DE102012214733B4

DE102012214733B4 - Steuersystem und -verfahren zum Verhindern einer stochastischen Frühzündung in einem Motor

Info

Publication number: DE102012214733B4
Application number: DE102012214733.0A
Authority: DE
Inventors: Richard Stephen Davis
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2011-08-23
Filing date: 2012-08-20
Publication date: 2018-02-01
Anticipated expiration: 2032-08-21
Also published as: DE102012214733A1; CN102953796A; CN102953796B; US9127604B2; US20130047956A1

Abstract

Verfahren zum Steuern eines Motors (32), umfassend, dass: ein Prozess zur Verhinderung einer stochastischen Frühzündung (SPI-Verhinderungsprozess) selektiv ausgelöst wird; ein Anforderungssignal (144), das eine Auslösung des SPI-Verhinderungsprozesses angibt, erzeugt wird; und in Ansprechen darauf, dass das Anforderungssignal (144) die Auslösung des SPI-Verhinderungsprozesses angibt: ein Zündfunkenzeitpunkt eines Zylinders (40) für N aufeinanderfolgende Zylinderzündungsereignisse um R Grad nach einer Zündfunkengrenze nach früh verstellt wird, um ein Zündfunkenklopfen kontrolliert auszulösen; der Zündfunkenzeitpunkt des Zylinders (40) für M aufeinanderfolgende Zylinderzündungsereignisse nach den N aufeinanderfolgenden Zylinderzündungsereignissen nach der Zündfunkengrenze nach spät verstellt wird; und eine fette Kraftstoff-Luftladung für die M aufeinanderfolgenden Zylinderzündungsereignisse an den Zylinder (40) geliefert wird, wobei R eine reelle Zahl größer als null ist, N und M ganze Zahlen größer als null sind und die Zündfunkengrenze ein Steuerwert ist, der verwendet wird, um einen Betrag der Zündfunkenverstellung nach früh zum Verhindern eines Zündfunkenklopfens zu begrenzen.

Description

GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft Motorsteuersysteme und -verfahren und insbesondere Motorsteuersysteme und -verfahren zum Verhindern einer stochastischen Frühzündung.
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.
Fahrzeuge weisen einen Antriebsstrang auf, der ein Antriebsdrehmoment erzeugt, das zum des Fahrzeugs verwendet wird. Typischerweise umfasst der Antriebsstrang einen Verbrennungsmotor. Motoren vom Hubkolbentyp erzeugen das Drehmoment, indem ein Luft- und Kraftstoffgemisch (A/F-Gemisch) oder eine Kraftstoff-Luftladung in Zylindern verbrannt wird, um Kolben zwischen einer oberen Totpunktposition (TDC-Position) und einer unteren Totpunktposition (BDC-Position) anzutreiben. Die Hubbewegung der Kolben zwischen der TDC- und der BDC-Position treibt die Drehung einer Kurbelwelle an, die das Antriebsdrehmoment erzeugt. Bei der TDC-Position befindet sich ein Volumen der Verbrennungskammer bei ihrem kleinsten Volumen. Bei der BDC-Position befindet sich das Volumen der Verbrennungskammer bei ihrem größten Volumen.
Die Verbrennung tritt in Verbrennungskammern auf, die durch die Zylinder und die Kolben definiert sind. Bei Motoren mit Funkenzündung (SI-Motoren) wird die Verbrennung durch eine elektrische Entladung oder einen Zündfunken ausgelöst, die bzw. der Energie an die Kraftstoff-Luftladung liefert. Sobald sie ausgelöst ist, setzt sich die Verbrennung entlang einer Flammenfront für eine Zeitdauer fort, während derer der Kolben in Richtung der BDC-Position getrieben wird. Im Allgemeinen wird der Verbrennungszeitpunkt gesteuert, und die Flammenfront wächst auf eine vorhersagbare sowie gesteuerte Weise und verbraucht nahezu den gesamten Kraftstoff in der Kraftstoff-Luftladung. Der Verbrennungszeitpunkt kann durch den Zündfunkenzeitpunkt gesteuert werden, der relativ zu der TDC-Position spezifiziert werden kann. Eine Verstellung des Zündfunkens nach früh bezieht sich im Allgemeinen auf einen Zündfunkenzeitpunkt, der vor der TDC-Position auftritt. Eine Verstellung des Zündfunkens nach spät bezieht sich im Allgemeinen auf einen Zündfunkenzeitpunkt, der nach der TDC-Position auftritt.
Eine anomale Verbrennung ist ein Ausdruck, der im Allgemeinen verwendet wird, um sich auf einen Verbrennungsprozess, bei dem eine Flammenfront durch heiße Oberflächen der Verbrennungskammer entweder vor oder nach der Funkenzündung gestartet werden kann, oder auf einen Prozess zu beziehen, bei dem ein Teil der Kraftstoff-Luftladung oder die gesamte Kraftstoff-Luftladung mit anomal hohen Raten verbraucht werden kann. Anomale Verbrennungsphänomene umfassen eine Teilverbrennung, eine Fehlzündung, ein Klopfen und eine Frühzündung. Das Klopfen ist ein Ausdruck, der verwendet wird, um sich allgemein auf einen anomalen Verbrennungsprozess zu beziehen, bei dem ein Teil eines Endgases außerhalb der sich ausbreitenden Flammenfront spontan zündet. Die spontane Zündung des Endgases, welches das Gemisch aus Kraftstoff, Luft und Restgas umfasst, vor der sich ausbreitenden Flammenfront bewirkt eine schnelle Zunahme in lokalen Drücken und eine Ausbreitung von Druckwellen mit erheblicher Amplitude über die Verbrennungskammer. Das Klopfen wird auch verwendet, um sich auf ein hörbares Geräusch zu beziehen, das durch die Druckwellen erzeugt wird.
Die Frühzündung ist ein Ausdruck, der sich im Allgemeinen auf einen anomalen Verbrennungsprozess bezieht, bei dem die Kraftstoff-Luftladung durch eine andere Quelle als die elektrische Entladung gezündet wird, die durch eine Zündkerze geliefert wird. Wenn die Zündung nach der Funkenzündung erfolgt, wird dies im Allgemeinen als eine Nachzündung bezeichnet. Nach der Zündung entwickelt sich eine turbulente Flamme an jedem Zündungsort, und diese breitet sich auf eine ähnliche Weise wie diejenige aus, die nach der Funkenzündung auftritt.
Ein Typ der Frühzündung wird als eine Oberflächenzündung bezeichnet, die sich im Allgemeinen auf einen anomalen Verbrennungsprozess bezieht, bei dem eine heiße Stelle an den Wänden der Verbrennungskammer die Kraftstoff-Luftladung vor der Ankunft der normalen Flammenfront zündet. Die heißen Stellen können durch ein überhitztes Ventil oder durch eine überhitzte Zündkerze, durch eine Ablagerung in der Verbrennungskammer oder durch eine andere Energiequelle als den Zündfunken erzeugt werden. Die Oberflächenzündung ist oft mit etwas verbunden, das als ein Phänomen mit ”Davonlaufen” (Run-Away-Phänomen) bezeichnet werden kann, bei dem die Frühzündung während aufeinanderfolgender Motorzyklen zunehmend früher erfolgt.
Ein anderer Typ der Frühzündung wird als eine stochastische Frühzündung bezeichnet. Die stochastische Frühzündung kann auch als eine Frühzündung bei niedriger Drehzahl bezeichnet werden, da sie im Allgemeinen bei relativ niedrigen Motordrehzahlen auftritt. Die stochastische Frühzündung ist im Allgemeinen turbogeladenen Motoren zugeordnet, wie beispielsweise Motoren mit Turbolader oder mit Turbokompressor. Die stochastische Frühzündung tritt typischerweise zufälliger als die anderen anomalen Verbrennungsprozesse auf und zeigt nicht die typische Eigenschaft des Phänomens mit Davonlaufen wie die Oberflächenzündung.
Es wurden Steuersysteme zum Steuern der Verbrennung in einem Motor entwickelt. Bei einigen herkömmlichen Verbrennungssteuersystemen wird der Zündfunkenzeitpunkt unter einer Zündfunkengrenze oder einem Zündfunkenschwellenwert gehalten, um ein Auftreten des Klopfens zu verhindern, und/oder während einer Korrekturmaßnahme nach spät verstellt, um eine Intensität eines Auftretens des Klopfens zu beseitigen oder zu verringern. Diese Verbrennungssteuersysteme können jedoch nicht ein Auftreten einer Frühzündung verhindern oder verringern.
In der DE 60 2004 000 849 T2 ist ein Verfahren zum Steuern eines Motors beschrieben, bei dem ein variables Verdichtungsverhältnis des Motors und ein Zündzeitpunkt gesteuert werden. Dabei wird der Zündzeitpunkt von einem vorbestimmten Wert aus nach früh verstellt, bis ein Klopfereignis erfasst wird. In diesem Fall wird der Zündzeitpunkt wieder um einen Betrag nach spät verstellt, welcher der Intensität des Klopfens entspricht.
Die DE 103 92 178 B4 beschreibt ein Verfahren zum Steuern eines Starts eines Verbrennungsmotors. Ein Zündzeitpunkt wird dabei nach spät verstellt, sobald die Motordrehzahl größer als eine Soll-Drehzahl ist, um dadurch die Verbrennungsstabilität zu verbessern.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Steuern eines Motors zu schaffen, mit dem das Auftreten einer Frühzündung im Motor auf zuverlässige Weise verhindert wird.
