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Querverweis auf verwandte Anmeldung
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Die vorliegende Erfindung beansprucht die Priorität der
koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2013-0150694 , eingereicht am 5. Dezember 2013, deren gesamter Inhalt durch diese Bezugnahme hierin mitaufgenommen ist.
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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ermitteln einer Verbrennungsphase eines Motors (z.B. eines Verbrennungsmotors) durch ein Winkelbeschleunigungssignal und Verbrennungsdaten eines einzelnen Zylinders. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ermitteln (bzw. Prognostizieren oder Vorausbestimmen) einer Verbrennungsphase eines Motorzylinders, an dem kein Drucksensor montiert ist, durch Verwendung eines Verbrennungsdrucksignals eines Motorzylinders, der mit einem daran montierten Verbrennungsdrucksensor bereitgestellt wird/ist, und eines Winkelbeschleunigungssignals.
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Beschreibung der bezogenen Technik
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Ein Verbrennungsmotor, der durch Kraftstoffverbrennung erzeugte thermische Energie in mechanische Energie umwandelt, kann eingeteilt werden in einen Gas-Verbrennungsmotor, einen Benzin-Verbrennungsmotor und einen Diesel-Verbrennungsmotor in Abhängigkeit von einer Kraftstoffart. Der Verbrennungsmotor wird für ein Fahrzeug (z.B. Kraftfahrzeug), Schwermaschinen, ein Schiff, einen Generator usw. verwendet.
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Ein Verdichtung(bzw. Kompression)-Zündungstyp der Verbrennungsmotoren erzeugt eine Wellenleistung (bzw. Wellenleistungsabgabe) durch Verwendung einer hohen Temperatur und eines hohen Drucks, die durch Verbrennung erzeugt werden. Insbesondere der Verdichtung-Zündungstyp der Verbrennungsmotoren, der mehrere Zylinder hat, erfordert eine genaue Steuerung bzw. Regelung, um den gleichen Druck eines jeden Motorzylinders zu erzeugen.
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Indes kann ein Klopfen, wie z.B. eine unregelmäßige Verbrennung, auftreten aufgrund einer spontanen Entzündung eines Kraftstoff-Luft-Gemisches in den Verbrennungsmotoren vom Verdichtung-Zündungstyp. Komponenten in einer Verbrennungskammer können durch thermische Belastung und Druckwellen wegen des wiederholten Klopfens beschädigt werden.
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Der Zündzeitpunkt (bzw. Zeitpunkt der Zündung) ist ein wichtiger Parameter, der die Klopfneigung des Verbrennungsmotors beeinflusst. Das Klopfen tritt auf, wenn das Kraftstoff-Luft-Gemisch zu früh in der Verbrennungskammer gezündet wird. Somit ist ein Verfahren zum Verzögern eines Zündzeitpunktes nach dem Klopfen entwickelt worden, wenn das Klopfen in dem Verbrennungsmotor erfasst wird. Allerdings kann die verzögerte Zündung einen erheblichen Effizienzverlust verursachen, sodass eine Klopfsteuerungsvorrichtung (bzw. Klopfregelungsvorrichtung) verwendet wird, um zu erfassen, ob das Klopfen in dem Verbrennungsmotor auftritt.
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Die Klopfsteuerung sollte sicher und genau durchgeführt werden, um eine Beschädigung des Verbrennungsmotors zu verhindern und die Verbrennungseffizienz zu verbessern. Aus diesem Grund ist der Bedarf an einer Verbrennungsphasen-Steuerung bzw. Verbrennungsphasen-Regelung gestiegen, um die Verbrennungsstabilität sicherzustellen und Abgase zu reduzieren.
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Im Allgemeinen wurde ein Verfahren zur Steuerung bzw. Regelung der Verbrennungsphase verwendet, das eine Gesamtmenge der verbrannten Masse auf der Grundlage des Drucks und der Wärmeerzeugung in der Verbrennungskammer berechnet und die Verbrennungsphase durch Verwendung eines Punkts von 50 % verbrannter Massenanteil (MFB50) erfasst.
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Um das wie oben erläuterte Verfahren durchzuführen, wird ein Verbrennungsdrucksensor an einen Motorzylinder montiert zum Erfassen des Drucks in der Verbrennungskammer. Wenn allerdings der Verbrennungsdrucksensor nur an einem (einzigen) Motorzylinder montiert ist, können keine Daten von Motorzylindern erfasst werden, an denen kein Verbrennungsdrucksensor montiert ist. Wenn andererseits der Verbrennungsdrucksensor an sämtlichen Motorzylindern montiert wird, können die Kosten erhöht werden.
