DE102011114109A1

DE102011114109A1 - Systeme und verfahren zum ermitteln einerkurbelwellenposition basierend auf einem indiziertenmittleren effektiven druck (imep)

Info

Publication number: DE102011114109A1
Application number: DE102011114109A
Authority: DE
Inventors: Julian R. Verdejo; Nicholas John Kalweit; John V. Bowman; David S. Mathews; Jeffrey A. Morgan; Tameem K. Assaf; James R. Reeder jun.
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2010-09-29
Filing date: 2011-09-22
Publication date: 2012-04-19
Anticipated expiration: 2031-09-23
Also published as: US20120078485A1; CN102435386A; DE102011114109B4; US9845752B2; CN102435386B

Abstract

Ein System für ein Fahrzeug umfasst ein Filterungsmodul und ein Modul für eine indizierte Arbeit. Das Filterungsmodul erzeugt Motordrehzahlen basierend auf Positionen von Zähnen eines Zahnrades, das mit einer Kurbelwelle rotiert, und basierend auf einem Kurbelwellen-Positionssignal, das durch einen Kurbelwellen-Positionssensor erzeugt wird. Der Kurbelwellen-Positionssensor erzeugt das Kurbelwellen-Positionssignal basierend auf einer Drehung des Zahnrades. Das Modul für die indizierte Arbeit erzeugt eine indizierte Arbeit für einen Verbrennungszyklus eines Zylinders eines Motors basierend auf Quadraten einer ersten und einer zweiten der Motordrehzahlen und gibt die indizierte Arbeit aus.

Description

VERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 61/387,731, die am 29. September 2010 eingereicht wurde. Die Offenbarung der vorstehenden Anmeldung ist hierin in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme eingeschlossen.
GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft Verbrennungsmotoren und insbesondere einen indizierten mittleren effektiven Druck.
HINTERGRUND
Die hierin vorgesehene Hintergrundbeschreibung dient zu dem Zweck, den Kontext der Offenbarung allgemein darzustellen. Sowohl die Arbeit der derzeit genannten Erfinder, in dem Maß, in dem sie in diesem Hintergrundabschnitt beschrieben ist, als auch Aspekte der Beschreibung, die zum Zeitpunkt der Einreichung nicht auf andere Weise als Stand der Technik gelten, sind weder ausdrücklich noch implizit als Stand der Technik gegen die vorliegende Offenbarung zugelassen.
Motorsteuersysteme überwachen eine Kurbelwellenposition. Eine Drehzahl der Kurbelwelle (eine Motordrehzahl) und eine Kurbelwellenbeschleunigung können basierend auf der Kurbelwellenposition ermittelt werden. Lediglich beispielhaft können eine Kraftstoffzufuhr, ein Zündzeitpunkt, eine Drosselöffnung und/oder andere Motorparameter basierend auf der Kurbelwellenposition, der Motordrehzahl und/oder der Beschleunigung gesteuert werden.
Ein System zum Überwachen der Kurbelwellenposition umfasst typischerweise ein Steuermodul (z. B. ein Motorsteuermodul), einen Kurbelwellensensor und ein Zahnrad, das mit einer Kurbelwelle rotiert. Das Zahnrad kann eine Anzahl von N Zähnen aufweisen, und der Kurbelwellensensor kann das Passieren der Zähne überwachen. Der Kurbelwellensensor erzeugt Pulse in einem Kurbelwellen-Positionssignal, wenn die Zähne des Zahnrades den Kurbelwellensensor passieren.
Das Steuermodul ermittelt die Kurbelwellenposition basierend auf den Pulsen in dem Kurbelwellen-Positionssignal. Das Steuermodul kann die Kurbelwellenposition in verschiedenen Kurbelwellen-Rotationsintervallen ermitteln. Als ein Beispiel kann das Steuermodul die Kurbelwellenposition in Intervallen größer als oder gleich 90° der Kurbelwellendrehung ermitteln. Die Auflösung des Kurbelwellen-Positionssignals (z. B. die Anzahl von Abtastwerten pro Kurbelwellenumdrehung) nimmt zu, wenn die Intervalle kleiner werden.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein System für ein Fahrzeug umfasst ein Filterungsmodul und ein Modul für eine indizierte Arbeit. Das Filterungsmodul erzeugt Motordrehzahlen basierend auf Positionen von Zähnen eines Zahnrades, das mit einer Kurbelwelle rotiert, und basierend auf einem Kurbelwellen-Positionssignal, das durch einen Kurbelwellen-Positionssensor erzeugt wird. Der Kurbelwellen-Positionssensor erzeugt das Kurbelwellen-Positionssignal basierend auf einer Drehung des Zahnrades. Das Modul für die indizierte Arbeit erzeugt eine indizierte Arbeit für einen Verbrennungszyklus eines Zylinders eines Motors basierend auf Quadraten einer ersten und einer zweiten der Motordrehzahlen und gibt die indizierte Arbeit aus.
Ein Verfahren umfasst: dass Motordrehzahlen basierend auf Positionen von Zähnen eines Zahnrades, das mit einer Kurbelwelle rotiert, und basierend auf einem Kurbelwellen-Positionssignal erzeugt werden, das durch einen Kurbelwellen-Positionssensor erzeugt wird, dass eine indizierte Arbeit für einen Verbrennungszyklus eines Zylinders eines Motors basierend auf Quadraten einer ersten und einer zweiten der Motordrehzahlen erzeugt wird und dass die indizierte Arbeit ausgegeben wird. Der Kurbelwellen-Positionssensor erzeugt das Kurbelwellen-Positionssignal basierend auf einer Drehung des Zahnrades.
Weitere Anwendungsgebiete der vorliegenden Offenbarung werden anhand der nachstehend vorgesehenen ausführlichen Beschreibung offensichtlich werden. Es versteht sich, dass die ausführliche Beschreibung und die speziellen Beispiele nur zu Darstellungszwecken gedacht sind und den Umfang der Offenbarung nicht einschränken sollen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Offenbarung wird anhand der ausführlichen Beschreibung und der begleitenden Zeichnungen verständlicher werden, wobei:
1–3 Funktionsblockdiagramme von beispielhaften Steuersystemen gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung sind;
4 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Filtermoduls gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist;
5 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Motorverbrennungsmoduls gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist; und
6 ein Flussdiagramm ist, das ein beispielhaftes Verfahrens zum Ermitteln eines indizierten mittleren effektiven Drucks (IMEP) für einen Verbrennungszyklus eines Zylinders eines Motors gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung darstellt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung ist nur beispielhafter Natur und ist in keiner Weise dazu gedacht, die Offenbarung, ihre Anwendungsmöglichkeit oder Verwendungen einzuschränken. Zu Zwecken der Klarheit werden die gleichen Bezugszeichen in den Zeichnungen verwendet, um ähnliche Elemente zu identifizieren. Wie hierin verwendet, sollte die Formulierung A, B und/oder C derart ausgelegt werden, dass sie ein logisches (A oder B oder C) unter Verwendung eines nicht exklusiven logischen Oders bedeutet. Es versteht sich, dass Schritte innerhalb eines Verfahrens in unterschiedlicher Reihenfolge ausgeführt werden können, ohne die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu verändern.