ZUSAMMENFASSUNG
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Gemäß einer Form sieht die vorliegende Offenbarung ein Steuersystem für einen Motor vor, das ein Zündfunkenmodul und ein Kraftstoffmodul umfasst. Das Zündfunkenmodul verstellt einen Zündfunkenzeitpunkt eines Zylinders für N aufeinanderfolgende Zylinderzündungsereignisse um R Grad nach einer Zündfunkengrenze nach früh, und es verstellt den Zündfunkenzeitpunkt des Zylinders für M aufeinanderfolgender Zylinderzündungsereignisse nach den N aufeinanderfolgenden Zylinderzündungsereignissen nach der Zündfunkengrenze nach spät. Das Kraftstoffmodul liefert eine fette Kraftstoff-Luftladung für die M aufeinanderfolgenden Zylinderzündungsereignisse an den Zylinder. Gemäß dem System ist R eine reelle Zahl größer als null, N und M sind ganze Zahlen größer als null, und die Zündfunkengrenze ist ein Steuerwert, der verwendet wird, um einen Betrag der Zündfunkenverstellung nach früh zum Verhindern eines Zündfunkenklopfens zu begrenzen. Gemäß verschiedenen Merkmalen ist ein Kraftstoff-Luft-Äquivalenzverhältnis der Kraftstoff-Luftladung größer als 1,0 und kleiner als 1,5. Gemäß anderen Merkmalen ist N eine ganze Zahl größer als null und kleiner als drei, und M ist eine ganze Zahl größer als null und kleiner als zwanzig. Gemäß noch anderen Merkmalen ist der Motor ein Motor mit Turbolader oder ein Motor mit Turbokompressor.
Gemäß weiteren Merkmalen umfasst das Steuersystem ferner ein Auslösungsmodul. Das Auslösungsmodul ermittelt, wann eine Motordrehzahl innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt. Gemäß einem verwandten Merkmal verstellt das Zündfunkenmodul den Zündfunkenzeitpunkt für ein erstes der N aufeinanderfolgenden Zylinderzündungsereignisse nach früh, wenn die Motordrehzahl innerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt. Gemäß noch weiteren Merkmalen ermittelt das Auslösungsmodul, wann zumindest eines der folgenden Kriterien erfüllt ist, wonach: (i) ein Motordrehmoment innerhalb eines vorbestimmten ersten Bereichs liegt und (ii) ein Ladedruck innerhalb eines vorbestimmten zweiten Bereichs liegt. Gemäß einem verwandten Merkmal verstellt das Zündfunkenmodul den Zündfunkenzeitpunkt für ein erstes der N aufeinanderfolgenden Zylinderzündungsereignisse nach früh, wenn zumindest eines der Kriterien erfüllt ist.
Gemäß verschiedenen anderen Merkmalen umfasst das Steuersystem ferner ein Detektionsmodul, das detektiert, wann ein stochastisches Frühzündungsereignis in dem Zylinder auftritt. Gemäß einem verwandten Merkmal liefert das Kraftstoffmodul eine fette Kraftstoff-Luftladung für P aufeinanderfolgende Zylinderzündungsereignisse an den Zylinder, wenn das stochastische Frühzündungsereignis detektiert wird, wobei P eine ganz Zahl größer als null ist.
Gemäß verschiedenen anderen Merkmalen beginnen die M aufeinanderfolgenden Zylinderzündungsereignisse bei einem nächsten Zylinderzündungsereignis des Zylinders nach den N aufeinanderfolgenden Zylinderzündungsereignissen. Gemäß noch anderen Merkmalen verstellt das Zündfunkenmodul den Zündfunkenzeitpunkt für weitere N aufeinanderfolgende Zylinderzündungsereignisse für jeden von mehreren übrigen Zylindern, für einen Zylinder nach dem anderen, um R Grad nach der Zündfunkengrenze nach früh. Gemäß einem verwandten Merkmal liefert das Kraftstoffmodul eine weitere fette Kraftstoff-Luftladung für weitere M aufeinanderfolgende Zylinderzündungsereignisse nach den N aufeinanderfolgenden Zylinderzündungsereignissen für jeden der mehreren übrigen Zylinder, für einen Zylinder nach dem anderen.
Gemäß einer anderen Form sieht die vorliegende Offenbarung ein Verfahren zum Steuern eines Motors vor. Das Verfahren umfasst: (a) dass ein Zündfunkenzeitpunkt eines Zylinders für N aufeinanderfolgende Zylinderzündungsereignisse um R Grad nach einer Zündfunkengrenze nach früh verstellt wird, (b) dass der Zündfunkenzeitpunkt des Zylinders für M aufeinanderfolgende Zylinderzündungsereignisse nach den N aufeinanderfolgenden Zylinderzündungsereignissen nach der Zündfunkengrenze nach spät verstellt wird und (c) dass eine fette Kraftstoff-Luftladung für die M aufeinanderfolgenden Zylinderzündungsereignisse an den Zylinder geliefert wird. Gemäß dem Verfahren ist R eine reelle Zahl größer als null, N und M sind ganze Zahlen größer als null, und die Zündfunkengrenze ist ein Steuerwert, der verwendet wird, um einen Betrag der Zündfunkenverstellung nach früh zum Verhindern eines Zündfunkenklopfens zu begrenzen. Gemäß verschiedenen Merkmalen ist ein Kraftstoff-Luft-Äquivalenzverhältnis der Kraftstoff-Luftladung größer als 1,0 und kleiner als 1,5. Gemäß anderen Merkmalen ist N eine ganze Zahl größer als null und kleiner als drei, und M ist eine ganze Zahl größer als null und kleiner als zwanzig. Gemäß noch anderen Merkmalen ist der Motor ein Motor mit Turbolader oder ein Motor mit Turbokompressor.
Gemäß weiteren Merkmalen umfasst das Verfahren ferner: (a) dass ermittelt wird, wann eine Motordrehzahl innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt und (b) dass der Zündfunkenzeitpunkt des Zylinders für ein erstes der N aufeinanderfolgenden Zylinderzündungsereignisse nach früh verstellt wird, wenn die Motordrehzahl innerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt. Gemäß noch weiteren Merkmalen umfasst das Verfahren ferner: (a) dass ermittelt wird, wann zumindest eines der folgenden Kriterien erfüllt ist, wonach: (i) ein Motordrehmoment innerhalb eines vorbestimmten ersten Bereichs liegt und (ii) ein Ladedruck innerhalb eines vorbestimmten zweiten Bereichs liegt, und (b) dass der Zündfunkenzeitpunkt des Zylinders für ein erstes der N aufeinanderfolgenden Zylinderzündungsereignisse nach früh verstellt wird, wenn zumindest eines der Kriterien erfüllt ist. Gemäß noch weiteren Merkmalen umfasst das Verfahren ferner: (a) dass detektiert wird, wann ein stochastisches Frühzündungsereignis in dem Zylinder auftritt, und (b) dass eine fette Kraftstoff-Luftladung für P aufeinanderfolgende Zylinderzündungsereignisse an den Zylinder geliefert wird, wenn das stochastische Frühzündungsereignis detektiert wird, wobei P eine ganze Zahl größer als null ist.
Gemäß verschiedenen anderen Merkmalen beginnen die M aufeinanderfolgenden Zylinderzündungsereignisse bei einem nächsten Zylinderzündungsereignis des Zylinders nach den N aufeinanderfolgenden Zylinderzündungsereignissen. Gemäß noch anderen Merkmalen umfasst das Verfahren ferner: (a) dass der Zündfunkenzeitpunkt für weitere N aufeinanderfolgende Zylinderzündungsereignisse für jeden von mehreren übrigen Zylindern, für einen Zylinder nach dem anderen, um R Grad nach der Zündfunkengrenze nach früh verstellt wird und (b) dass eine weitere fette Kraftstoff-Luftladung für weitere M aufeinanderfolgende Zylinderzündungsereignisse nach den N aufeinanderfolgenden Zylinderzündungsereignissen für jeden der mehreren übrigen Zylinder, für einen Zylinder nach dem anderen, geliefert wird.
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 ein Funktionsblockdiagramm ist, das ein beispielhaftes Fahrzeugsystem für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt;
2 ein Funktionsblockdiagramm ist, das ein beispielhaftes Motorsystem und Motorsteuersystem gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt;
3 ein Funktionsblockdiagramm ist, das ein beispielhaftes Frühzündungsmodul gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt; und
4–5 Flussdiagramme sind, die ein beispielhaftes Verfahren zum Steuern einer stochastischen Frühzündung in einem Motor gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellen.
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); einen elektronischen Schaltkreis; einen Schaltkreis der Schaltungslogik; ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA); einen Prozessor (gemeinsam genutzt, fest zugeordnet oder als Gruppe), der einen Code ausführt; andere geeignete Komponenten, welche die beschriebene Funktionalität bereitstellen; oder eine Kombination einiger oder aller von den vorstehenden Gegenständen, wie beispielsweise bei einem Ein-Chip-System, beziehen, 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 oder einer Gruppe von Ausführungsmaschinen ausgeführt werden kann. Beispielsweise können mehrere Kerne und/oder Zweige eines Prozessors als Ausführungsmaschinen bezeichnet werden. Bei verschiedenen Implementierungen können die Ausführungsmaschinen über einen Prozessor, über mehrere Prozessoren und über Prozessoren an mehreren Orten gruppiert werden, beispielsweise als mehrere Server in einer parallelen Verarbeitungsanordnung. 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.
Frühzündungsphänomene können entweder deterministisch oder nichtdeterministisch (d. h. stochastisch) sein. Eine deterministische Frühzündung wird von einem Fachmann als eine klassische Frühzündung an einer heißen Stelle bezeichnet, und sie bezieht sich im Allgemeinen auf Frühzündungsereignisse, bei denen die Verbrennung ausgehend von einer gegebenen Startbedingung oder von einem gegebenen Anfangszustand im Wesentlichen auf dieselbe Weise voranschreitet. Anders ausgedrückt bezieht sich die deterministische Frühzündung im Allgemeinen auf eine nicht zufällige Frühzündung. Im Gegensatz dazu bezieht sich eine stochastische Frühzündung (SPI) im Allgemeinen auf Frühzündungsereignisse, bei denen die Verbrennung basierend auf zumindest einem Zufallselement unterschiedlich voranschreitet.