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Die Informationen, welche in diesem Hintergrund-Abschnitt offenbart sind, dienen lediglich dem besseren Verständnis des allgemeinen Hintergrunds der Erfindung und sollten nicht als Zugeständnis oder als irgendeine Andeutung angesehen werden, dass diese Informationen zum Stand der Technik, wie er dem Fachmann schon bekannt ist, gehören.
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Erläuterung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung wurde im Bestreben gemacht, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ermitteln einer Verbrennungsphase eines Motors (z.B. eines Verbrennungsmotors) bereitzustellen, das die Vorteile hat, dass eine Verbrennungsphase von sämtlichen Motorzylindern ermittelt (bzw. prognostiziert oder vorausbestimmt) wird, indem Informationen eines Motorzylinders, an dem kein Verbrennungsdrucksensor montiert ist, auf der Grundlage eines Verbrennungsdrucksignals eines Motorzylinders, der mit einem daran montierten Verbrennungsdrucksensor bereitgestellt wird / ist, und eines Winkelbeschleunigungssignals gewonnen werden.
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Zahlreiche Aspekte der vorliegenden Erfindung stellen ein Verfahren zum Ermitteln (bzw. Prognostizieren oder Vorausbestimmen, z.B. Erfassen) einer Verbrennungsphase eines Motors durch ein Winkelbeschleunigungssignal und Verbrennungsdaten eines einzelnen Zylinders bereit, das aufweisen kann: Berechnen eines Maximalwinkelbeschleunigung-Punktes (bzw. Punktes der maximalen Winkelbeschleunigung) eines jeden Motorzylinders während eines Explosionshubes, Erfassen einer Verbrennungsphase eines Motorzylinders, der mit einem daran montierten Verbrennungsdrucksensor bereitgestellt wird/ist, Berechnen einer Zeitdifferenz zwischen dem Maximalwinkelbeschleunigung-Punkt und der Verbrennungsphase des Motorzylinders, der mit dem daran montierten Verbrennungsdrucksensor bereitgestellt wird/ist, und Ermitteln (bzw. Prognostizieren oder Vorausbestimmen) einer Verbrennungsphase eines Motorzylinders, an dem kein Verbrennungsdrucksensor montiert ist, durch Verwendung der Zeitdifferenz (des Motorzylinders, der mit einem daran montierten Verbrennungsdrucksensor bereitgestellt wird/ist,) und des Maximalwinkelbeschleunigung-Punktes des Motorzylinders, an dem kein Verbrennungsdrucksensor montiert ist.
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Der Maximalwinkelbeschleunigung-Punkt eines jeden Motorzylinders während des Explosionshubes kann berechnet werden auf der Grundlage eines Intervalls zwischen Zahnwellenformen (z.B. Sägezahnwellenformen oder Sägezahnschwingungen) eines Kurbelwellenpositionsensor(CPS)-Signals, und der Maximalwinkelbeschleunigung-Punkt eines jeden Motorzylinders während des Explosionshubes kann einem Maximalverbrennungsdruck-Punkt (bzw. Punkt des maximalen Verbrennungsdrucks) entsprechen. Das Intervall zwischen den Zahnwellenformen (z.B. Sägezahnwellenformen) des Kurbelwellenpositionsensor(CPS)-Signals kann korrigiert werden durch Berücksichtigen (bzw. Reflektieren) eines Intervalls zwischen den Zahnwellenformen in einem Schubbetrieb-Bereich (bzw. Motorbremsbereich), um eine mechanische Toleranz auszuschließen.
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Der Maximalwinkelbeschleunigung-Punkt eines jeden Motorzylinders während des Explosionshubes kann berechnet werden, indem ein Zeitänderungsraten-Faktor mittels des korrigierten Intervalls zwischen den Zahnwellenformen des Kurbelwellenpositionsensor(CPS)-Signals berechnet wird und ein Minimumpunkt des Zeitänderungsraten-Faktors verwendet wird.