Wie hierin verwendet, kann sich der Ausdruck Modul auf einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC); auf einen elektronischen Schaltkreis; auf einen Schaltkreis der Schaltungslogik; auf ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA); auf einen Prozessor (gemeinsam genutzt, fest zugeordnet oder als Gruppe), der einen Code ausführt; auf andere geeignete Komponenten, welche die beschriebene Funktionalität bereitstellen; oder auf eine Kombination einiger oder aller von den vorstehenden Gegenständen beziehen, wie beispielsweise bei einem Ein-Chip-System, ein Teil von diesen sein oder diese umfassen. Der Ausdruck Modul kann einen Speicher umfassen (gemeinsam genutzt, fest zugeordnet oder als Gruppe), der einen Code speichert, der durch den Prozessor ausgeführt wird.
Der Ausdruck Code, wie er vorstehend verwendet wird, kann eine Software, eine Firmware und/oder einen Mikrocode umfassen, und er kann sich auf Programme, Routinen, Funktionen, Klassen und/oder Objekte beziehen. Der Ausdruck gemeinsam genutzt, wie er vorstehend verwendet wird, bedeutet, dass ein Teil des Codes oder der gesamte Code von mehreren Modulen unter Verwendung eines einzelnen (gemeinsam genutzten) Prozessors ausgeführt werden kann. Zusätzlich kann ein Teil des Codes oder der gesamte Code mehrerer Module durch einen einzelnen (gemeinsam genutzten) Speicher gespeichert werden. Der Ausdruck Gruppe, wie er vorstehend verwendet wird, bedeutet, dass ein Teil des Codes oder der gesamte Code eines einzelnen Moduls unter Verwendung einer Gruppe von Prozessoren ausgeführt werden kann. Zusätzlich kann ein Teil des Codes oder der gesamte Code eines einzelnen Moduls unter Verwendung einer Gruppe von Speichern gespeichert werden.
Die hierin beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren können durch ein oder mehrere Computerprogramme implementiert werden, die durch einen oder mehrere Prozessoren ausgeführt werden. Die Computerprogramme umfassen durch einen Prozessor ausführbare Anweisungen, die auf einem nicht flüchtigen, zugreifbaren, computerlesbaren Medium gespeichert sind. Die Computerprogramme können auch gespeicherte Daten umfassen. Nicht einschränkende Beispiele des nicht flüchtigen, zugreifbaren, computerlesbaren Mediums sind ein nicht flüchtiger Speicher, ein magnetischer Speicher und ein optischer Speicher.
Ein Kurbelwellen-Positionssensor erzeugt Pulse, wenn Zähne eines Rades mit N Zähnen den Kurbelwellen-Positionssensor passieren. Das Rad mit N Zähnen rotiert mit einer Kurbelwelle des Motors. Ein Steuermodul, wie beispielsweise ein Motorsteuermodul (ECM), empfängt die Pulse und ermittelt eine Drehzahl der Kurbelwelle basierend auf der Dauer zwischen zwei Pulsen und dem Rotationsabstand zwischen den Zähnen, die den zwei Pulsen zugeordnet sind. Eine Drehzahl, die basierend auf einer Zeitdauer zwischen zwei Pulsen ermittelt wird, die durch eine Rotationsdistanz größer als oder gleich 90° separiert sind, kann als eine Drehzahl mit geringer Auflösung bezeichnet werden. Eine Drehzahl, die basierend auf einer Zeitdauer zwischen zwei Pulsen ermittelt wird, die durch eine Rotationsdistanz von weniger als 90° separiert sind, kann als eine Drehzahl mit hoher Auflösung bezeichnet werden.
Das Rad mit N Zähnen kann beispielsweise Raum für 60 gleichmäßig beabstandete Zähne aufweisen (d. h. N = 60). Das Rad mit N Zähnen kann 58 Zähne, die ungefähr gleichmäßig beabstandet sind, und eine Lücke aufweisen, in der zwei ungefähr gleichmäßig beabstandete Zähne fehlen. Dementsprechend kann ein gegebener Punkt (z. B. eine Kante) jedes der Zähne (einschließlich der fehlenden Zähne) durch eine Rotationsdistanz von ungefähr 6° separiert sein (360°/60 = 6°). Die Rotationsdistanz zwischen dem gegebenen Punkt aufeinander folgender Zähnen kann jedoch variieren. Mit anderen Worten kann eine Schwankung in der Rotationsdistanz zwischen einem gegebenen Punkt zweier aufeinander folgender Zähne existieren. Die Schwankung kann beispielsweise durch Herstellungstoleranzen, einer Schwankung von Teil zu Teil, einer Abnutzung und/oder durch eine oder mehrere andere Quellen verursacht sein.
Das ECM lernt selektiv die Rotationsdistanz zwischen jedem Paar aufeinander folgender Zähne des Rades mit N Zähnen. Basierend auf den gelernten Distanzen und der Zeitdauer zwischen den Pulsen in dem Kurbelwellen-Positionssignal erzeugt das Steuermodul ein Motordrehzahlsignal. Das ECM wendet auch einen Filter auf das Motordrehzahlsignal an. Das Motordrehzahlsignal entspricht der momentanen Motordrehzahl bei einer gegebenen Kurbelwellenposition.
Das ECM der vorliegenden Offenbarung ermittelt eine indizierte Arbeit für einen Verbrennungszyklus eines Zylinders basierend auf Quadraten von zwei oder mehr momentanen Motordrehzahlen bei vorbestimmten Kurbelwellenpositionen des Verbrennungszyklus. Das ECM ermittelt einen indizierten mittleren effektiven Druck (IMEP) für den Verbrennungszyklus des Zylinders basierend auf der indizierten Arbeit. Das ECM kann den IMEP beispielsweise verwenden, um zu ermitteln, ob eine Fehlzündung in dem Zylinder aufgetreten ist, um eine Kraftstoffzufuhr für den Zylinder während eines zukünftigen Verbrennungszyklus einzustellen, um einen Zündzeitpunkt während eines zukünftigen Verbrennungszyklus des Zylinders einzustellen und/oder um eine oder mehrere andere Maßnahmen zu ergreifen.
Nun auf 1 Bezug nehmend, ist ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Motorsystems 100 dargestellt. Ein Motor 102 erzeugt ein Drehmoment für ein Fahrzeug. Luft wird durch einen Einlasskrümmer 104 in den Motor 102 eingelassen. Die Luftströmung in den Motor 102 kann durch ein Drosselventil 106 variiert werden. Ein Drossel-Aktuatormodul 108 (z. B. ein elektronischer Drosselcontroller) steuert das Öffnen des Drosselventils 106, Eine oder mehrere Kraftstoffeinspritzeinrichtungen, wie beispielsweise eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung 110, vermischen Kraftstoff mit der Luft, um ein verbrennbares Luft/Kraftstoff-Gemisch zu bilden. Ein Kraftstoff-Aktuatormodul 112 steuert die Kraftstoffeinspritzeinrichtung(en).
Ein Zylinder 114 weist einen Kolben (nicht gezeigt) auf, der mit einer Kurbelwelle 118 gekoppelt ist. Obwohl der Motor 102 derart dargestellt ist, dass er nur den Zylinder 114 aufweist, kann der Motor 102 mehr als einen Zylinder aufweisen. Ein Verbrennungszyklus des Zylinders 114 kann vier Takte aufweisen: einen Einlasstakt, einen Kompressionstakt, einen Ausdehnungstakt und einen Auslasstakt. Ein Verbrennungszyklus umfasst, dass jeder der Zylinder einen Verbrennungszyklus durchläuft.