Die Beobachtung von SPI-Ereignissen gibt an, dass die SPI in der Form von zufälligen Frühzündungsereignissen ohne Davonlaufen auftritt. Die Beobachtungen von SPI-Ereignissen geben ferner an, dass die SPI häufiger bei aufgeladenen Motoren auftreten kann, beispielsweise bei Motoren mit Turbolader und bei Motoren mit Turbokompressor, bei denen mittlere spezifische Effektivdrücke von 20 bar und mehr erreicht werden. Die SPI ist hauptsächlich ein Phänomen bei niedriger Drehzahl und tritt im Allgemeinen bei Motordrehzahlen innerhalb eines Bereichs einer niedrigsten Drehzahl auf, bei der ein Spitzendrehmoment erzeugt wird, beispielsweise zwischen ungefähr fünfzehnhundert und zweitausend Umdrehungen pro Minute. Die SPI kann jedoch auch mit einer verringerten Häufigkeit bei höheren Motordrehzahlen auftreten.
Typischerweise tritt die SPI mit sehr geringen Häufigkeiten von ungefähr einem Ereignis bei mehreren tausend Motorzyklen auf (d. h. mit Hundertsteln eines Prozents). SPI-Ereignisse können jedoch relativ schwerwiegend sein, insbesondere bei aufgeladenen Motoren. Beispielsweise kann die SPI Zylinderspitzendrücke, die bis zu zweimal höher als die nominellen Spitzendrücke oder noch größer sind (z. B. 200 bar oder mehr), und Drücke bewirken, bei denen die Toleranzgrenze der Motorkomponenten im Wesentlichen erreicht wird. Übermäßige Spitzendrücke können aufgrund von verschiedenen Faktoren auftreten. Beispielsweise ist in einem Betriebszustand mit hoher Aufladung mehr Energie in dem Zylinder verfügbar als in einem selbstsaugenden Motorzustand. Eine Basis-Verbrennungsphasenlage ist in dem Betriebszustand mit hoher Aufladung weiter nach spät verstellt, und eine zu weit nach früh verstellte Phasenlage in SPI-Zyklen kann zu übermäßigen Spitzenzylinderdrücken führen. Eine Motorbeschädigung, typischerweise eine Kolbenbeschädigung kann aufgrund von relativ wenigen SPI-Ereignissen auftreten.
Die SPI tritt letztlich infolge von Wechselwirkungen zwischen verschiedenen Betriebsparametern auf, welche die Zylindertemperatur, den Zylinderdruck, das Kraftstoff-Luft-Äquivalenzverhältnis und die Chemie der Kraftstoff-Luftladung umfassen. Die genauen Wechselwirkungen sind jedoch bisher nicht gut verstanden. Gemäß einer Theorie trifft flüssiger Kraftstoff auf die Wände der Verbrennungskammer und vermischt sich mit Schmieröl, das an den Wanden vorhanden ist, um ein Kraftstoff-Ölgemisch zu erzeugen. Die Kraftstoff-Ölgemische sammeln sich an den Wänden der Verbrennungskammer und in Spalten an, wie beispielsweise in einem Spalt am Feuersteg, einem Spalt an der Kopfdichtung und/oder in ähnlichen Spalten des Kolbens. Wenn die Ansammlung ein Schwellenwertniveau erreicht, kann ein Teil des Gemischs die Verbrennungsgase erreichen und zu einer Quelle eines Frühzündungsereignisses werden. Das Frühzündungsereignis kann zu einer nach früh verstellten Verbrennungsphasenlage führen, die zu hohen Spitzen-Zylinderdrücken und häufig zu einem Klopfen mit hoher Amplitude führt. Zusätzlich kann die Luftströmung das Kraftstoff-Ölgemisch von den relativ kalten Wänden der Verbrennungskammer der Spalte zu den bezogen auf diese heißeren Wänden bewegen oder transportieren, die in der Nähe des Zentrums der Verbrennungskammer angeordnet sind, wodurch eine gasförmige heiße Stelle erzeugt wird, an der eine Oberflächenzündung auftreten kann. Wenn sowohl die Transportphänomene als auch die Temperaturverteilungsphänomene Schwellenwertniveaus überschreiten, kann anschließend ein SPI-Ereignis auftreten.
Die Variabilität der Transportphänomene und der Temperaturverteilungsphänomene kann die sporadische oder zufällige Natur der SPI bewirken. Beobachtungen haben ferner gezeigt, dass für verschiedene Zündungsereignisse nach einem anfänglichen SPI-Ereignis ein Anzahl von Tropfen des Kraftstoff-Ölgemischs und/oder abgelöste Rußablagerungen in der Kammer bleiben können und zu einer Quelle von zusätzlichen Frühzündungsereignissen werden können. Dieses Phänomen kann eine Neigung der SPI-Ereignisse erklären, in Clustern mit alternierendem Zyklusverhalten aufzutreten.
Die vorliegende Offenbarung sieht ein Steuersystem und ein Verfahren vor, die das Auftreten der SPI in einem Motor verringern können. Das Steuersystem führt selektiv einen SPI-Verhinderungsprozess aus, um eine SPI zu verhindern, die ansonsten periodisch auftreten kann. Das Steuersystem führt ferner selektiv einen SPI-Reaktionsprozess aus, wenn ein SPI-Ereignis detektiert wird, um zusätzliche SPI-Ereignisse zu verhindern, die ansonsten infolge des detektierten SPI-Ereignisses auftreten können. Der SPI-Verhinderungsprozess wird periodisch unter Motorbetriebsbedingungen ausgeführt, bei denen typischerweise eine SPI auftreten würde, und ein Zündfunkenklopfen kann auf eine kontrollierte Weise ausgelöst werden. Während einer ersten Zeitdauer des SPI-Verhinderungsprozesses verstellt ein Zündfunkenmodul einen Zündfunkenzeitpunkt eines Zylinders für eine vorbestimmte Anzahl von aufeinanderfolgenden Zylinderzündungsereignissen nach einer Zündfunkengrenze nach früh. An einem Ende der ersten Zeitdauer liefert ein Kraftstoffmodul ein fettes A/F-Gemisch für eine nächste vorbestimmte Anzahl von aufeinanderfolgenden Zylinderzündungsereignissen an den Zylinder. Indem der Zündfunkenzeitpunkt nach früh verstellt wird, löst das Zündfunkenmodul ein Zündfunkenklopfen aus, das beliebige Kraftstoff-Ölablagerungen und/oder Rußablagerungen ablöst, die in dem Zylinder vorhanden sind, bevor sich diese bis zu einem Schwellenwertniveau ansammeln. Indem anschließend eine fette Kraftstoff-Luftladung für ein oder mehrere Zylinderzündungsereignisse geliefert wird, unterdrückt das Kraftstoffmodul die SPI für beliebige verbleibende, abgelöste Kraftstoff-Ölablagerungen, bis diese aus der Verbrennungskammer entfernt sind. Beobachtungen geben an, dass die Anreicherung mit Kraftstoff die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten der SPI verringern kann, da die Ladungstemperatur durch die erhöhte Verdampfungswärme verringert wird.
Unter spezieller Bezugnahme auf 1 stellt ein Funktionsblockdiagramm ein beispielhaftes Fahrzeugsystem 10 für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Offenbarung dar. Das Fahrzeugsystem 10 umfasst einen Antriebsstrang 12, der ein oder mehrere Räder 14 des Fahrzeugs antreibt. Der Antriebsstrang 12 umfasst ein Motorsystem 16, ein Getriebesystem 18 und einen Endantrieb 20. Das Motorsystem 16 erzeugt ein Antriebsdrehmoment, das auf das Getriebe 18 übertragen wird. Das Getriebesystem 18 nimmt das Antriebsdrehmoment auf, das durch das Motorsystem 16 erzeugt wird, und überträgt das Antriebsdrehmoment bei einem von mehreren Übersetzungsverhältnissen auf den Endantrieb 20. Der Endantrieb 20 koppelt das Getriebesystem 18 mit den Antriebsrädern 14. Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf herkömmliche Antriebsstränge oder Hybridantriebsstränge beschränkt. Die vorliegende Offenbarung ist auch nicht auf Antriebsstränge mit einer speziellen Konstruktion oder Endantriebe eines speziellen Typs beschränkt. Beispielsweise kann der Antriebsstrang 12 eine Konstruktion mit Vorderradantrieb, eine Konstruktion mit Hinterradantrieb oder eine Konstruktion mit Allradantrieb aufweisen. Die vorliegende Offenbarung ist auch nicht auf Getriebesysteme eines speziellen Typs beschränkt. Das Getriebesystem 18 kann beispielsweise ein Automatikgetriebe oder ein Handschaltgetriebe oder ein Getriebe mit einem kontinuierlich variablen Antriebsverhältnis (CVT) umfassen.