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Eine quadratische Funktion (bzw. Kurve zweiter Ordnung) kann generiert werden auf der Grundlage von drei Werten, die den Minimumpunkt des Zeitänderungsraten-Faktors, einen Zeitänderungsraten-Faktor (an einem Punkt) eine vorbestimmte Zeit vor dem Minimumpunkt und einen Zeitänderungsraten-Faktor (an einem Punkt) eine vorbestimmte Zeit nach dem Minimumpunkt aufweisen, und ein Minimalwert der quadratischen Funktion kann als ein neuer Minimumpunkt des Zeitänderungsraten-Faktors in der Berechnung des Maximalwinkelbeschleunigung-Punktes eines jeden Motorzylinders während des Explosionshubes bestimmt werden.
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Zahlreiche weitere Aspekte der vorliegenden Erfindung stellen eine Vorrichtung zum Ermitteln (bzw. Prognostizieren oder Vorausbestimmen) einer Verbrennungsphase eines Motors durch ein Winkelbeschleunigungssignal und Verbrennungsdaten eines einzelnen Zylinders bereit, das aufweisen kann: einen Detektor, der einen an einer Kurbelwelle montierten Kurbelwellenpositionsensor (CPS) und einen an einem jeden (aus der Menge) von den Motorzylindern montierten Verbrennungsdrucksensor aufweist, um eine Verbrennungsphase des Motorzylinders zu erfassen, eine Motorsteuereinheit (ECU), die eingerichtet ist, um Verbrennungsphasen von sämtlichen Motorzylindern basierend auf von dem Detektor empfangenen Signalen zu ermitteln, sowie einen Injektor, der eingerichtet ist, um eine Kraftstoff-Einspritzmenge und eine Kraftstoff-Einspritzzeit (z.B. einen Kraftstoff-Einspritzzeitpunkt) auf der Grundlage eines von der Motorsteuereinheit (ECU) übertragenen Signals einzustellen.
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Die Motorsteuereinheit (ECU) kann eine Zeitdifferenz zwischen einem Maximalwinkelbeschleunigung-Punkt und der Verbrennungsphase des Motorzylinders, der mit dem daran montierten Verbrennungsdrucksensor bereitgestellt ist/wird, berechnen und eine Verbrennungsphase eines Motorzylinders ermitteln (bzw. prognostizieren oder vorausbestimmen), an dem kein Verbrennungsdrucksensor montiert ist, durch Verwendung der (obigen) Zeitdifferenz und des Maximalwinkelbeschleunigung-Punktes des Motorzylinders, an dem kein Verbrennungsdrucksensor montiert ist.
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Der Detektor kann die Verbrennungsphase des Motorzylinders, der mit dem daran montierten Verbrennungsdrucksensor bereitgestellt ist/wird, erfassen.
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Die Motorsteuereinheit (ECU) kann einen Maximalwinkelbeschleunigung-Punkt eines jeden Motorzylinders während eines Explosionshubes berechnen auf der Grundlage eines Intervalls zwischen den Zahnwellenformen (z.B. Sägezahnschwingungen) des durch den Detektor erfassten Kurbelwellenpositionsensor(CPS)-Signals, wobei der Maximalwinkelbeschleunigung-Punkt eines jeden Motorzylinders während des Explosionshubes einem Maximalverbrennungsdruck-Punkt entspricht. Die Motorsteuereinheit (ECU) kann das Intervall zwischen den Zahnwellenformen eines Kurbelwellenpositionsensor(CPS)-Signals korrigieren durch Berücksichtigen (bzw. Reflektieren) eines Intervalls zwischen den Zahnwellenformen in einem Schubbetrieb-Bereich (bzw. Motorbremsbereich), um eine mechanische Toleranz auszuschließen.
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Die Motorsteuereinheit (ECU) kann einen Zeitänderungsraten-Faktor auf der Grundlage des korrigierten Intervalls zwischen den Zahnwellenformen des Kurbelwellenpositionsensor(CPS)-Signals berechnen und kann den Maximalwinkelbeschleunigung-Punkt des Motorzylinders durch Verwendung eines Minimumpunkts des Zeitänderungsraten-Faktors berechnen.