Während des Einlasstakts wird der Kolben bis zu einer untersten Position abgesenkt, und die Luft und der Kraftstoff können an den Zylinder 114 geliefert werden. Die unterste Position kann als eine untere Totpunktposition (BDC-Position) bezeichnet werden. Während des Kompressionstakts treibt die Kurbelwelle 118 den Kolben in Richtung einer obersten Position, wodurch das Luft/Kraftstoff-Gemisch in dem Zylinder 114 komprimiert wird. Die oberste Position kann als eine obere Totpunktposition (TDC-Position) bezeichnet werden. Eine Zündkerze 120 kann bei verschiedenen Typen von Motoren das Luft/Kraftstoff-Gemisch zünden. Ein Zündfunken-Aktuatormodul 122 steuert die Zündkerze 120.
Die Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemischs treibt den Kolben während des Ausdehnungstakts zurück in Richtung der BDC-Position, wodurch die Kurbelwelle 118 rotierend angetrieben wird. Die Rotationskraft (d. h. das Drehmoment) kann eine Quelle einer komprimierenden Kraft für einen Kompressionstakt eines Verbrennungszyklus eines nächsten Zylinders in einer vorbestimmten Zündreihenfolge sein. Abgas, das aus der Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemischs resultiert, wird während des Auslasstakts aus dem Zylinder 114 ausgestoßen. Ein Nockenwellen-Phasensteller 124 steuert das Öffnen des Einlass- und/oder Auslassventils bzw. der Einlass- und/oder Auslassventile des Zylinders 114. Spezieller steuert der Nockenwellen-Phasensteller 124 die Drehung einer Nockenwelle (nicht gezeigt), um das Öffnen des Einlass- und/oder Auslassventils bzw. der Einlass- und/oder Auslassventile zu steuern. Ein Phasensteller-Aktuatormodul 126 steuert den Nockenwellen-Phasensteller 124.
Ein Kurbelwellen-Positionssensor 130 überwacht ein Rad 132 mit N Zähnen und erzeugt ein Kurbelwellen-Positionssignal 134 basierend auf einer Drehung des Rades 132 mit N Zähnen. Lediglich beispielhaft kann der Kurbelwellen-Positionssensor 130 einen Sensor mit variabler Reluktanz (VR-Sensor) oder einen beliebigen anderen Typ eines Kurbelwellen-Positionssensor umfassen. Das Rad 132 mit N Zähnen rotiert mit der Kurbelwelle 118. Das Rad 132 mit N Zähnen weist Raum für N gleichmäßig beabstandete Zähne auf.
Der Kurbelwellen-Positionssensor 130 erzeugt jedes Mal dann einen Puls in dem Kurbelwellen-Positionssignal 134, wenn ein Zahn des Rades 132 mit N Zähnen (z. B. eine steigende oder fallende Kante des Zahns) den Kurbelwellen-Positionssensor 130 passiert. Dementsprechend kann jeder Puls in dem Kurbelwellen-Positionssignal 134 einer Winkeldrehung der Kurbelwelle 118 um einen Betrag gleich 360° dividiert durch N entsprechen. Lediglich beispielhaft kann das Rad 132 mit N Zähnen Raum für 60 gleichmäßig beabstandete Zähne aufweisen (d. h. N = 60), und jeder Puls in dem Kurbelwellen-Positionssignal 134 kann daher einer Kurbelwellendrehung von ungefähr 6° entsprechen. Bei verschiedenen Implementierungen können einer oder mehrere der N Zähne weggelassen werden. Lediglich beispielhaft können zwei der N Zähne bei verschiedenen Implementierungen weggelassen werden.
Der Motor 102 überträgt ein Drehmoment auf ein Getriebe 140. Das Getriebe 140 kann ein Getriebe vom Handschalttyp, ein Getriebe vom Automatiktyp, ein Getriebe vom Auto-Handschalttyp oder einen beliebigen anderen Typ eines Getriebes umfassen. Das Getriebe 140 kann ein Drehmoment mittels einer Getriebeausgangswelle 142 und eines Endantriebs (nicht gezeigt) auf ein oder mehrere Räder (nicht gezeigt) übertragen.
Obgleich die Rotationsdistanz zwischen aufeinander folgenden Zähnen des Rades 132 mit N Zähnen gleich sein sollte (z. B. 6° in dem vorstehenden Beispiel), können die Rotationsdistanzen zwischen aufeinander folgenden Zähnen variieren. Die Schwankung kann beispielsweise durch Herstellungstoleranzen, eine Schwankung von Teil zu Teil, eine Abnutzung, eine Sensorschwankung und/oder durch eine oder mehrere andere Quellen verursacht sein.
Ein Motorsteuermodul (ECM) 160 lernt selektiv die Distanz zwischen jedem Paar von aufeinander folgenden Zähnen des Rades 132 mit N Zähnen. Basierend auf den gelernten Distanzen und dem Kurbelwellen-Positionssignal 134 erzeugt das ECM 160 ein zweites Kurbelwellen-Positionssignal. Das ECM 160 erzeugt ein Motordrehzahlsignal basierend auf dem zweiten Kurbelwellen-Positionssignal. Das Motordrehzahlsignal bei einer gegebenen Kurbelwellenposition gibt die momentane Motordrehzahl bei der Kurbelwellenposition an.
Das ECM 160 ermittelt eine indizierte Arbeit eines Verbrennungszyklus des Zylinders 114 basierend auf Quadraten von zwei oder mehr momentanen Motordrehzahlen jeweils bei vorbestimmten Kurbelwellenpositionen des Verbrennungszyklus. Das ECM 160 ermittelt den indizierten mittleren effektiven Druck (IMEP) des Verbrennungszyklus des Zylinders 114 basierend auf der indizierten Arbeit und dem Hubraumvolumen des Motors 102.
Basierend auf dem IMEP kann das ECM 160 eine Einzelzylinder-Kraftstoffkorrektur (ICFC) für einen zukünftigen Verbrennungszyklus des Zylinders 114 ermitteln, diagnostizieren, ob eine Motorfehlzündung während des Verbrennungszyklus aufgetreten ist, diagnostizieren, ob eine oder mehrere Störungen vorliegen, und/oder einen Fahrbarkeitsindex (DI) des Kraftstoffs ermitteln. Basierend auf dem IMEP kann das ECM 160 zusätzlich oder alternativ einen oder mehrere Motorbetriebsparameter steuern. Lediglich beispielhaft können die Motorbetriebsparameter eine Nockenwellen-Phaseneinstellung, die auf einem Kurbelwellenwinkel basiert, bei dem 50% des Kraftstoffs in dem Zylinder 114 verbrannt sein werden (CA50), eine Einlass- und/oder Auslassventilbetätigung, einen Zündzeitpunkt und/oder einen oder mehrere andere geeignete Motorbetriebsparameter umfassen. Das ECM 160 kann zusätzlich oder alternativ eine oder mehrere andere geeignete Maßnahmen basierend auf dem IMEP ausführen.