Unter spezieller Bezugnahme auf 2 stellt ein Funktionsblockdiagramm eine beispielhafte Implementierung des Motorsystems 16 in einem Motorsteuersystem 30 gemäß der vorliegenden Offenbarung dar. Das Motorsystem 16 umfasst einen Verbrennungsmotor (ICE) 32, der ein Antriebsdrehmoment erzeugt, das zum Antreiben des Fahrzeugs verwendet wird. Bei verschiedenen Implementierungen kann das Motorsystem 16 ein Hybridmotorsystem sein, das einen Elektromotor 34 umfasst, der ein Antriebsdrehmoment erzeugt, das allein oder in Kombination mit dem Drehmoment verwendet wird, das durch den ICE 32 erzeugt wird, um das Fahrzeug anzutreiben. Der ICE 32 ist ein Motor mit Funkenzündung (SI-Motor) vom Hubkolbentyp, der eine Kraftstoff-Luftladung in einem oder mehreren Zylindern verbrennt. Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf SI-Motoren einer speziellen Konfiguration beschränkt. Beispielsweise kann der ICE 32 eine Konfiguration vom V-Typ oder eine Reihenkonfiguration aufweisen. Der ICE 32 kann ein selbstsaugender Motor oder ein aufgeladener Motor sein. Zu Beispielzwecken ist der ICE 32 als ein aufgeladener Motor mit vier Zylindern 40 dargestellt, die in einer Reihenkonfiguration angeordnet sind. Kolben 42 führen in den Zylindern 40 eine Hubbewegung aus und treiben die Drehung einer Kurbelwelle 44 an. Obgleich vier Zylinder 40 dargestellt sind, ist einzusehen, dass der ICE 32 weniger oder zusätzliche Zylinder aufweisen kann.
Der ICE 32 weist ein Einlasssystem 50, ein Kraftstoffsystem 52, ein Zündungssystem 54, einen Ventiltrieb 56 und ein Auslasssystem 58 auf. Das Einlasssystem 50 steuert eine Luftmassenströmung (MAF) der Luft, die in den ICE 32 eintritt, und verteilt die Luft auf die Zylinder 40. Das Einlasssystem 50 kann einen Luftfilter 60, einen Kompressor 62, einen Ladeluftkühler oder Zwischenkühler 64, eine Drossel 66 und einen Einlasskrümmer 68 umfassen. Der Luftfilter 60 filtert die Einlassluft. Der Kompressor 62 nimmt die gefilterte Luft auf und komprimiert die gefilterte Luft, wodurch eine komprimierte Luftladung an den Zwischenkühler 64 geliefert wird. Bei verschiedenen Implementierungen kann der Kompressor 62 ein Teil eines Turbokompressors oder eines Turboladers sein. Als ein Kompressor eines Turbokompressors kann der Kompressor 62 beispielsweise mittels eines Riemen- oder eines Kettenantriebs durch die Kurbelwelle 44 angetrieben werden.
Zu Beispielzwecken ist der Kompressor 62 als ein Kompressor eines Turboladers dargestellt, und er wird durch eine Turbine 70 drehend angetrieben, die in dem Abgassystem 58 angeordnet ist. Die Turbine 70 wird durch eine Abgasströmung drehend angetrieben. Die Abgasströmung, die an die Turbine geliefert wird, kann durch ein Ladedruck-Regelventil (nicht gezeigt) gesteuert werden. Auf diese Weise kann das Ladedruck-Regelventil einen Betrag der Aufladung, die durch den Kompressor 62 geliefert wird, oder einen Ladedruck steuern. Die Kompression der Luft erzeugt Wärme, welche die Temperatur der komprimierten Luftladung über die Temperatur der Einlassluft erhöht. Die komprimierte Luftladung kann auch Wärme aus anderen Wärmequellen aufnehmen, wie beispielsweise von dem Abgas. Der Zwischenkühler 64 kühlt die komprimierte Luftladung und liefert eine gekühlte komprimierte Luftladung an die Drossel 66. Die Drossel 66 steuert eine Strömungsrate der gekühlten komprimierten Luftladung zu dem Einlasskrümmer 68. Der Einlasskrümmer 68 verteilt die Luft auf die Zylinder 40.
Das Kraftstoffsystem 52 liefert Kraftstoff an den ICE 32. Das Kraftstoffsystem 52 kann eine Kraftstofftankbaugruppe (nicht gezeigt) umfassen, die unter Druck stehenden Kraftstoff an eine oder mehrere Kraftstoffeinspritzeinrichtungen liefert, die eine Kraftstoffmenge steuern, die an den ICE 32 geliefert wird. Bei verschiedenen Implementierungen, wie beispielsweise bei Implementierungen mit Zentralpunkteinspritzung und Mehrpunkteinspritzung, können die Kraftstoffeinspritzeinrichtungen den Kraftstoff stromaufwärts der Zylinder 40 in das Einlasssystem 50 einspritzen. Bei alternativen Implementierungen mit Direkteinspritzung können die Kraftstoffeinspritzeinrichtungen den Kraftstoff direkt in die Zylinder 40 einspritzen. Zu Beispielzwecken ist der ICE 32 derart dargestellt, dass er ein System mit Direkteinspritzung aufweist, das eine Einspritzeinrichtung 72 umfasst, die sich in jeden der Zylinder 40 erstreckt.
Das Zündungssystem 54 liefert Energie, welche die Verbrennung in den Zylindern 40 auflöst, in der Form eines Zündfunkens. Das Zündungssystem 54 umfasst eine oder mehrere Zündkerzen 74, die sich in die Zylinder 40 erstrecken und den Zündfunken liefern. Der Ventiltrieb 56 steuert die Luftströmung in die Zylinder 40 und das Abgas aus den Zylindern 40. Der Ventiltrieb 56 umfasst Einlassventile 76 und die Auslassventile 78. Es können ein oder mehrere Einlassventile 76 und Auslassventile 78 für jeden der Zylinder 40 vorgesehen sein.
Die Einlassventile 76 können zwischen geschlossenen Positionen und offenen Positionen bewegbar sein. In den geschlossenen Positionen schließen die Einlassventile 76 die Zylinder 40 gegenüber dem Einlasssystem 50 und verhindern dadurch eine Fluidverbindung. In den offenen Positionen öffnen die Einlassventile 76 die Zylinder 40 gegenüber dem Einlasssystem 50 und ermöglichen dadurch eine Fluidverbindung. Die Auslassventile 78 sind zwischen geschlossenen Positionen und offenen Positionen bewegbar. In den geschlossenen Positionen schließen die Auslassventile 78 die Zylinder 40 gegenüber dem Auslasssystem 58, und sie verhindern dadurch eine Fluidverbindung. In den offenen Positionen öffnen die Auslassventile 78 die Zylinder 40 gegenüber dem Auslasssystem 58 und ermöglichen dadurch eine Fluidverbindung.
Während des Betriebs des ICE 32 wird Einlassluft mittels der Kolben 42 durch das Einlasssystem 50 hindurch in die Zylinder 40 angesaugt, und sie vermischt sich mit Kraftstoff, der durch die Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 72 geliefert wird, um Kraftstoff-Luftladungen zu erzeugen. Die Luft, die in den ICE 32 eintritt, kann in der folgenden Reihenfolge auf die Komponenten eines Einlasssystems 50 treffen: zuerst auf den Luftfilter 60; als zweites auf den Kompressor 62; als drittes auf den Zwischenkühler 64; als viertes auf die Drossel 66 und als fünftes auf den Einlasskrümmer 68. Die Kraftstoff-Luftladungen werden durch die Kolben 42 komprimiert und anschließend durch den Zündfunken gezündet, der durch die Zündkerzen 74 geliefert wird. Die Verbrennung der A/F-Gemische treibt die Kolben 42 an, die wiederum die Kurbelwelle 44 antreiben und dadurch das Antriebsdrehmoment erzeugen. Das Abgas, das durch die Verbrennung erzeugt wird, wird durch die Kolben 42 aus den Zylindern 40 in das Auslasssystem 58 gedrängt. Das Auslasssystem 58 nimmt das Abgas aus den Zylindern 40 auf und behandelt das Abgas, bevor das Abgas in die Umgebung ausgestoßen wird.
Das Motorsteuersystem 30 umfasst gemäß der vorliegenden Offenbarung Fahrerschnittstelleneinrichtungen 80 und Sensoren, die verschiedene Motorbetriebsparameter detektieren oder messen. Zu Beispielzwecken umfassen die Sensoren einen MAF-Sensor 82, einen Krümmerabsolutdrucksensor (MAP-Sensor) 84, einen Kurbelwellen-Positionssensor (CP-Sensor) 86 und einen Sauerstoffsensor (O₂-Sensor) 88. Das Motorsteuersystem 30 umfasst ferner ein Motorsteuermodul (ECM) 90. Bei verschiedenen Hybridimplementierungen kann das Motorsteuersystem 30 ferner ein Hybridsteuermodul 92 umfassen, das den Betrieb des Elektromotors 34 im Zusammenwirken mit dem ECM 90 steuert.
Die Fahrerschnittstelleneinrichtungen 80 umfassen verschiedene Einrichtungen, die durch einen Fahrer des Fahrzeugs beeinflusst werden. Beispielsweise können die Fahrerschnittstelleneinrichtungen 80 ein Gaspedal, das durch den Fahrer zum Übertragen eines gewünschten Antriebsdrehmoments beeinflusst wird, und eine Auswahleinrichtung für einen Getriebebereich oder Tippschalter für den Gang umfassen, die durch den Fahrer zum Übertragen eines gewünschten Bereichs oder Übersetzungsverhältnisses des Getriebesystems 18 beeinflusst wird. Die Fahrerschnittstelleneinrichtungen 80 können ferner ein Bremspedal, ein Lenkrad, Schalter und dergleichen umfassen. Die Fahrerschnittstelleneinrichtungen 80 empfangen Fahrereingaben 94 und erzeugen Fahrersignale 96 basierend auf den Fahrereingaben 94.
Der MAF-Sensor 82 detektiert eine MAF der Einlassluft, die in den ICE 32 eintritt, und er kann in dem Einlasssystem 50 zwischen dem Luftfilter 60 und dem Kompressor 62 angeordnet sein. Der MAF-Sensor 82 erzeugt ein MAF-Signal 100, das die detektierte MAF angibt. Der MAP-Sensor 84 erstreckt sich in den Einlasskrümmer 68 und detektiert einen Druck der Luft in dem Einlasskrümmer 68. Der MAP-Sensor 84 erzeugt ein MAP-Signal 102, das den detektierten MAP angibt. Der CP-Sensor 86 detektiert eine Drehposition der Kurbelwelle 44 oder eine Kurbelwellenposition und erzeugt ein Kurbelwellen-Positionssignal (CP-Signal) 104, das die detektierte Kurbelwellenposition angibt. Der O₂-Sensor 88 erstreckt in das Abgassystem 58 und detektiert den Sauerstoffgehalt in dem Abgas. Der O₂-Sensor erzeugt ein O₂-Signal 106, das den detektierten Sauerstoffgehalt angibt.