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Die Motorsteuereinheit (ECU) kann eine quadratische Funktion (bzw. Kurve zweiter Ordnung) generieren auf der Grundlage von drei Werten, die den Minimumpunkt des Zeitänderungsraten-Faktors, einen Zeitänderungsraten-Faktor (an einem Punkt) eine vorbestimmte Zeit vor dem Minimumpunkt und einen Zeitänderungsraten-Faktor (an einem Punkt) eine vorbestimmte Zeit nach dem Minimumpunkt aufweisen, einen Minimumwert der quadratischen Funktion als einen neuen Minimumpunkt des Zeitänderungsraten-Faktors bestimmen und den Maximalwinkelbeschleunigung-Punkt des Motorzylinders durch Verwendung des neuen Minimumpunkts des Zeitänderungsraten-Faktors berechnen.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung kann das Verfahren und die Vorrichtung präzise einen Verbrennungszustand diagnostizieren, indem eine Verbrennungsphase von sämtlichen Motorzylindern auf der Grundlage von Verbrennungsdaten eines einzelnen Motorzylinders, der mit dem daran montierten Verbrennungsdrucksensor bereitgestellt ist/wird, ermittelt (bzw. prognostiziert oder vorausbestimmt) wird. Folglich kann die Verbrennungsstabilität sichergestellt werden und das Abgas kann reduziert werden.
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Die Verfahren und Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung haben andere Merkmale und Vorteile, welche aus den beiliegenden Zeichnungen, die hierin aufgenommen sind, und der folgenden detaillierten Beschreibung, die zusammen dazu dienen, bestimmte Grundsätze der vorliegenden Erfindung zu erklären, ersichtlich sind oder darin ausführlicher dargelegt werden.
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Erläuterung der Zeichnungen
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1 ist ein Blockdiagramm einer beispielhaften Vorrichtung zum Ermitteln einer Verbrennungsphase eines Motors durch ein Winkelbeschleunigungssignal und Verbrennungsdaten eines einzelnen Zylinders gemäß der vorliegenden Erfindung.
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2 ist ein Flussdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren zum Ermitteln einer Verbrennungsphase eines Motors durch ein Winkelbeschleunigungssignal und Verbrennungsdaten eines einzelnen Zylinders gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
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3 ist ein Graph, der einen beispielhaften Prozess zum Erfassen eines Minimumpunkts eines Zeitänderungsraten-Faktors der vorliegenden Erfindung zeigt, um einen Maximalwinkelbeschleunigung-Punkt eines Motorzylinders zu berechnen.
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Detaillierte Beschreibung
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Es wird nun im Detail Bezug genommen auf die verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung(en), von denen Beispiele in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt und unten beschrieben sind. Während die Erfindung(en) im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen beschrieben wird/werden, versteht sich, dass die vorliegende Beschreibung nicht beabsichtigt, die Erfindung(en) auf diese beispielhaften Ausführungsformen zu beschränken. Auf der anderen Seite ist beabsichtigt, dass die Erfindung(en) nicht nur die beispielhaften Ausführungsformen, sondern auch verschiedene Alternativen, Modifikationen, Abwandlungen und andere Ausführungsformen deckt/decken, die in den Gedanken und Schutzbereich der Erfindung(en) fallen, wie in den angehängten Patentansprüchen definiert.
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In der Beschreibung und den Ansprüchen hindurch werden, soweit nicht explizit das Gegenteil beschrieben wird, das Wort „aufweisen“ und Variationen wie „weist auf“ oder „aufweisend“ so verstanden, dass sie den Einschluss der genannten Elemente, aber nicht den Ausschluss von jeglichen anderen Elementen implizieren. Gleiche Bezugszeichen kennzeichnen gleiche Elemente in der Beschreibung hindurch.
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1 ist ein Blockdiagramm einer Vorrichtung zum Ermitteln einer Verbrennungsphase eines Motors durch ein Winkelbeschleunigungssignal und Verbrennungsdaten eines einzelnen Zylinders gemäß verschiedener Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Wie in 1 gezeigt, ermittelt eine Vorrichtung zum Ermitteln einer Verbrennungsphase eines Motors durch ein Winkelbeschleunigungssignal und Verbrennungsdaten eines einzelnen Zylinders gemäß verschiedener Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die Verbrennungsphase eines jeden Motorzylinders 110 in dem Motor (z.B. Verbrennungsmotor) 100, der wenigstens einen Motorzylinder aufweist. Ein Einlassventil (bzw. Ansaugventil) ist in dem wenigstens einen Motorzylinder 110 montiert, um ein Kraftstoff-Luft-Gemisch in die Verbrennungskammer des Motorzylinders 110 anzusaugen, und das Kraftstoff-Luft-Gemisch erzeugt Energie, indem es in der Verbrennungskammer verbrannt wird. Außerdem ist ein Auslassventil an dem wenigstens einen Motorzylinder 110 montiert, um das Abgas auszustoßen.