Nun auf 2 Bezug nehmend, ist ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Steuersystems 200 gezeigt. Das Steuersystem 200 umfasst das ECM 160 und den Kurbelwellen-Positionssensor 130. Das ECM 160 umfasst ein Filtermodul 202, das Schätzungen für die (momentane) Kurbelwellenposition, die (momentane) Motordrehzahl und die Kurbelwellenbeschleunigung basierend auf dem Kurbelwellen-Positionssignal 134 erzeugt. Das Filtermodul 202 erzeugt ein Kurbelwellen-Positionssignal 206, ein Motordrehzahlsignal 210 bzw. ein Beschleunigungssignal 214, um die Schätzungen anzugeben. Das Filtermodul 202 kann die Schätzungen beispielsweise unter Verwendung eines Kalman-basierten Filters, eines Tschebyscheff-basierten Filters, eines auf dem Butterworth Typ II basierten Filters oder eines andere geeigneten Filtertyps erzeugen. Das Filtermodul 202 wird nachstehend in Verbindung mit der beispielhaften Ausführungsform von 4 im Detail diskutiert.
Das Kurbelwellen-Positionssignal 206, das Motordrehzahlsignal 210 und/oder das Beschleunigungssignal 214 können an ein oder mehrere andere Module geliefert werden. Die Module können beispielsweise ein Kraftstoffsteuermodul 218, ein Zündungssteuermodul 222, ein Drosselsteuermodul 226, ein Phasensteller-Steuermodul 230, ein Motorverbrennungsmodul 234, ein Fehlzündungsmodul 238, Störungsdetektionsmodule 242 und/oder ein oder mehrere andere geeignete Module umfassen.
Das Motorverbrennungsmodul 234 ermittelt eine Verbrennungsinformation für Verbrennungszyklen des Zylinders des Motors 102 basierend auf dem Kurbelwellen-Positionssignal 206, dem Motordrehzahlsignal 210 und/oder dem Beschleunigungssignal 214. Die Verbrennungsinformation wird gemeinsam durch 244 dargestellt. Lediglich beispielhaft ermittelt das Motorverbrennungsmodul 234 eine indizierte Arbeit für einen Verbrennungszyklus des Zylinders 114 basierend auf Quadraten von zwei oder mehr momentanen Motordrehzahlen jeweils bei vorbestimmten Kurbelwellenpositionen des Verbrennungszyklus. Das Motorverbrennungsmodul 234 ermittelt auch eine indizierte Arbeit für jeden anderen Verbrennungszyklus des Zylinders 114.
Das Motorverbrennungsmodul 234 ermittelt den IMEP für einen Verbrennungszyklus des Zylinders 114 basierend auf der indizierten Arbeit für den Verbrennungszyklus. Das Motorverbrennungsmodul 234 ermittelt den IMEP für den Verbrennungszyklus des Zylinders 114 ferner basierend auf dem Hubraumvolumen des Motors 102. Das Motorverbrennungsmodul 234 ermittelt auch die indizierte Arbeit und den IMEP für jedes Verbrennungsereignis jedes der anderen Zylinder des Motors 102. Das Motorverbrennungsmodul 234 wird nachstehend in Verbindung mit der beispielhaften Ausführungsform von 5 im Detail diskutiert.
Das Fehlzündungsmodul 238 kann eine Fehlzündungsinformation basierend auf dem Kurbelwellen-Positionssignal 206, dem Motordrehzahlsignal 210 und/oder dem Beschleunigungssignal 214 erzeugen. Die Fehlzündungsinformation wird gemeinsam durch 246 dargestellt. Die Verbrennungsinformation 244 und/oder die Fehlzündungsinformation 246 können beispielsweise verwendet werden, um die Kraftstoffzufuhr und/oder deren zeitliche Einstellung, dem Zündfunkenzeitpunkt, das Öffnen des Drosselventils 106, die Einlass- und/oder Auslassventilbetätigung und/oder einen oder mehrere andere Motorbetriebsparameter einzustellen. Lediglich beispielhaft können das Kraftstoffsteuermodul 218, das Zündungssteuermodul 222, das Drosselsteuermodul 226 und das Phasensteller-Steuermodul 230 basierend auf der Verbrennungsinformation 244 und/oder der Fehlzündungsinformation 246 Signale 250, 254, 258 und 262 erzeugen, die an das Kraftstoff-Aktuatormodul 112, das Zündfunken-Aktuatormodul 122, das Drossel-Aktuatormodul 108 bzw. das Phasensteller-Aktuatormodul 126 geliefert werden.
Das Kraftstoff-Aktuatormodul 112 steuert die Kraftstoffeinspritzung und deren zeitliche Einstellung basierend auf dem Signal 250. Das Zündfunken-Aktuatormodul 122 steuert bei Motoren vom Funkenzündungstyp den Zündfunken basierend auf dem Signal 254. Das Drossel-Aktuatormodul 108 steuert das Öffnen des Drosselventils 106 basierend auf dem Signal 258. Das Phasensteller-Aktuatormodul 126 steuert den Nockenwellen-Phasensteller 124 basierend auf dem Signal 262. Das Phasensteller-Aktuatormodul 126 kann auch eines oder mehrere von dem Einlassventilzeitpunkt und der Einlassventildauer, dem Auslassventilzeitpunkt und der Auslassventildauer, einem variablen Ventilhub, einem variablen Ventilzeitpunkt, einer variablen Ventilbetätigung usw. steuern. Die Störungsdetektionsmodule 242 können das Vorhandensein einer oder mehrerer Störungen basierend auf dem Kurbelwellen-Positionssignal 206, dem Motordrehzahlsignal 210, dem Beschleunigungssignal 214, der Verbrennungsinformation 244 und/oder der Fehlzündungsinformation 246 selektiv diagnostizieren.
Nun auf 3 Bezug nehmend, ist ein Funktionsblockdiagramm eines anderen Steuersystems 300 dargestellt. Das Steuersystem 300 umfasst das ECM 160 und einen Speicher 302. Bei verschiedenen Implementierungen kann der Speicher 302 in dem ECM 160 implementiert werden. Das ECM 160 umfasst ein Zeitaufzeichnungsmodul 306, das Filtermodul 202, ein Geschwindigkeitsfestlegungsmodul 310 und ein Positionshistorienmodul 314. Das Positionshistorienmodul 314 umfasst ein Modul 318 für eine konstante Beschleunigung, ein Modul 322 für einen konstanten Ruck und ein Modul 326 für ein exponentielles Abfallen. Der Speicher 302 umfasst Zeitstempelfelder 330, Zahnpositionsfelder 334 und ein Feld 338 für eine konsolidierte Zahnposition.
Das Zeitaufzeichnungsmodul 306 zeichnet Zeitstempel für jeden Puls in dem Kurbelwellen-Positionssignal 134 beispielsweise während eines Kurbelwellen-Verlangsamungsereignisses auf. Die Zeitstempel können während einer Lernprozedur bzgl. der Zähne aufgezeichnet werden. Jeder der Zeitstempel kann einem der Zähne des Rades 132 mit N Zähnen zugeordnet werden. Die Kurbelwellenposition, die Motordrehzahl und/oder die Beschleunigungsinformation können basierend auf den gespeicherten Zeitstempeln erhalten werden.