Das ECM 90 steuert den Betrieb des ICE 32, indem verschiedene Motorbetriebsparameter gesteuert werden, welche eine MAF-Rate, eine Kraftstoffrate (d. h. eine Kraftstoffzufuhr), das Kraftstoff-Luft-Äquivalenzverhältnis, den Zündfunkenzeitpunkt und den Ladedruck umfassen, ohne auf diese beschränkt zu sein. Das ECM 90 steuert den Betrieb basierend auf verschiedenen Eingaben, den Fahrersignalen 96, den Sensorsignalen und anderen Fahrzeugsystemsignalen 98. Das ECM 90 steuert die verschiedenen Motorbetriebsparameter, indem Steuersignale 108 basierend auf den verschiedenen Eingaben erzeugt werden, die an die verschiedenen Komponenten de ICE 32 ausgegeben werden. Beispielsweise kann die MAF durch ein Drosselsteuersignal, das an die Drossel 66 ausgegeben wird, und durch ein Steuersignal für das Ladedruck-Regelventil gesteuert werden, das an die Turbine 70 ausgegeben wird. Die Kraftstoffzufuhr kann durch ein Kraftstoffsteuersignal, das an das Kraftstoffsystem 52 ausgegeben wird, und spezieller durch Signale für die Einspritzeinrichtungen 72 gesteuert werden, die an die Kraftstoffeinspritzeinrichtungen ausgegeben werden. Der Zündfunkenzeitpunkt kann durch ein Zündfunkensteuersignal, das an das Zündungssystem 54 ausgegeben wird, und spezieller durch Zündfunken-Steuersignale gesteuert werden, die an die Zündkerzen 74 ausgegeben werden. Die Steuersignale 108 können zeitlich gesteuerte Signale sein, die beispielsweise mit einem Zeitgebersignal oder der Kurbelwellenposition synchronisiert werden.
Das ECM 90 umfasst ein Frühzündungsmodul 109, das die Steuerung des ICE 32 gemäß der vorliegenden Offenbarung implementiert. Spezieller führt das Frühzündungsmodul 109 selektiv einen SPI-Verhinderungsprozess und einen SPI-Reaktionsprozess gemäß der vorliegenden Offenbarung aus. Unter spezieller Bezugnahme auf 3 stellt ein Funktionsblockdiagramm eine beispielhafte Implementierung des Frühzündungsmoduls 109 gemäß der vorliegenden Offenbarung dar. Das Frühzündungsmodul 109 umfasst ein Drehzahlermittlungsmodul 110, ein Drehmomentschätzmodul 112, ein Zählermodul 114, ein Zündfunkengrenzmodul 116 und ein Ladedruckschätzmodul 118. Das Frühzündungsmodul 109 umfasst ferner ein SPI-Detektionsmodul 120, ein SPI-Prozessauslösungsmodul 122, ein Zündfunkenmodul 124 und ein Kraftstoffmodul 126.
Das Drehzahlermittlungsmodul 110 ermittelt periodisch eine Drehzahl des ICE 32 oder eine Motordrehzahl und gibt ein Motordrehzahlsignal 130 aus, das eine gegenwärtige Motordrehzahl angibt. Das Drehzahlermittlungsmodul 110 empfängt das CP-Signal 104 und ermittelt die gegenwärtige Motordrehzahl basierend auf dem empfangenen Signal.
Das Drehmomentschätzmodul 112 schätzt periodisch die Drehmomentausgabe des ICE 32 oder das Motordrehmoment und gibt ein Motordrehmomentsignal 132 aus, das ein gegenwärtiges Motordrehmoment angibt.
Das Motordrehmoment kann gemäß verschiedenen Verfahren basierend auf einem oder mehreren Motorbetriebsparametern ermittelt werden, welche die Motordrehzahl, die MAF, das Kraftstoff-Luft-Äquivalenzverhältnis, die zeitliche Steuerung der Einlass- und Auslassventile sowie den Zündfunkenzeitpunkt umfassen, ohne auf diese beschränkt zu sein. Gemäß dem vorliegenden Beispiel ermittelt das Drehmomentschätzmodul 112 das gegenwärtige Motordrehmoment basierend auf der MAF. Dementsprechend empfängt das Drehmomentschätzmodul 112 das MAF-Signal 100, und es ermittelt das gegenwärtige Motordrehmoment basierend auf dem empfangenen Signal.
Das Zählermodul 114 ermittelt periodisch eine Zeitdauer des Motorbetriebs seit einem Ende eines letzten SPI-Prozesses und gibt ein Zählersignal 134 aus, das die ermittelte Zeitdauer angibt. Die Zeitdauer kann durch eine Anzahl von Motorzyklen oder Umdrehungen der Kurbelwelle gemessen werden. Gemäß dem vorliegenden Beispiel kann ein Motorzyklus jeweils für zwei Drehungen der Kurbelwelle 44 oder für jedes siebenhundertzwanzig (720) Grad der Kurbelwellendrehung abgeschlossen sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Zeitdauer durch eine Anzahl von Zylinderzündungsereignissen gemessen werden. Wie hierin verwendet, bezieht sich der Ausdruck Zylinderzündungsereignis allgemein auf ein Verbrennungsereignis, das während eines einzelnen Verbrennungstakts eines Kolbens auftritt. Die Anzahl der Zylinderzündungsereignisse kann auf einer Basis von Zylinder zu Zylinder ermittelt werden (d. h. getrennt für jeden der Zylinder 40), um Unterschiede zwischen den Zylindern 40 zu berücksichtigen. Die Anzahl der Zylinderzündungsereignisse kann sich pro Zylinder beispielsweise in Motorsteuersystemen unterscheiden, die einen oder mehrere Zylinder deaktivieren, indem die Zufuhr von Kraftstoff während eines oder mehrerer Motorzyklen gestoppt wird, um die Kraftstoffeffizienz zu verbessern. Die Anzahl von Zylinderzündungsereignissen kann auf einer Anzahl von Zylinderzündungsereignissen eines oder mehrer ausgewählter Zylinder basieren. Beispielsweise kann ein einzelner repräsentativer Zylinder ausgewählt werden. Alternativ können repräsentative Zylinder bei einem Motor vom V-Typ für jede Reihe ausgewählt werden.
Gemäß dem vorliegenden Beispiel ermittelt das Zählermodul 114 eine Anzahl von Motorzyklen seit dem Ende des letzten SPI-Prozesses, indem eine Anzahl von Drehungen der Kurbelwelle 44 gezählt wird. Das Zählermodul 114 empfängt das CP-Signal 104 von dem CP-Sensor 86 und ein Signal 136 zum Zurücksetzen des Zählers von dem SPI-Prozessauslösungsmodul 122. Das Signal 136 zum Zurücksetzen des Zählers informiert das Zählermodul 114, wann ein SPI-Prozess geendet hat. Bei verschiedenen Implementierungen kann das Signal 136 zum Zurücksetzen des Zählers ferner das Zählermodul 114 darüber informieren, wann der SPI-Prozess beginnt. Das Signal 136 zum Zurücksetzen des Zählers kann die Informationen auf einer Basis von Zylinder zu Zylinder liefern. Das Zählermodul 114 ermittelt oder zählt die Anzahl von Motorzyklen seit dem Ende des letzten SPI-Prozesses basierend auf den empfangenen Signalen. Das Zählermodul 114 gib eine gegenwärtige Motorzyklusanzahl seit dem letzten SPI-Prozess in der Form des Zählersignals 134 aus.
Bei verschiedenen Implementierungen kann das Zählermodul 114 nur die Anzahl von Motorzyklen innerhalb eines speziellen Bereichs der Motordrehzahl und der Motorlast zählen. Alternativ oder zusätzlich kann das Zählermodul eine Anzahl von Motorzyklen aus der Zählung ausschließen, die innerhalb anderer Bereiche der Motordrehzahl und der Motorlast auftreten. Das Zählermodul 114 kann auch einen Gewichtungsfilter verwenden, der eine Anzahl von Motorzyklen hervorhebt, die innerhalb von Bereichen der Motordrehzahl und Motorlast auftreten, in denen eine SPI wahrscheinlicher auftritt. Der Gewichtungsfilter kann eine andere Anzahl von Motorzyklen in Bereichen der Motordrehzahl und der Motorlast unterdrücken, in denen die SPI weniger wahrscheinlich auftritt.