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Ein jeder Motorzylinder 110 hat einen Kolben und eine mit dem Kolben verbundene Verbindungsstange (bzw. eine Pleuelstange), sodass die durch die Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemisches erzeugte Energie zu einer Kurbelwelle 120 übertragen wird. Die Kurbelwelle 120, die in einem Kurbelgehäuse montiert ist, überträgt ein Drehmoment des Motors 100 nach außen, indem die Kraft des Kolbens während eines Explosionshubes eines jeden Motorzylinders in ein Motordrehmoment umgewandelt wird.
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Die wie oben dargelegte Vorrichtung zum Ermitteln einer Verbrennungsphase des Motors 100 weist einen Detektor 150, eine Motorsteuereinheit (engine control unit, ECU) 200 und einen Injektor 300 auf.
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Der Detektor 150 erfasst die Verbrennungsphase eines bestimmten Motorzylinders durch Messen des Verbrennungsdrucks und eines Maximalverbrennungsdruck-Punktes des Motorzylinders 110. Der Detektor 150 kann einen Verbrennungsdrucksensor 130 und einen Kurbelwellenpositionsensor (crankshaft position sensor, CPS) 140 aufweisen. Der Verbrennungsdrucksensor 130 kann den Verbrennungsdruck durch ein piezoelektrisches Element gemäß einem Verbrennungszustand der Verbrennungskammer erfassen und ein entsprechendes elektrisches Signal ausgeben, aber ist nicht darauf beschränkt.
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Der Detektor 150 kann die Verbrennungsphase, wie z.B. die Verbrennungsphase des 50% verbrannten Massenanteils (anders ausgedrückt: der 50% umgesetzten Kraftstoffmasse) (MFB50), erfassen durch kontinuierliches Erfassen des Verbrennungsdrucks des Motorzylinders, der mit dem daran montierten Verbrennungsdrucksensor 130 bereitgestellt ist/wird. „MFB50“ meint einen Punkt, an dem die Erzeugungsmenge der Gesamtwärmeenergie, die durch ein Kraftstoff-Luft-Gemisch erzeugt wird, welches verbrannt wird, 50% beträgt. Die Erfassung der Verbrennungsphase des MFB50 durch den Detektor 150 kann die gleiche oder die ähnliche sein wie jene in der konventionellen Technik.
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Der Kurbelwellenpositionsensor (CPS) 140 erfasst einen Kurbelwinkel aus einem Drehwinkel oder einer Drehposition der Kurbelwelle des Motors 100 und überträgt ein entsprechendes Signal des Kurbelwellenpositionsensors (CPS) zur Motorsteuereinheit (ECU) 200. Der Kurbelwellenpositionsensor (CPS) 140 kann den Kurbelwinkel aus dem Drehwinkel der Kurbelwelle direkt erfassen oder kann den Kurbelwinkel aus der Drehposition eines Verteilers berechnen, aber ist nicht darauf beschränkt.
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Außerdem kann der Kurbelwellenpositionsensor (CPS) 140 einen Maximalverbrennungsdruck-Punkt (bzw. Punkt des maximalen Verbrennungsdrucks) eines jeden Motorzylinders 110 erfassen. Der Maximalverbrennungsdruck-Punkt eines jeden Motorzylinders 110 kann der gleiche sein wie ein Maximalwinkelbeschleunigung-Punkt (bzw. Punkt der maximalen Winkelbeschleunigung), bei dem die Kraft, um den Kolben nach unten zu beschleunigen, einen Höchstwert hat. Somit erfasst der Kurbelwellenpositionsensor (CPS) 140 den Maximalverbrennungsdruck-Punkt aus dem Maximalwinkelbeschleunigung-Punkt des Motors durch Verwendung des Kurbelwellenpositionsensor(CPS)-Signals.