Die Zeitstempel können in den Zeitstempelfeldern 330 gespeichert werden. Die Zeitstempelfelder 330 können für jeden der N Zähne des Rades 132 mit N Zähnen ein Zeitstempelfeld 330 umfassen, und die Zeitstempel können pro Zahn in dem zugeordneten Zeitstempelfeld 330 gespeichert werden. Auf diese Weise kann ein gegebenes Zeitstempelfeld die Zeitstempel für den zugeordneten Zahn für eine oder mehrere Umdrehungen des Rades 132 mit N Zähnen umfassen. Jeder der N Zeitstempelfelder umfasst M Einträge, mit denen ein Zeitstempel gespeichert wird oder gespeichert werden kann. Jeder der M Einträge ist einem speziellen Motorzyklus zugeordnet (d. h. 2 Umdrehungen des Rades 132 mit N Zähnen) Das Filtermodul 202 kann basierend auf einer Information von dem Zeitaufzeichnungsmodul 306, dem Geschwindigkeitsfestlegungsmodul 310, dem Positionshistorienmodul 314 und/oder dem Speicher 302 betrieben werden. Die Module 218–242 von 2 können ebenso basierend auf einer Information von dem Zeitaufzeichnungsmodul 306, dem Geschwindigkeitsfestlegungsmodul 310, dem Positionshistorienmodul 314 und/oder dem Speicher 302 betrieben werden.
Das Geschwindigkeitsfestlegungsmodul 310 kann verwendet werden, um die Motordrehzahl für eine Lernprozedur bezüglich der Zähne zu steuern. Die Lernprozedur bezüglich der Zähne kann umfassen, dass die Position (z. B. Kurbelwellenwinkelgrade) jedes Zahns des Rades 132 mit N Zähnen ermittelt wird (z. B. eine fallende Kante des Zahns). Die Position jedes Zahns kann verwendet werden, um die Rotationsdistanz zwischen aufeinander folgenden Zähnen zu ermitteln. Das Positionshistorienmodul 314 kann die Lernprozedur bezüglich der Zähne ausführen und die Positionen basierend auf den Zeitstempeln ermitteln, die in den Zeitstempelfeldern 330 gespeichert sind. Die Positionen können jeweils in den Zahnpositionsfeldern 334 gespeichert werden.
Die Zahnpositionsfelder 334 können N Zahnpositionsfelder 334 umfassen, wobei N gleich dem N des Rades 132 mit N Zähnen ist. Jedes der N Zahnpositionsfelder 334 umfasst X Einträge, mit denen eine Kurbelwellenposition gespeichert wird oder gespeichert werden kann. Jeder der X Einträge ist einem speziellen Motorzyklus zugeordnet. Die Positionen können mittels des Moduls 318 für die konstante Beschleunigung, des Moduls 322 für den konstanten Ruck und/oder des Moduls 326 für das exponentielle Abfallen ermittelt werden.
Das Positionshistorienmodul 314 kann die X Positionseinträge jedes der N Zahnpositionsfelder von den Zahnpositionsfeldern 334 mitteln, um N mittlere Positionen zu ermitteln. Jede der N mittleren Positionen entspricht einem Mittelwert der X Positionseinträge, die für den zugeordneten Zahn des Rades 132 mit N Zähnen ermittelt werden. Die N mittleren Positionen können jeweils in einem der N Felder in dem Feld 338 für die konsolidierte Zahnposition gespeichert werden.
Nun auf 4 Bezug nehmend, ist ein Funktionsblockdiagramm einer beispielhaften Implementierung des Filtermoduls 202 dargestellt. Das Filtermodul 202 kann beispielsweise ein Kalmanfilter, ein Butterworth-Typ-II-Filter, ein Tschebyscheff-Filter oder einen anderen geeigneten Filtertyp umfassen. In dem Fall, in dem das Filtermodul 202 ein Kalmanfilter umfasst, kann das Filtermodul 202 einen Zustandsschätzer umfassen, der verwendet wird, um die momentane Kurbelwellenposition, die momentane Motordrehzahl und die (mittlere) Kurbelwellenbeschleunigung zu ermitteln oder zu schätzen.
Es werden Funktionen (z. B. Gleichungen) definiert, welche die Dynamik des Motors 102 beschreiben. Die Funktionen werden verwendet, um Schätzungen von Zustandsvariablen zu erzeugen (z. B. der momentanen Kurbelwellenposition, der momentanen Motordrehzahl und der Kurbelwellenbeschleunigung). Die Schätzungen werden mit gemessenen Werten der Zustandsvariablen verglichen, um jeweils Abweichungssignale zu erzeugen, die zurückgeführt werden, um zukünftige Schätzungen der Zustandsvariablen zu korrigieren. Beispielsweise wird die Abweichung zwischen einer geschätzten und einer gemessenen momentanen Motordrehzahl zurückgeführt, um zukünftige Schätzungen der momentanen Motordrehzahl zu korrigieren.
Das Filtermodul 202 kann ein Positionsfilterungsmodul 402, ein Drehzahlfilterungsmodul 406 und ein Beschleunigungsfilterungsmodul 410 umfassen. Das Positions-, das Drehzahl- und das Beschleunigungsfilterungsmodul 402, 406 und 410 umfassen ein Positions-, Drehzahl- bzw. Beschleunigungsberechnungsmodul 414, 418 bzw. 422. Das Positions-, das Drehzahl- und das Beschleunigungsfilterungsmodul 402, 406 und 410 umfassen auch ein Positions-, ein Drehzahl- bzw. ein Beschleunigungsschätzmodul 426, 430 bzw. 434. Die Ausgaben der Schätzmodule 426, 430 und 434 sind das Kurbelwellen-Positionssignal 206, das Motordrehzahlsignal 210 bzw. das Beschleunigungssignal 214. Das Positions-, das Drehzahl- und das Beschleunigungsfilterungsmodul 402, 406 und 410 können basierend auf einer Information von dem Zeitaufzeichnungsmodul 306, dem Geschwindigkeitsfestlegungsmodul 310, dem Positionshistorienmodul 314 und/oder dem Speicher 302 von 3 betrieben werden.
Das Positionsberechnungsmodul 414 empfängt das Kurbelwellen-Positionssignal 134 von dem Kurbelwellen-Positionssensor 130. Das Positionsberechnungsmodul 414 erzeugt ein zweites Kurbelwellen-Positionssignal 440 basierend auf dem Kurbelwellen-Positionssignal 134. Das Positionsschätzmodul 426 gibt das Kurbelwellen-Positionssignal 206 aus.
Ein Abweichungsmodul 444 erzeugt ein Positionsabweichungssignal 448 basierend auf einer Differenz zwischen dem Kurbelwellen-Positionssignal 206 und dem zweiten Kurbelwellen-Positionssignal 440. Das Positionsabweichungssignal 448 wird zu dem Positionsschätzmodul 426 zurückgeführt, und das Positionsschätzmodul 426 kann das Kurbelwellen-Positionssignal 206 in der Zukunft basierend auf dem Positionsabweichungssignal 448 selektiv anpassen.
Das Drehzahlberechnungsmodul 418 empfängt das Kurbelwellen-Positionssignal 206. Das Drehzahlberechnungsmodul 418 erzeugt ein zweites Motordrehzahlsignal 452 basierend auf dem Kurbelwellen-Positionssignal 206. Das Drehzahlschätzmodul 430 gibt das Motordrehzahlsignal 210 aus.
Ein Abweichungsmodul 456 erzeugt ein Drehzahlabweichungssignal 460 basierend auf einer Differenz zwischen dem Motordrehzahlsignal 210 und dem zweiten Motordrehzahlsignal 452. Das Drehzahlabweichungssignal 460 wird zu dem Drehzahlschätzmodul 430 zurückgeführt, und das Drehzahlschätzmodul 430 kann das Motordrehzahlsignal 210 in der Zukunft basierend auf dem Drehzahlabweichungssignal 460 anpassen.
