassdruck (Pmotoring) ist.
  2. Das Verfahren zur Detektion einer Verbrennungsphase eines Motors nach Anspruch 1, wobei die DHdP normiert wird durch:
    Figure 00160002
  3. Das Verfahren zur Detektion einer Verbrennungsphase eines Motors nach Anspruch 2, wobei der spezifische Punkt der DHdP, der einen Wert im Bereich von 0% bis 50% aufweist, verwendet wird, um eine Kraftstoffverbrennungsphase zu detektieren.
  4. Das Verfahren zur Detektion einer Verbrennungsphase eines Motors nach Anspruch 3, wobei ein spezifischer Punkt der DHdP, der verwendet wird, um die Kraftstoffverbrennungsphase zu detektieren, ein 40%-Punkt ist.
  5. Das Verfahren zur Detektion einer Verbrennungsphase eines Motors nach Anspruch 1, wobei ein Verfahren zum Berechnen der DHdP aufweist: dQ / dθ = 1 / γ – 1V dP / dθ + γ / γ – 1P dV / dθ Gleichung 1 Gleichung 2
    Figure 00170001
    Gleichung 3
    Figure 00170002
    Gleichung 4
    Figure 00170003
    Gleichung 5
    Figure 00170004
    Berechnen von Gleichungen 2 und 3, indem in der Wärmefreisetzungsgleichung 1 anstelle eines gemessenen Zylinderdrucks (P) ein Anlassdruck (Pmotoring) und eine Druckdifferenz (Pdiff) angewandt werden, die durch eine Verbrennung gebildet wird; Berechnen von Gleichung 4 als ein approximierter Wärmefreisetzungswert, indem in Gleichung 3 eine Wärmefreisetzungsrate aufgrund von dem Anlassdruck (Pmotoring), der einen sehr kleinen Wert aufweist, ignoriert wird; Berechnen von Wärmefreisetzungsgleichung 5 unter Berücksichtigung einer Verbrennungseigenschaft, die in einem Bereich eines oberen Totpunkts gebildet wird, wo eine Volumenänderung klein ist, und Ignorieren eines dV-Faktors in Gleichung 4, der vergleichsweise klein ist; und Berechnen einer Wärmefreisetzung DHdP gemäß der Gleichung nach Anspruch 1 mittels Integrierens der Gleichung nach Anspruch 2.
  6. Ein System zur Detektion einer Verbrennungsphase eines Motors, aufweisend: einen Motor, der eine Verbrennungsenergie zur Erzeugung von Antriebskraft nutzt; und eine elektronische Steuereinheit (ECU), die einen Verbrennungszeitpunkt detektiert, wobei die ECU die Schritte ausführt: Detektieren einer Verbrennungsphase gemäß dem Kraftstoffeinspritzzeitpunkt mittels Verwendung eines spezifischen Punktes von DHdP, was mittels folgender Wärmefreisetzungsgleichung berechnet wird:
    Figure 00180001
    wobei Pdiff eine Differenz, nämlich Pdiff = P – Pmotoring, zwischen einem gemessenen Zylinderdruck (P) und einem Anlassdruck (Pmotoring) ist.
  7. Das System zur Detektion einer Verbrennungsphase nach Anspruch 6, wobei das DHdP normiert wird durch:
    Figure 00190001
  8. Das System zur Detektion einer Verbrennungsphase nach Anspruch 7, wobei der spezifische Punkt der DHdP, die einen Wert im Bereich von 0% bis 50% aufweist, verwendet wird, um eine Kraftstoffverbrennungsphase zu detektieren.
  9. Das System zur Detektion einer Verbrennungsphase nach Anspruch 8, wobei ein spezifischer Punkt des DHdP, der verwendet wird, um die Kraftstoffverbrennungsphase zu detektieren, ein 40%-Punkt ist.
  10. Das System zur Detektion einer Verbrennungsphase nach Anspruch 6, wobei die ECU das DHdP berechnet, indem sie folgende Schritte ausführt: dQ / dθ = 1 / γ – 1V dP / dθ + γ / γ – 1P dV / dθ Gleichung 1 Gleichung 2
    Figure 00190002
    Gleichung 3
    Figure 00200001
    Gleichung 4
    Figure 00200002
    Gleichung 5
    Figure 00200003
    Berechnen von Gleichungen 2 und 3, indem in der Wärmefreisetzungsgleichung 1 anstelle eines gemessenen Zylinderdrucks (P) ein Anlassdruck (Pmotoring) und eine Druckdifferenz (Pdiff) angewandt werden, die durch eine Verbrennung gebildet wird; Berechnen von Gleichung 4 als ein approximierter Wärmefreisetzungswert, indem in Gleichung 3 eine Wärmefreisetzungsrate aufgrund von dem Anlassdruck (Pmotoring), der einen sehr kleinen Wert aufweist, ignoriert wird; Berechnen von Wärmefreisetzungsgleichung 5 unter Berücksichtigung einer Verbrennungseigenschaft, die in einem Bereich eines oberen Totpunkts gebildet wird, wo eine Volumenänderung klein ist, und Ignorieren eines dV-Faktors in Gleichung 4, der vergleichsweise klein ist; und Berechnen einer Wärmefreisetzung DHdP gemäß der Gleichung nach Anspruch 6 mittels Integrierens der Gleichung nach Anspruch 7.
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