Das Zündfunkengrenzmodul 116 ermittelt periodisch eine Zündfunken-Klopfgrenze und gibt ein Zündfunkengrenzsignal 138 aus, das eine gegenwärtige Zündfunken-Klopfgrenze angibt. Im Allgemeinen ist die Zündfunken-Klopfgrenze ein Schwellenwertbetrag der Verstellung des Zündfunkens nach früh, jenseits dessen ein Zündfunkenklopfen unter den gegenwärtigen Motorbetriebsbedingungen wahrscheinlich auftritt. Im Allgemeinen wird der Betrag der Zündfunkenverstellung nach früh derart gesteuert, dass die Zündfunken-Klopfgrenze nicht überschritten wird. Auf diese Weise kann ein Auftreten eines Zündfunkenklopfens vermieden werden. Im Allgemeinen hängt ein Auftreten eines Zündfunkenklopfens von der Motorkonstruktion und den Betriebsbedingungen ab, welche die Endgastemperatur, die Endgas-Zylinderdrücke und eine Zeitdauer bei hohen Endgastemperaturen und hohen Endgas-Zylinderdrücken vor der Ankunft der Flammenfront bei den Endgasen beeinflussen. Das Zündfunkenklopfen kann gemäß verschiedenen Verfahren basierend auf einem oder mehreren Motorbetriebsparametern ermittelt werden, welche die Motordrehzahl, das Motordrehmoment, die Motortemperatur und die Phaseneinstellung der Einlass- und der Auslassventile umfassen, ohne auf diese beschränkt zu sein. In Regelungssystemen kann ein Klopfsensor detektieren, ob ein Zündfunkenklopfen auftritt, und der Zündfunkenzeitpunkt kann basierend auf der Zündfunken-Klopfgrenze und der Rückkopplung von dem Klopfsensor angepasst werden. Gemäß dem vorliegenden Beispiel ermittelt das Zündfunkengrenzmodul 116 die Zündfunken-Klopfgrenze basierend auf der Motordrehzahl und dem Motordrehmoment. Das Zündfunkengrenzmodul 116 empfängt das Motordrehzahlsignal 130 und das Motordrehmomentsignal 132 und ermittelt die gegenwärtige Zündfunken-Klopfgrenze basierend auf den empfangenen Signalen.
Das Ladedruckschätzmodul 118 ermittelt einen Betrag einer Aufladung, die durch den Kompressor 62 geliefert wird, oder einen Ladedruck und gibt ein Ladedrucksignal 140 aus, das den gegenwärtigen Ladedruck angibt. Im Allgemeinen ist der Ladedruck ein Maß für einen Betrag der Zunahme in dem Druck, die durch den Kompressor 62 geliefert wird, oder für die Differenz zwischen einem Druck der komprimierten Luftladung, die durch den Kompressor 62 geliefert wird, und dem Umgebungsdruck der Luft, die für den ICE 32 verfügbar ist. Der Ladedruck kann gemäß verschiedenen Verfahren basierend auf einem oder mehreren Motorbetriebsparametern ermittelt werden, die den MAP, die Motordrehzahl, die Abgasströmungsrate und die Position des Ladedruck-Regelventils umfassen, ohne auf diese beschränkt zu sein. Gemäß dem vorliegenden Beispiel ermittelt das Ladedruckschätzmodul 118 den Ladedruck basierend auf dem MAP. Das Ladedruckschätzmodul 118 empfängt das MAP-Signal 102 und ermittelt den gegenwärtigen MAP basierend auf dem empfangenen Signal.
Das SPI-Detektionsmodul 120 detektiert SPI-Ereignisse und gibt ein SPI-Detektionssignal 142 aus, das angibt, wann ein SPI-Ereignis detektiert wird. Das SPI-Detektionsmodul 120 ermittelt ferner den Zylinder, in dem ein SPI-Ereignis aufgetreten ist, und es gibt die Identität des Zylinders in der Form des SPI-Detektionssignals 142 aus. Die SPI-Ereignisse können gemäß verschiedenen Verfahren detektiert werden. Gemäß einem Verfahren können die SPI-Ereignisse detektiert werden, indem Störungen oder unregelmäßige Schwankungen in der Motordrehzahl und/oder in dem Abgassauerstoffgehalt überwacht werden. Gemäß dem vorliegenden Beispiel detektiert das SPI-Detektionsmodul 120 SPI-Ereignisse basierend auf der Motordrehzahl und dem Sauerstoffgehalt. Das SPI-Detektionsmodul 120 empfängt das CP-Signal 104 und das O₂-Signal 106, und es gibt das SPI-Detektionssignal 142 basierend auf den empfangenen Signalen aus.
Das SPI-Prozessauslösungsmodul 122 löst selektiv einen SPI-Verhinderungsprozess oder einen SPI-Reaktionsprozess gemäß der vorliegenden Offenbarung basierend auf verschiedenen Eingaben aus. Das SPI-Prozessauslösungsmodul 122 löst den SPI-Prozess aus, indem SPI-Prozessanforderungen in einem SPI-Prozessanforderungssignal 144 ausgegeben werden. Die SPI-Prozessanforderungen spezifizieren, welcher SPI-Prozess ausgeführt werden soll, entweder der SPI-Verhinderungsprozess oder der SPI-Reaktionsprozess.
Das SPI-Prozessauslösungsmodul 122 gibt eine Anforderung eines SPI-Reaktionsprozesses aus, wenn ein SPI-Ereignis detektiert wurde. Das SPI-Prozessauslösungsmodul 122 gibt eine Anforderung eines SPI-Verhinderungsprozesses aus, wenn eine Zeitdauer seit der Ausführung des letzten SPI-Prozesses größer als eine vorbestimmte SPI-Steuerzeitdauer ist und wenn vorbestimmte Aktivierungskriterien erfüllt sind. Im Allgemeinen ist die SPI-Steuerzeitdauer eine Zeitdauer, die sicherstellt, dass Kraftstoff-Ölgemische, die sich an den Wänden und in den Spalten der Verbrennungskammer ansammeln können, kein Niveau erreichen, bei dem eine SPI wahrscheinlich auftritt. Die SPI-Steuerzeitdauer berücksichtigt das spezielle Zählverfahren, das durch das Zählermodul 114 verwendet wird, und sie kann eine Funktion des Motordrehzahl- und Motorlastbereichs, für den die Motorzyldusanzahl erfasst wurde, und/oder der Gewichtung sein, die verwendet wurde. Geeignete SPI-Steuerzeitdauern können während der Motorentwicklungs- und Motorkalibrierungsphase basierend auf einem Testen des Motors ermittelt werden. Die SPI-Steuerzeitdauer kann in der Form von Motorzyklen oder Zylinderzündungsereignissen vorliegen. Lediglich beispielhaft kann eine geeignete SPI-Steuerzeitdauer bei ungefähr eintausend (1000) Motorzyklen liegen. Gemäß dem vorliegenden Beispiel ist die SPI-Steuerzeitdauer ein vorbestimmter Zählerwert, der einer Anzahl von Motorzyklen entspricht.
Im Allgemeinen spezifizieren die Aktivierungskriterien eine oder mehrere Motorbetriebsbedingungen, unter denen die SPI typischerweise auftritt und das Zündfunkenklopfen auf eine kontrollierte Weise durch ein Verstellen des Zündfunkenzeitpunkts nach früh ausgelöst werden kann. Die Aktivierungskriterien können während einer Motorentwicklungs- oder Motorkalibrierungsphase basierend auf einem Testen des Motors vorbestimmt werden. Gemäß dem vorliegenden Beispiel umfassen die Aktivierungskriterien einen vorbestimmten Motordrehzahlbereich und einen Ladedruckschwellenwert. Der Ladedruckschwellenwert kann eine Funktion eines oder mehrerer Motorbetriebsparameter sein, welche die Motordrehzahl umfassen, ohne auf diese beschränkt zu sein. Gemäß dem vorliegenden Beispiel ist der Ladedruckschwellenwert eine vorbestimmte lineare Funktion der Motordrehzahl. Zusammen definieren der Motordrehzahlbereich und der Ladedruckschwellenwert einen Motorbetriebsbereich, in dem die SPI typischerweise auftritt. Dieser Motorbetriebsbereich ist im Allgemeinen kleiner als der Motorbetriebsbereich, in dem das Funkenzündungsklopfen ausgelöst werden kann. Die Aktivierungskriterien sind erfüllt, wenn die Motordrehzahl innerhalb des Motordrehzahlbereichs liegt und der Ladedruck größer als Ladedruckschwellenwert ist. Anstelle des Ladedruckschwellenwerts oder zusätzlich zu diesem können die Aktivierungskriterien einen vorbestimmten Motordrehmomentschwellenwert oder -bereich spezifizieren. In diesem Fall sind die Aktivierungskriterien erfüllt, wenn das Motordrehmoment größer als der Motordrehmomentschwellenwert ist oder innerhalb des Motordrehmomentbereichs liegt. Der Motordrehmomentschwellenwert oder -bereich kann eine Funktion eines oder mehrerer Motorbetriebsparameter sein.
Gemäß dem vorliegenden Beispiel empfängt das SPI-Prozessauslösungsmodul 122 das Motordrehzahlsignal 130, das Zählersignal 134, das Ladedrucksignal 140 und das SPI-Detektionssignal 142, und es gibt das SPI-Prozessanforderungssignal 144 basierend auf den empfangenen Signalen aus. Das SPI-Prozessauslösungsmodul 122 überwacht das SPI-Detektionssignal 142 und gibt eine Anforderung eines SPI-Reaktionsprozesses aus, wenn ein SPI-Ereignis detektiert wird. Das SPI-Prozessauslösungsmodul 122 überwacht das Zählersignal 134 und ermittelt, wann die gegenwärtige Motorzyldusanzahl größer als der Zählerwert ist. Das SPI-Prozessauslösungsmodul 122 überwacht ferner das Motordrehzahlsignal 130 und das Ladedrucksignal 140. Das SPI-Prozessauslösungsmodul 122 ermittelt periodisch einen Ladedruckschwellenwert basierend auf der gegenwärtigen Motordrehzahl. Der Ladedruckschwellenwert kann anhand einer Gleichung ermittelt werden, die in einem Speicher und/oder in einer Speichertabelle gespeichert ist. Das SPI-Prozessauslösungsmodul 122 ermittelt, wann die gegenwärtige Motordrehzahl innerhalb des Motordrehzahlbereichs liegt und der gegenwärtige Ladedruck größer als der gegenwärtige Ladedruckschwellenwert ist. Das SPI-Prozessauslösungsmodul 122 gibt eine Anforderung eines SPI-Verhinderungsprozesses aus, wenn die Aktivierungsbedingungen erfüllt sind.