Das Beschleunigungsberechnungsmodul 418 empfängt das Motordrehzahlsignal 210. Das Beschleunigungsberechnungsmodul 418 erzeugt ein zweites Beschleunigungssignal 464 basierend auf dem Motordrehzahlsignal 210. Das Beschleunigungsschätzmodul 434 gibt das Beschleunigungssignal 214 aus.
Ein Abweichungsmodul 468 erzeugt ein Beschleunigungsabweichungssignal 472 basierend auf einer Differenz zwischen dem Beschleunigungssignal 214 und dem zweiten Beschleunigungssignal 464. Das Beschleunigungsabweichungssignal 472 wird zu dem Beschleunigungsschätzmodul 434 zurückgeführt, und das Beschleunigungsschätzmodul 434 kann das Beschleunigungssignal 214 in der Zukunft basierend auf dem Beschleunigungsabweichungssignal 472 anpassen. Die Motordrehzahlen 210 können durch die Kurbelwellenposition 206 gespeichert werden, beispielsweise in einem Speicher. Die Beschleunigungen 214 und/oder die Kurbelwellenpositionen 206 können ebenso gespeichert werden.
Nun auf 5 Bezug nehmend, ist ein Funktionsblockdiagramm einer beispielhaften Implementierung des Motorverbrennungsmoduls 234 dargestellt. Das Motorverbrennungsmodul 234 kann ein Modul 502 zur Ermittlung einer indizierten Arbeit und ein IMEP-Ermittlungsmodul 506 umfassen.
Das Modul 502 zur Ermittlung der indizierten Arbeit empfängt das Motordrehzahlsignal 210 von dem Filtermodul 202. Das Modul 502 zur Ermittlung der indizierten Arbeit ermittelt eine indizierte Arbeit 510 für einen Verbrennungszyklus des Zylinders 114 basierend auf Quadraten von zwei oder mehr der Motordrehzahlen 210 jeweils bei vorbestimmten Kurbelwellenpositionen des Verbrennungszyklus. Das Modul 502 zur Ermittlung der indizierten Arbeit ermittelt eine indizierte Arbeit 510 für jeden Verbrennungszyklus des Zylinders 114, und es kann eine indizierte Arbeit 510 für jeden Verbrennungszyklus jedes anderen Zylinders des Motors 102 ermitteln.
Gemäß einem ersten Beispiel kann das Modul 502 zur Ermittlung der indizierten Arbeit die indizierte Arbeit 510 für einen Verbrennungszyklus des Zylinders 114 unter Verwendung der Gleichung ermitteln: W = ω 2 / e – ω 2 / s, (1) wobei W die indizierte Arbeit ist, ω_e eine erste Motordrehzahl 210 bei einer ersten vorbestimmten Kurbelwellenposition des Ausdehnungstakts des Verbrennungszyklus des Zylinders 114 ist und ω_s eine zweite Motordrehzahl 210 bei einer zweiten vorbestimmten Kurbelwellenposition des Ausdehnungstakts ist. Die erste vorbestimmte Kurbelwellenposition liegt später in dem Ausdehnungstakt (d. h. weiter entfernt von dem TDC) als die zweite vorbestimmte Kurbelwellenposition. Lediglich beispielhaft können die erste und die zweite vorbestimmte Kurbelwellenposition bei ungefähr 36 Kurbelwellen-Winkelgraden (CAD) nach dem TDC bzw. bei 30 CAD nach dem TDC, ungefähr bei 40 CAD nach dem TDC bzw. bei 20 CAD nach dem TDC oder bei anderen geeigneten Kurbelwellenpositionen liegen. Bei verschiedenen Implementierungen befindet sich die erste vorbestimmte Kurbelwellenposition in dem Kompressionstakt, und die zweite vorbestimmte Kurbelwellenposition liegt nach der ersten vorbestimmten Kurbelwellenposition in dem Ausdehnungstakt.
Gemäß einem zweiten Beispiel kann das Modul 502 zur Ermittlung der indizierten Arbeit die indizierte Arbeit 510 für einen Verbrennungszyklus des Zylinders 114 unter Verwendung der Gleichung ermitteln: W = p·(ω 2 / e – ω 2 / s) + q, (2) wobei W die indizierte Arbeit ist, ω_e eine erste Motordrehzahl 210 bei einer ersten vorbestimmten Kurbelwellenposition des Ausdehnungstakts des Verbrennungszyklus des Zylinders 114 ist, ω_s eine zweite Motordrehzahl 210 bei einer zweiten vorbestimmten Kurbelwellenposition des Ausdehnungstakts ist, p eine vorbestimmte (z. B. kalibrierte) Verstärkung ist und q ein vorbestimmter (z. B. kalibrierter) Offset ist. Die erste vorbestimmte Kurbelwellenposition liegt später in dem Ausdehnungstakt als die zweite vorbestimmte Kurbelwellenposition. Bei verschiedenen Implementierungen befindet sich die erste vorbestimmte Kurbelwellenposition in dem Kompressionstakt, und die zweite vorbestimmte Kurbelwellenposition liegt nach der ersten vorbestimmten Kurbelwellenposition in dem Ausdehnungstakt.
Gleichung (2) kann in Matrixform geschrieben werden als:
Für einen großen Datensatz über Z Verbrennungszyklen kann Gleichung (3) entwickelt werden zu:
Die vorbestimmte Verstärkung (p) und der vorbestimmte Offset (q), die durch das Modul 502 zur Ermittlung der indizierten Arbeit bei der Ermittlung der indizierten Arbeit 510 verwendet werden, können ermittelt werden, indem gemessene Zylinderdruckdaten erfasst werden (unter Verwendung eines in 1 nicht gezeigten Zylinderdrucksensors), in dem die Daten für die Motordrehzahl 210 (ω₁, ω₂, ...) bei verschiedenen Kurbelwinkelpositionen (zumindest e und s) erfasst werden, indem die indizierten Arbeiten (W₁, W₂, ...) basierend auf den gemessenen Zylinderdruckdaten ermittelt werden und indem Gleichung (4) nach der vorbestimmten Verstärkung und dem vorbestimmten Offset aufgelöst wird. Lediglich beispielhaft können die vorbestimmte Verstärkung und der vorbestimmte Offset ermittelt werden, indem Gleichung (4) unter Verwendung einer Analyse mit Regressionsanpassung aufgelöst wird. Sobald die vorbestimmte Verstärkung und der vorbestimmte Offset ermittelt sind, kann das Modul 502 zur Ermittlung der indizierten Arbeit die indizierte Arbeit 510 während des Betriebs des Motors 102 ohne gemessene Zylinderdruckdaten und ohne einen Zylinderdrucksensor ermitteln.