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Der Detektor 150 kann ein Intervall zwischen Zahnwellenformen des durch den Kurbelwellenpositionsensor (CPS) ausgegebenen Kurbelwellenpositionsensor(CPS)-Signals erfassen, um den Maximalwinkelbeschleunigung-Punkt zu berechnen. Ein an der Kurbelwelle montiertes Schwungrad wird durch das Drehmoment der Kurbelwelle, das durch den Explosionshub des Motors 100 erzeugt wird, gedreht. Somit hat das von dem Kurbelwellenpositionsensor (CPS) ausgegebene Kurbelwellpositionsensor(CPS)-Signal Zahnwellenformen (z.B. Sägezahnschwingungen) gemäß einem Zahnrad des Schwungrades, sodass der Detektor 150 den Maximalwinkelbeschleunigung-Punkt des Motors berechnen kann durch Erfassen eines Intervalls zwischen den Zahnwellenformen (anders ausgedrückt: zwischen den Zähnen der Zahnwellenformen) des Kurbelwellenpositionsensor(CPS)-Signals.
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Das Intervall zwischen den Zahnwellenformen des durch den Detektor 150 erfassten Kurbelwellenpositionsensor(CPS)-Signals kann korrigiert werden durch Berücksichtigen (bzw. Reflektieren) eines Intervalls zwischen den Zahnwellenformen in einem Schubbetrieb-Bereich (bzw. Motorbremsbereich), um eine mechanische Toleranz auszuschließen.
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Außerdem berechnet der Detektor 150 oder die Motorsteuereinheit (ECU) 200 einen Zeitänderungsraten-Faktor durch Verwendung des korrigierten Intervalls zwischen den Zahnwellenformen des Kurbelwellenpositionsensor(CPS)-Signals, um den Maximalwinkelbeschleunigung-Punkt des Motors zu berechnen. Danach berechnet der Detektor 150 oder die Motorsteuereinheit 200 einen Minimumpunkt des Zeitänderungsraten-Faktors.
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Das Intervall zwischen den Zahnwellenformen des Kurbelwellenpositionsensor(CPS)-Signals verringert sich, wenn der Zeitänderungsraten-Faktor einen Minimalwert hat und so kann der Maximalwinkelbeschleunigung-Punkt des Motors der gleiche sein wie ein Minimalwert des Zeitänderungsraten-Faktors. Somit kann der Zeitänderungsraten-Faktor durch die folgende Gleichung ermittelt werden:
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Hierin ist α der Zeitänderungsraten-Faktor zwischen den Zahnwellenformen (z.B. Sägezahnschwingungen) des Kurbelwellenpositionsensor(CPS)-Signals und t ist das Intervall zwischen den Zahnwellenformen des Kurbelwellenpositionsensor(CPS)-Signals.
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Die Motorsteuereinheit (ECU) 200 erhält vom Detektor 150 die Verbrennungsphase des Motorzylinders, der mit dem daran montierten Verbrennungsdrucksensor bereitgestellt ist/wird, und den Maximalwinkelbeschleunigung-Punkt eines jeden Motorzylinders, welcher der gleiche ist wie der Maximalverbrennungsdruck-Punkt eines jeden Motorzylinders während des Explosionshubs.
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Die Motorsteuereinheit 200 berechnet eine Zeitdifferenz zwischen dem Maximalwinkelbeschleunigung-Punkt und der Verbrennungsphase des Motorzylinders, der mit dem daran montierten Verbrennungsdrucksensor bereitgestellt ist/wird. Die Zeitdifferenz zwischen dem Maximalwinkelbeschleunigung-Punkt und der Verbrennungsphase des Motorzylinders, der mit dem daran montierten Verbrennungsdrucksensor bereitgestellt ist/wird, kann aus einer Differenz eines Kurbelwellenwinkels berechnet werden.
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Danach ermittelt (bzw. prognostiziert) die Motorsteuereinheit 200 eine Verbrennungsphase des Motorzylinders, an dem kein Verbrennungsdrucksensor montiert ist, durch Verwendung der Zeitdifferenz und des Maximalwinkelbeschleunigung-Punkts des Motorzylinders, an dem kein Verbrennungsdrucksensor montiert ist.
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Außerdem steuert bzw. regelt die Motorsteuereinheit 200 eine Kraftstoff-Einspritzmenge und eine Kraftstoff-Einspritzzeit des Injektors 300 durch Verwendung der Verbrennungsphase des Motorzylinders, der mit dem daran montierten Verbrennungssensor bereitgestellt ist/wird, und der Verbrennungsphase des Motorzylinders, an dem kein Verbrennungssensor montiert ist. Zu diesem Zweck kann die Motorsteuereinheit 200 implementiert sein, um wenigstens einen Prozessor aufzuweisen, der durch ein vorbestimmtes Programm betrieben wird, und das vorbestimmte Programm kann programmiert sein, um einen jeden Schritt eines Verfahrens zum Ermitteln einer Verbrennungsphase eines Motors durch ein Winkelbeschleunigungssignal und Verbrennungsdaten eines einzelnen Zylinders gemäß verschiedener Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung auszuführen.