Das Zündfunkenmodul 124 steuert den Zündfunkenzeitpunkt, indem ein Zündfunkensteuersignal 146 an das Zündungssystem 54 ausgegeben wird. Das Kraftstoffmodul 126 steuert die Kraftstoffzufuhr und spezieller das Kraftstoff-Luft-Äquivalenzverhältnis, indem ein Kraftstoffsteuersignal 148 an das Kraftstoffsystem 52 ausgegeben wird. Das Zündfunkenmodul 124 steht mit dem Kraftstoffmodul 126 in Verbindung, und zusammen führen das Zündfunkenmodul 124 und das Kraftstoffmodul 126 den SPI-Verhinderungsprozess und den SPI-Reaktionsprozess selektiv in jedem der Zylinder 40 aus. Die SPI-Prozesse können in einem oder mehreren der Zylinder 40 zu derselben Zeit ausgeführt werden, und sie können in einem Zylinder nach dem anderen (d. h. Zylinder für Zylinder), in Zylinderpaaren, Reihe für Reihe oder gemäß einer anderen geeigneten Kombination der Zylinder 40 ausgeführt werden. Die SPI-Prozesse können gemäß einer Zündreihenfolge, in einer vorbestimmten Sequenz, wenn ein SPI-Prozess in einem jeweiligen Zylinder abgeschlossen ist (d. h. auf einer rotierenden Basis) oder in einer anderen beliebigen Reihenfolge ausgeführt werden. Die Anzahl und die Reihenfolge für die Ausführung der SPI-Prozesse in den Zylindern 40 kann vorbestimmt sein, um eine unerwünschte Schwingung und ein unerwünschtes Geräusch des Motors oder eine unerwünschte Verringerung der Motorleistung zu vermeiden.
Gemäß dem vorliegenden Beispiel werden die SPI-Verhinderungsprozesse Zylinder für Zylinder auf einer rotierenden Basis ausgeführt. Jeder SPI-Verhinderungsprozess beginnt mit einem nächsten zu zündenden Zylinder, nachdem die entsprechende Anforderung des SPI-Prozesses empfangen wird, und er schreitet mit dem nächsten verbleibenden, zu zündenden Zylinder fort, nachdem der SPI-Prozess für den vorhergehenden Zylinder endet. Das Zündfunkenmodul 124 empfängt das SPI-Prozessanforderungssignal 144 und das Zündfunkengrenzsignal 138. In Ansprechen auf eine Anforderung einer SPI-Verhinderung beginnt das Zündfunkenmodul 124 eine erste Zeitdauer eines SPI-Verhinderungsprozesses in einem ersten Zylinder, der ein nächster zu zündender Zylinder ist, nachdem die Anforderung empfangen wird. Das Zündfunkenmodul 124 verstellt den Zündfunkenzeitpunkt in dem ersten Zylinder für eine vorbestimmte Anzahl (N) aufeinanderfolgender Zylinderzündungsereignisse um eine vorbestimmte Anzahl (R) von Graden nach der gegenwärtigen Zündfunkengrenze nach früh. Die Anzahl R kann eine reelle Zahl größer als null sein, und sie ist im Allgemeinen eine Anzahl von Graden, die ausreicht, um ein Zündfunkenklopfen zu bewirken. Lediglich beispielhaft kann R zwischen ungefähr null Grad und zehn Grad und spezieller zwischen ungefähr zwei Grad und zehn Grad betragen, einschließlich aller Unterbereiche. Die Anzahl N kann eine ganze Zahl größer als null sein, und sie ist im Allgemeinen eine Anzahl von Zylinderzündungsereignissen, die ausreicht, um beliebige Kraftstoff-Ölablagerungen in einem Zylinder abzulösen. Lediglich beispielhaft kann N zwischen ungefähr eins und drei betragen, einschließlich aller Unterbereiche. Spezieller kann N gleich eins sein.
An einem Ende der ersten Zeitdauer oder einem Ende des N-ten Zylinderzündungsereignisses beginnt das Kraftstoffmodul 126 eine zweite Zeitdauer des SPI-Verhinderungsereignisses in dem ersten Zylinder. Das Kraftstoffmodul 126 liefert eine fette Kraftstoff-Luftladung für jedes von nächsten M aufeinanderfolgenden Zylinderzündungsereignissen des ersten Zylinders an den ersten Zylinder, wobei M eine ganze Zahl größer als null ist. Während jedes der M aufeinanderfolgenden Zylinderzündungsereignisse verstellt das Zündfunkenmodul 124 den Zündfunkenzeitpunkt des ersten Zylinders nach der gegenwärtigen Zündfunkengrenze nach spät, um die zusätzliche Zündfunkenverstellung nach früh zu entfernen, die hinzugefügt wurde, um das Zündfunkenklopfen auszulösen. Die fette Kraftstoff-Luftladung kann derart geliefert werden, dass ein vorbestimmtes Kraftstoff-Luft-Äquivalenzverhältnis erreicht wird. Alternativ kann die fette Kraftstoff-Luftladung zugeführt werden, um ein Kraftstoff-Luft-Äquivalenzverhältnis zu erreichen, das um einen vorbestimmten Steuerbetrag größer als ein Kraftstoff-Luft-Äquivalenzverhältnis einer letzten Kraftstoff-Luftladung ist, die während der ersten Zeitdauer an den Zylinder geliefert wurde. Im Allgemeinen weist die fette Kraftstoff-Luftladung ein Äquivalenzverhältnis auf, das eine ausreichende Kühlung zum Unterdrücken der Frühzündung beliebiger abgelöster Kraftstoff-Ölablagerungen liefert, während andere unerwünschte Wirkungen vermieden werden, wie beispielsweise eine unerwünschte Menge an Abgasrauch. Zusätzlich weist die fette Kraftstoff-Luftladung ein Äquivalenzverhältnis größer als ein nominelles Kraftstoff-Luft-Äquivalenzverhältnis während anderer Zeitdauern auf, das zwischen eins Komma null (1,0) und eins Komma zwei (1,2) liegen kann. Lediglich beispielhaft kann das Kraftstoff-Luft-Äquivalenzverhältnis während der zweiten Zeitdauer zwischen ungefähr eins Komma null (1,0) und eins Komma fünf (1,5) und spezieller zwischen ungefähr eins Komma zwei (1,2) und eins Komma vier (1,4) liegen, einschließlich aller Unterbereiche. Wie hierin verwendet ist das Kraftstoff-Äquivalenzverhältnis ein Verhältnis eines Kraftstoff-Luftverhältnisses zu einem stöchiometrischen Kraftstoff-Luftverhältnis. Somit weisen fette Kraftstoffgemische Kraftstoff-Luft-Äquivalenzverhältnisse größer als eins auf, während magere Kraftstoffgemische Kraftstoff-Luft-Äquivalenzverhältnisse von kleiner als eins aufweisen. Im Allgemeinen ist die Anzahl M eine geeignete Anzahl von Zylinderzündungsereignissen, die ausreicht, um zu ermöglichen, dass beliebige abgelöste Kraftstoff-Ölablagerungen während der zweiten Zeitdauer aus dem Zylinder entfernt werden. Lediglich beispielhaft kann die Anzahl M zwischen einem und zwanzig Zylinderzündungsereignissen und spezieller zwischen zwei und zehn Zylinderzündungsereignissen liegen, einschließlich aller Unterbereiche.
Der SPI-Verhinderungsprozess des ersten Zylinders endet an einem Ende der zweiten Zeitdauer oder an einem Ende des M-ten Zylinderzündungsereignisses. Nach der Ausführung des SPI-Verhinderungsprozesses an dem ersten Zylinder wird der SPI-Verhinderungsprozess sequentiell an den verbleibenden Zylindern im Wesentlichen auf dieselbe Weise abgeschlossen, wie sie vorstehend für den ersten Zylinder beschrieben ist. Verschiedene Steuerparameter, wie beispielsweise die Anzahl R an Graden, die Anzahlen N und M aufeinanderfolgender Zylinderzündungsereignisse und das Kraftstoff-Luft-Äquivalenzverhältnis während der zweiten Zeitdauer, können zwischen den Zylindern variieren. Beispielsweise können die Steuerparameter basierend auf den Betriebsbedingungen zu einer Zeit variieren, zu der die Prozesse ausgeführt werden. Gemäß verschiedenen Implementierungen kann eine Verzögerung zwischen den SPI-Verhinderungsprozessen der übrigen Zylinder vorgesehen sein, um die Auswirkung auf das Geräusch, die Schwingung und die Drehmomentausgabe des Motors zu steuern. Wenn die SPI-Steuerzeitdauer eintausend Zyklen beträgt und der Motor ein Vierzylindermotor ist, wie in dem vorliegenden Beispiel, kann ein SPI-Verhinderungsprozess beispielsweise jede zweihundertfünfzig (250) Zyklen an einem weiteren Zylinder abgeschlossen werden.
In Ansprechen auf eine Anforderung einer SPI-Reaktion beginnt das Kraftstoffmodul 126 einen SPI-Reaktionsprozess in dem Zylinder, in dem ein SPI-Ereignis detektiert wurde. Das Kraftstoffmodul 126 liefert eine fette Kraftstoff-Luftladung für nächste P aufeinanderfolgende Zylinderzündungsereignisse an diesen Zylinder, wobei P eine ganze Zahl größer als null ist. Die fette Kraftstoff-Luftladung kann derart zugeführt werden, dass sie ein vorbestimmtes Äquivalenzverhältnis aufweist. Alternativ kann die fette Kraftstoff-Luftladung derart geliefert werden, dass sie ein Kraftstoff-Luft-Äquivalenzverhältnis aufweist, das um einen vorbestimmten Steuerbetrag größer als ein Kraftstoff-Luft-Äquivalenzverhältnis einer letzten Kraftstoff-Luftladung ist, die an den ersten Zylinder geliefert wurde. Im Allgemeinen weist die fette Kraftstoff-Luftladung ein Äquivalenzverhältnis auf, das eine ausreichende Kühlung zum Unterdrücken der Frühzündung von beliebigen Kraftstoff-Ölablagerungen liefert, die während des detektierten SPI-Ereignisses abgelöst wurden, während andere unerwünschte Wirkungen vermieden werden. Dementsprechend kann das Kraftstoff-Luft-Äquivalenzverhältnis während des SPI-Reaktionsprozesses im Wesentlichen demjenigen während des SPI-Verhinderungsprozesses ähnlich sein. Auf ähnliche Weise kann die Anzahl P der Anzahl M im Wesentlichen ähnlich sein.