Gemäß einem dritten Beispiel kann das Modul 502 zur Ermittlung der indizierten Arbeit die indizierte Arbeit 510 für einen Verbrennungszyklus des Zylinders 114 unter Verwendung der Gleichung ermitteln: W = (ω 2 / e – ω 2 / s) + (ω 2 / y – ω 2 / x), (5) wobei W die indizierte Arbeit 510 ist, ω_e eine erste Motordrehzahl 210 bei einer ersten vorbestimmten Kurbelwinkelposition des Ausdehnungstakts des Verbrennungszyklus des Zylinders 114 ist, ω_s eine zweite Motordrehzahl 210 bei einer zweiten vorbestimmten Kurbelwellenposition des Ausdehnungstakts ist, ω_y eine dritte Motordrehzahl 210 bei einer dritten vorbestimmten Kurbelwellenposition des Kompressionstakts des Verbrennungszyklus des Zylinders 114 ist und ω_x eine vierte Motordrehzahl 210 bei einer vierten vorbestimmten Kurbelwellenposition des Kompressionstakts ist. Die erste vorbestimmte Kurbelwellenposition liegt später in dem Ausdehnungstakt als die zweite vorbestimmte Kurbelwellenposition, und die vierte vorbestimmte Kurbelwellenposition liegt später in dem Kompressionstakt (d. h. weiter in Richtung des TDC) als die dritte vorbestimmte Kurbelwellenposition. Lediglich beispielhaft können die erste, die zweite, die dritte und die vierte vorbestimmte Kurbelwellenposition bei ungefähr 36 CAD nach TDC, bei ungefähr 30 CAD nach dem TDC, bei ungefähr 60 CAD vor dem TDC bzw. bei ungefähr 24 CAD vor dem TDC liegen.
Gemäß einem vierten Beispiel kann das Modul 502 zur Ermittlung der indizierten Arbeit die indizierte Arbeit 510 für einen Verbrennungszyklus des Zylinders 114 unter Verwendung der Gleichung ermitteln: W = p·(ω 2 / e – ω 2 / s) + q·(ω 2 / y – ω 2 / x) + r, (6) wobei W die indizierte Arbeit 510 ist, ω_e eine erste Motordrehzahl 210 einer ersten vorbestimmten Kurbelwellenposition des Ausdehnungstakts des Verbrennungszyklus des Zylinders 114 ist, ω_s eine zweite Motordrehzahl 210 bei einer zweiten vorbestimmten Kurbelwellenposition des Ausdehnungstakts ist, ω_y eine dritte Motordrehzahl 210 bei einer dritten vorbestimmten Kurbelwellenposition des Kompressionstakts des Verbrennungszyklus des Zylinders 114 ist, ω_x eine vierte Motordrehzahl bei einer vierten vorbestimmten Kurbelwellenposition des Kompressionstakts ist, p und q eine erste bzw. eine zweite vorbestimmte Verstärkung sind und r ein vorbestimmter Offset ist. Die erste vorbestimmte Kurbelwellenposition liegt später in dem Ausdehnungstakt als die zweite vorbestimmte Kurbelwellenposition, und die vierte vorbestimmte Kurbelwellenposition liegt später in dem Kompressionstakt als die dritte vorbestimmte Kurbelwellenposition. Die erste und die zweite vorbestimmte Verstärkung (p und q) und der vorbestimmte Offset (r) können auf eine ähnliche Weise wie diejenige ermittelt werden, die vorstehend in Verbindung mit den Gleichungen (2)–(4) beschrieben ist.
Gemäß einem fünften Beispiel kann das Modul 502 zur Ermittlung der indizierten Arbeit die indizierte Arbeit 510 für einen Verbrennungszyklus des Zylinders 114 unter Verwendung der Gleichung ermitteln: W = p·ω 2 / p + q·ω 2 / q + r·ω 2 / r + s·ω 2 / s + t·ω 2 / t + u·ω 2 / u + v, (7) wobei W die indizierte Arbeit 510 ist, ω_p, ω_q, ω_r, ω_s, ω_t und ω_u eine erste, zweite, dritte, vierte, fünfte und sechste Motordrehzahl 210 bei einer ersten, zweiten, dritten, vierten, fünften bzw. sechsten Kurbelwellenposition des Verbrennungszyklus des Zylinders 114 sind, p, q, r, s, t und u eine erste, zweite, dritte, vierte, fünfte und sechste vorbestimmte Verstärkung sind und v ein vorbestimmter Offset ist. Lediglich beispielhaft können die erste, zweite, dritte, vierte, fünfte und sechste vorbestimmte Kurbelwellenposition bei ungefähr 72 CAD vor dem TDC, bei ungefähr 36 CAD vor dem TDC, bei ungefähr 24 CAD vor dem TDC, bei ungefähr 12 CAD nach dem TDC, bei ungefähr 30 CAD nach dem TDC bzw. ungefähr 36 CAD nach dem TDC liegen. Die erste, zweite, dritte, vierte, fünfte und sechste vorbestimmte Verstärkung (p, q, r, s, t und u) und der vorbestimmte Offset (v) können auf eine ähnliche Weise wie diejenige ermittelt werden, die vorstehend in Verbindung mit den Gleichungen (2)–(4) beschrieben ist. Bei verschiedenen Implementierungen kann das Modul 502 zur Ermittlung der indizierten Arbeit die indizierte Arbeit 510 unter Verwendung einer anderen geeigneten Funktion oder eines anderen geeigneten Kennfeldes ermitteln, das zwei oder mehr Quadrate der Motordrehzahl 210 mit der indizierten Arbeit 510 in Beziehung setzt.
Das IMEP-Ermittlungsmodul 506 ermittelt den IMEP 514 für den Verbrennungszyklus des Zylinders 114 basierend auf der indizierten Arbeit 510 für den Verbrennungszyklus des Zylinders 114. Das IMEP-Ermittlungsmodul 506 kann den IMEP 514 ferner basierend auf einem Hubraumvolumen des Motors 102 ermitteln. Lediglich beispielhaft kann das IMEP-Ermittlungsmodul 506 den IMEP 514 gleich der indizierten Arbeit 510 für den Verbrennungszyklus dividiert durch das Hubraumvolumen des Motors 102 setzen. Das Hubraumvolumen des Motors 102 ist ein vorbestimmter Wert, der in einem Speicher gespeichert werden kann. Während der IMEP 514 anhand der indizierten Arbeit 510 ermittelt wird, die speziell für das Verbrennungsereignis des Zylinders 114 ermittelt wird, kann der IMEP 514 als ein absoluter IMEP und nicht als ein relativer IMEP, der relativ zu anderen Zylindern des Motors 102 ermittelt wird, bezeichnet werden. Wie vorstehend festgestellt wurde, kann das ECM 160 eine oder mehrere Maßnahmen basierend auf dem IMEP 514 ausführen.
Nun auf 6 Bezug nehmend, ist ein Flussdiagramm dargestellt, das ein beispielhaftes Verfahren 600 zum Ermitteln des IMEP 514 für einen Verbrennungszyklus des Zylinders 114 zeigt. Die Steuerung beginnt mit 604, wo die Steuerung die Motordrehzahlen 210 bei verschiedenen Kurbelwellenpositionen während des Verbrennungszyklus des Zylinders 114 erzeugt.
Bei 608 ermittelt die Steuerung die indizierte Arbeit 510 des Verbrennungszyklus des Zylinders 114 basierend auf den Quadraten von zwei oder mehr der Motordrehzahl 210 jeweils bei vorbestimmten Kurbelwellenpositionen des Verbrennungszyklus. Lediglich beispielhaft kann die Steuerung die indizierte Arbeit 510 unter Verwendung der Gleichung (1), (2), (5), (6), (7) oder einer anderen geeigneten Funktion ermitteln, welche die Quadrate der Motordrehzahlen 210 mit der indizierten Arbeit 510 in Beziehung setzt. Die Steuerung ermittelt bei 612 den IMEP 514 des Verbrennungszyklus des Zylinders 114 basierend auf der indizierten Arbeit 510 des Verbrennungszyklus. Die Steuerung kann den IMEP 514 des Verbrennungszyklus ferner basierend auf dem Hubraumvolumen des Motors 102 ermitteln. Die Steuerung kann eine oder mehrere Maßnahmen basierend auf dem IMEP 514 ergreifen.