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Der Injektor 300, der eine mit einem Magnetventil ausgestattete Kraftstoff-Einspritzdüse ist, spritzt Kraftstoff ein durch Öffnen des Magnetventils, wenn ein Strom durch das Magnetventil gemäß einem von der Motorsteuereinheit (ECU) 200 ausgegebenen Kraftstoff-Einspritzsignal fließt. Somit stellt der Injektor 300 eine Kraftstoff-Einspritzmenge und eine Kraftstoff-Einspritzzeit gemäß dem Kraftstoff-Einspritzsignal ein auf der Grundlage der durch die Motorsteuereinheit (ECU) 200 ermittelten (bzw. prognostizierten oder vorausbestimmten) Verbrennungsdaten von sämtlichen Motorzylindern. Aus diesem Grund kann die Verbrennungsstabilität sichergestellt werden, weil der Verbrennungszustand präzise diagnostiziert werden kann.
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Nachfolgend wird – bezugnehmend auf 2 und 3 – ein Verfahren zum Ermitteln (bzw. Prognostizieren oder Vorausbestimmen) einer Verbrennungsphase eines Motors durch ein Winkelbeschleunigungssignal und Verbrennungsdaten eines einzelnen Zylinders gemäß verschiedener Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Näheren erläutert.
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2 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Ermitteln einer Verbrennungsphase eines Motors durch ein Winkelbeschleunigungssignal und Verbrennungsdaten eines einzelnen Zylinders gemäß verschiedener Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie in 2 gezeigt, weist das Verfahren zum Ermitteln einer Verbrennungsphase eines Motors durch ein Winkelbeschleunigungssignal und Verbrennungsdaten eines einzelnen Zylinders auf ein Berechnen eines Maximalwinkelbeschleunigung-Punkts eines jeden Motorzylinders während eines Explosionshubs in Schritt S100, ein Erfassen einer Verbrennungsphase des Motorzylinders in Schritt S200, der mit einem daran montierten Verbrennungsdrucksensor bereitgestellt ist/wird, ein Berechnen einer Zeitdifferenz zwischen dem Maximalwinkelbeschleunigung-Punkt und der Verbrennungsphase des Motorzylinders in Schritt S300, der mit dem daran montierten Verbrennungsdrucksensor bereitgestellt ist/wird, und ein Ermitteln (bzw. Prognostizieren oder Vorausbestimmen) in Schritt S400 einer Verbrennungsphase des Motorzylinders, an dem kein Verbrennungsdrucksensor montiert ist, durch Verwendung der Zeitdifferenz und des Maximalwinkelbeschleunigung-Punkts des Motorzylinders, an dem kein Verbrennungsdrucksensor montiert ist.
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Das Verfahren zum Ermitteln einer Verbrennungsphase eines Motors durch ein Winkelbeschleunigungssignal und Verbrennungsdaten eines einzelnen Zylinders beginnt mit dem Detektor 150, der in Schritt S100 den Maximalwinkelbeschleunigung-Punkt eines jeden Motorzylinders während eines Explosionshubes berechnet.
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Wie oben erläutert, kann der Maximalwinkelbeschleunigung-Punkt eines jeden Motorzylinders 110 während eines Explosionshubes der gleiche sein wie der Maximalverbrennungsdruck-Punkt eines jeden Motorzylinders 110, bei dem die Kraft, um den Kolben nach unten zu beschleunigen, einen Maximalwert hat. Der Maximalwinkelbeschleunigung-Punkt des Motors, der der gleiche ist wie der Maximalverbrennungsdruck-Punkt, wird durch Erfassen eines Intervalls zwischen den Zahnwellenformen des Kurbelwellenpositionsensor(CPS)-Signals berechnet.
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Der Detektor 150 kann das Intervall zwischen den Zahnwellenformen des Kurbelwellenpositionsensor(CPS)-Signals korrigieren, indem ein Intervall zwischen den Zahnwellenformen in einem Schubbetrieb-Bereich (bzw. Motorbremsbereich) berücksichtigt (bzw. reflektiert) wird und ein Zeitänderungsraten-Faktor mittels des korrigierten Intervalls zwischen den Zahnwellenformen des Kurbelwellenpositionsensor(CPS)-Signals berechnet wird.