Unter spezieller Bezugnahme auf 4–5 stellen Flussdiagramme ein beispielhaftes Verfahren 200 zum Steuern eines Motors und insbesondere zum Steuern der SPI in einem Motor gemäß der vorliegenden Offenbarung dar. Das Verfahren 200 kann während des Betriebs des Motors auf eine periodische Weise ausgeführt werden. Das Verfahren 200 kann in einem oder mehreren Modulen eines Motorsteuersystems implementiert werden, wie beispielsweise in dem Motorsteuersystem 30, um die SPI in einem Motor zu steuern, wie beispielsweise in dem ICE 32. Dementsprechend wird das Verfahren 200 unter Bezugnahme auf das Motorsteuersystem 30 beschrieben, das vorstehend beschrieben ist. Auf diese Weise kann der Betrieb des Motorsteuersystems 30 und insbesondere des Frühzündungsmoduls 109 vollständiger beschrieben und verstanden werden.
Ein Beginn des Verfahrens 200 ist mit 202 bezeichnet. Die Steuerung schreitet zu 204 voran, wo das Zählermodul 114 eine gegenwärtige Motorzyklusanzahl periodisch ermittelt. Die Steuerung schreitet zu 206 voran, wo das SPI-Detektionsmodul 120 periodisch detektiert, ob ein SPI-Ereignis aufgetreten ist. Wenn kein SPI-Ereignis detektiert wird, schreitet die Steuerung zu 208 voran. Wenn ein SPI-Ereignis detektiert wird, gibt das SPI-Prozessauslösungsmodul 122 eine Anforderung zum Ausführen eines SPI-Reaktionsprozesses aus, und die Steuerung schreitet zu 228 (5) voran, wie es bei 226 angegeben ist. Bei 208 ermittelt das SPI-Prozessauslösungsmodul 122, ob die gegenwärtige Motorzyklusanzahl größer als die vorbestimmte SPI-Steuerzeitdauer ist. Wenn ja, schreitet die Steuerung anschließend zu 210–214 voran, wo das SPI-Prozessauslösungsmodul 122 ermittelt, ob die SPI-Aktivierungskriterien erfüllt sind, ansonsten wird die Steuerung in einer Schleife zurückgeführt, wie es gezeigt ist.
Bei 210 ermittelt das SPI-Prozessauslösungsmodul 122, ob die gegenwärtige Motordrehzahl innerhalb des vorbestimmten Motordrehzahlbereichs liegt. Wenn ja, schreitet die Steuerung anschließend zu 212 voran, ansonsten wird die Steuerung in einer Schleife zurückgeführt, wie es gezeigt ist. Bei 212 ermittelt das SPI-Prozessauslösungsmodul den Ladedruckschwellenwert basierend auf der gegenwärtigen Motordrehzahl. Bei 214 ermittelt das SPI-Prozessauslösungsmodul 122, ob der gegenwärtige Ladedruck größer als der Ladedruckschwellenwert ist. Wenn ja, gibt das SPI-Prozessauslösungsmodul anschließend eine Anforderung zum Ausführen eines SPI-Verhinderungsprozesses aus, und die Steuerung schreitet zu 216 voran, ansonsten wird die Steuerung in einer Schleife zurückgeführt, wie es gezeigt ist.
Bei 216 ermittelt das Zündfunkenmodul 124 in Ansprechen auf die Anforderung des SPI-Verhinderungsprozesses, die bei 214 gestellt wurde, einen nächsten zu zündenden Zylinder als den nächsten Zylinder, um den SPI-Verhinderungsprozess zu beginnen. Die Steuerung schreitet zu 218 voran, wo das Zündfunkenmodul 124 den Zündfunkenzeitpunkt in dem Zylinder, der bei 216 ermittelt wurde, für die vorbestimmte Anzahl N von aufeinanderfolgenden Zylinderzündungsereignissen um die vorbestimmte Anzahl R von Graden nach der gegenwärtigen Zündfunkengrenze nach früh verstellt. Bei 220 liefert das Kraftstoffmodul 126 eine fette Kraftstoff-Luftladung für die nächsten M aufeinanderfolgenden Zylinderzündungsereignisse nach dem N-ten Zylinderzündungsereignis an den Zylinder, der bei 216 ermittelt wurde. Bei 222 ermittelt das Zündfunkenmodul 124, ob der SPI-Verhinderungsprozess für alle Zylinder 40 abgeschlossen wurde.
Wenn ja, kehrt die Steuerung anschließend zu dem Beginn bei 202 zurück. Die Rückkehr zum Beginn ist mit 224 bezeichnet.
Nun auf 5 Bezug nehmend, schreitet die Steuerung zu 228 voran, wenn bei 206 ein SPI-Ereignis detektiert wird. Bei 228 identifiziert das SPI-Detektionsmodul 120 den Zylinder, in dem das SPI-Ereignis detektiert wurde. Die Steuerung schreitet zu 230 voran, wo das Kraftstoffmodul 126 eine fette Kraftstoff-Luftladung für die nächsten P aufeinanderfolgenden Zylinderzündungsereignisse an den Zylinder liefert, der bei 228 identifiziert wurde. Nach dem P-ten Zylinderzündungsereignis kehrt die Steuerung zu dem Beginn bei 202 zurück. Die Rückkehr zum Beginn ist mit 232 bezeichnet.
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 zum Steuern eines Motors (32), umfassend, dass: ein Prozess zur Verhinderung einer stochastischen Frühzündung (SPI-Verhinderungsprozess) selektiv ausgelöst wird; ein Anforderungssignal (144), das eine Auslösung des SPI-Verhinderungsprozesses angibt, erzeugt wird; und in Ansprechen darauf, dass das Anforderungssignal (144) die Auslösung des SPI-Verhinderungsprozesses angibt: ein Zündfunkenzeitpunkt eines Zylinders (40) für N aufeinanderfolgende Zylinderzündungsereignisse um R Grad nach einer Zündfunkengrenze nach früh verstellt wird, um ein Zündfunkenklopfen kontrolliert auszulösen; der Zündfunkenzeitpunkt des Zylinders (40) für M aufeinanderfolgende Zylinderzündungsereignisse nach den N aufeinanderfolgenden Zylinderzündungsereignissen nach der Zündfunkengrenze nach spät verstellt wird; und eine fette Kraftstoff-Luftladung für die M aufeinanderfolgenden Zylinderzündungsereignisse an den Zylinder (40) geliefert wird, wobei R eine reelle Zahl größer als null ist, N und M ganze Zahlen größer als null sind und die Zündfunkengrenze ein Steuerwert ist, der verwendet wird, um einen Betrag der Zündfunkenverstellung nach früh zum Verhindern eines Zündfunkenklopfens zu begrenzen.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend, dass: ermittelt wird, wann eine Motordrehzahl innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt; und der Zündfunkenzeitpunkt des Zylinders (40) für ein erstes der N aufeinanderfolgenden Zylinderzündungsereignisse nach früh verstellt wird, wenn die Motordrehzahl innerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend, dass: ermittelt wird, wann zumindest eines der folgenden Kriterien erfüllt ist, wonach: (i) ein Motordrehmoment innerhalb eines vorbestimmten ersten Bereichs liegt und (ii) ein Ladedruck innerhalb eines vorbestimmten zweiten Bereichs liegt; und der Zündfunkenzeitpunkt des Zylinders (40) für ein erstes der N aufeinanderfolgenden Zylinderzündungsereignisse nach früh verstellt wird, wenn zumindest eines der Kriterien erfüllt ist.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend, dass: detektiert wird, wann ein stochastisches Frühzündungsereignis (SPI-Ereignis) in dem Zylinder (40) auftritt; und eine fette Kraftstoff-Luftladung für P aufeinanderfolgende Zylinderzündungsereignisse an den Zylinder (40) geliefert wird, wenn das SPI-Ereignis detektiert wird, wobei P eine ganze Zahl größer als null ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die M aufeinanderfolgenden Zylinderzündungsereignisse bei einem nächsten Zylinderzündungsereignis des Zylinders (40) nach den N aufeinanderfolgenden Zylinderzündungsereignissen beginnen.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend, dass: der Zündfunkenzeitpunkt für jeden von mehreren übrigen Zylindern (40), für einen Zylinder (40) nach dem anderen, für weitere N aufeinanderfolgende Zylinderzündungsereignisse um R Grad nach der Zündfunkengrenze nach früh verstellt wird; und eine weitere fette Kraftstoff-Luftladung für weitere M aufeinanderfolgende Zylinderzündungsereignisse nach den N aufeinanderfolgenden Zylinderzündungsereignissen für jeden der mehreren übrigen Zylinder (40), für einen Zylinder (40) nach dem anderen, geliefert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Kraftstoff-Luft-Äquivalenzverhältnis der Kraftstoff-Luftladung größer als 1,0 und kleiner als 1,5 ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei N eine ganze Zahl größer als null und kleiner als drei ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei M eine ganze Zahl größer als null und kleiner als zwanzig ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Motor (32) ein Motor (32) mit Turbolader oder ein Motor (32) mit Turbokompressor ist.