Die breiten Lehren der Offenbarung können in einer Vielzahl von Formen implementiert werden. Während diese Offenbarung spezielle Beispiele aufweist, soll der wahre Umfang der Offenbarung daher nicht auf diese beschränkt sein, da andere Modifikationen für den erfahrenen Praktiker nach einem Studium der Zeichnungen, der Beschreibung und der nachfolgenden Ansprüche offensichtlich werden.

Claims

Verfahren, das umfasst, dass: Motordrehzahlen basierend auf Positionen von Zähnen eines Zahnrades, das mit einer Kurbelwelle rotiert, und basierend auf einem Kurbelwellen-Positionssignal erzeugt werden, das durch einen Kurbelwellen-Positionssensor erzeugt wird, wobei der Kurbelwellen-Positionssensor das Kurbelwellen-Positionssignal basierend auf einer Drehung des Zahnrades erzeugt; eine indizierte Arbeit für einen Verbrennungszyklus eines Zylinders eines Motors basierend auf Quadraten einer ersten und einer zweiten der Motordrehzahlen erzeugt wird; und die indizierte Arbeit ausgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass die indizierte Arbeit unter Verwendung der Gleichung festgelegt wird: W = ω 2 / e – ω 2 / s wobei W die indizierte Arbeit ist, ω_e eine erste der Motordrehzahlen bei einer ersten vorbestimmten Kurbelwellenposition des Ausdehnungstakts des Verbrennungszyklus des Zylinders ist, ω_s eine zweite der Motordrehzahlen bei einer zweiten vorbestimmten Kurbelwellenposition des Verbrennungszyklus ist und wobei die erste vorbestimmte Kurbelwellenposition in dem Verbrennungszyklus später liegt als die zweite vorbestimmte Kurbelwellenposition.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass die indizierte Arbeit unter Verwendung der Gleichung festgelegt wird: W = p·(ω 2 / e – ω 2 / s) + q wobei W die indizierte Arbeit ist, ω_e eine erste der vorbestimmten Motordrehzahlen bei einer ersten vorbestimmten Kurbelwellenposition des Ausdehnungstakts des Verbrennungszyklus des Zylinders ist, ω_s die zweite der Motordrehzahlen bei einer zweiten vorbestimmten Kurbelwellenposition des Verbrennungszyklus ist, p eine vorbestimmte Verstärkung ist, q ein vorbestimmter Offset ist und wobei die erste vorbestimmte Kurbelwellenposition in dem Verbrennungszyklus später liegt als die zweite vorbestimmte Kurbelwellenposition.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass die indizierte Arbeit unter Verwendung der Gleichung festgelegt wird: W = (ω 2 / e – ω 2 / s) + (ω 2 / y – ω 2 / x) wobei W die indizierte Arbeit ist, ω_e eine erste der Motordrehzahlen bei einer ersten vorbestimmten Kurbelwellenposition des Ausdehnungstakts des Verbrennungszyklus des Zylinders ist, ω_s eine zweite der Motordrehzahlen bei einer zweiten vorbestimmten Kurbelwellenposition des Ausdehnungstakts ist, ω_y eine dritte der Motordrehzahlen bei einer dritten vorbestimmten Kurbelwellenposition des Kompressionstakts des Verbrennungszyklus des Zylinders ist, ω_x eine vierte der Motordrehzahlen bei einer vierten vorbestimmten Kurbelwellenposition des Kompressionstakts ist, wobei die erste vorbestimmte Kurbelwellenposition in dem Ausdehnungstakt später liegt als die zweite vorbestimmte Kurbelwellenposition und die vierte vorbestimmte Kurbelwellenposition in dem Kompressionstakt später liegt als die dritte vorbestimmte Kurbelwellenposition.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass die indizierte Arbeit unter Verwendung der Gleichung festgelegt wird: W = p·(ω 2 / e – ω 2 / s) + q·(ω 2 / y – ω 2 / x) + r wobei W die indizierte Arbeit ist, ω_e eine erste der Motordrehzahlen bei einer ersten vorbestimmten Kurbelwellenposition des Ausdehnungstakts des Verbrennungszyklus des Zylinders ist, ω_s die zweite der Motordrehzahlen bei einer zweiten vorbestimmten Kurbelwellenposition des Ausdehnungstakts ist, ω_y eine dritte der Motordrehzahlen bei einer dritten vorbestimmten Kurbelwellenposition des Kompressionstakts des Verbrennungszyklus des Zylinders ist, ω_x eine vierte der Motordrehzahlen bei einer vierten vorbestimmten Kurbelwellenposition des Kompressionstakts ist, p und q eine erste bzw. eine zweite vorbestimmte Verstärkung sind, r ein vorbestimmter Offset ist, wobei die erste vorbestimmte Kurbelwellenposition in dem Ausdehnungstakt später liegt als die zweite vorbestimmte Kurbelwellenposition und die vierte vorbestimmte Kurbelwellenposition in dem Kompressionstakt später liegt als die dritte vorbestimmte Kurbelwellenposition.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass die indizierte Arbeit unter Verwendung der Gleichung festgelegt wird: W = p·ω 2 / p + q· 2 / q + r·ω 2 / r + s·ω 2 / s + t·ω 2 / t + u·ω 2 / u + v wobei W die indizierte Arbeit ist, ω_p, ω_q, ω_r, ω_s, ω_t und ω_u eine erste, zweite, dritte, vierte, fünfte und sechste der Motordrehzahlen bei einer ersten, zweiten, dritten, vierten, fünften bzw. sechsten vorbestimmten Kurbelwellenposition des Verbrennungszyklus des Zylinders sind, p, q, r, s, t und u eine erste, zweite, dritte, vierte, fünfte und sechste vorbestimmte Verstärkung sind und v ein vorbestimmter Offset ist.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass ein indizierter mittlerer effektiver Druck (IMEP) für den Verbrennungszyklus des Zylinders basierend auf der indizierten Arbeit für den Verbrennungszyklus des Zylinders und einem Hubraumvolumen des Motors ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, das ferner umfasst, dass das Auftreten einer Fehlzündung in dem Zylinder basierend auf dem IMEP detektiert wird.
Verfahren nach Anspruch 7, das ferner umfasst, dass das Vorliegen einer Störung in dem Fahrzeug basierend auf dem IMEP diagnostiziert wird.
Verfahren nach Anspruch 7, das ferner umfasst, dass: eine Kraftstoffzufuhr eines zukünftigen Verbrennungszyklus des Zylinders basierend auf dem IMEP selektiv eingestellt wird; ein Zündfunkenzeitpunkt des zukünftigen Verbrennungszyklus des Zylinders basierend auf dem IMEP selektiv eingestellt wird; eine Drosselöffnung basierend auf dem IMEP selektiv eingestellt wird; und/oder das Öffnen eines Einlassventils und/oder eines Auslassventils des Zylinders basierend auf dem IMEP selektiv eingestellt wird.