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Außerdem kann der Detektor 150 zuerst den Minimumpunkt des Zeitänderungsraten-Faktors erfassen, eine quadratische Funktion (bzw. Kurve zweiter Ordnung) finden bzw. herleiten durch Verwendung von drei Werten des Minimumpunkts des Zeitänderungsraten-Faktors, eines Zeitänderungsraten-Faktors (an einem Punkt) eine vorbestimmte Zeit vor dem Minimumpunkt und eines Zeitänderungsraten-Faktor (an einem Punkt) eine vorbestimmte Zeit nach dem Minimumpunkt und kann einen Minimalwert der quadratischen Funktion als einen neuen Minimumpunkt des Zeitänderungsraten-Faktors bestimmen (bzw. festsetzen).
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3 ist ein Graph, der einen Prozess zum Erfassen eines Minimumpunkts eines Zeitänderungsraten-Faktors gemäß verschiedener Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigt, um einen Maximalwinkelbeschleunigung-Punkt eines Motorzylinders zu berechnen.
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Ein erster Graph in 3 zeigt einen Verbrennungsdruck in einem jeden Motorzylinder 110. Der Maximalverbrennungsdruck-Punkt des Motorzylinders 110 ist ein Punkt, an dem der Verbrennungsdruck einen Maximalwert hat. Außerdem kann – wie in dem ersten Graphen in 3 gezeigt – die Verbrennungsphase in dem Motorzylinder, der mit dem daran montierten Verbrennungsdrucksensor bereitgestellt ist/wird, erfasst werden, und eine Zeitdifferenz zwischen dem Maximalverbrennungsdruck-Punkt und der Verbrennungsphase kann berechnet werden.
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Ein zweiter Graph in 3 zeigt das Intervall zwischen den Zahnwellenformen des Kurbelwellenpositionsensor(CPS)-Signals. Das Intervall zwischen den Zahnwellenformen des Kurbelwellenpositionsensor(CPS)-Signals kann ein Wert sein, der in Abhängigkeit von einem Zahnrad des an der Kurbelwelle montierten Schwungrades für einen Winkel von 6 Grad gemessen wird.
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Ein dritter Graph in 3 zeigt einen Winkelbeschleunigungs-Faktor, um den Maximalwinkelbeschleunigung-Punkt eines jeden Motorzylinders während eines Explosionshubes in Schritt S100 zu berechnen, und ein vierter Graph in 3 zeigt den Zeitänderungsraten-Faktor, der durch den Winkelbeschleunigungs-Faktor in dem dritten Graphen berechnet wird.
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Wie in dem vierten Graphen aus 3 gezeigt, erfasst der Detektor 150 zuerst den Minimumpunkt des Zeitänderungsraten-Faktors, um einen realen Minimumpunkt des Zeitänderungsraten-Faktors des Motorzylinders 110 präziser zu erfassen. Danach kann der Detektor 150 eine quadratische Funktion (bzw. Kurve zweiter Ordnung), wie durch eine gepunktete Linie in dem vierten Graphen aus 3 gezeigt, finden bzw. herleiten durch Verwendung von drei Werten des Minimumpunkts des Zeitänderungsraten-Faktors, eines Zeitänderungsraten-Faktors (an einem Punkt) eine vorbestimmte Zeit vor dem Minimumpunkt und eines Zeitänderungsraten-Faktor (an einem Punkt) eine vorbestimmte Zeit nach dem Minimumpunkt. Außerdem kann der Detektor 150 einen Minimalwert der quadratischen Funktion als den realen Minimumpunkt des Zeitänderungsraten-Faktors bestimmen (bzw. festsetzen).
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Wie oben erläutert, kann der Detektor 150 den Maximalwinkelbeschleunigung-Punkt eines jeden Motorzylinders während eines Explosionshubes berechnen durch Verwendung des Minimumpunkts eines Zeitänderungsraten-Faktors, der der Minimalwert der quadratischen Funktion ist.
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Danach erfasst der Detektor 150 in Schritt S200 die Verbrennungsphase des Motorzylinders, der mit dem daran montierten Verbrennungsdrucksensor bereitgestellt ist/wird.
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Nach dem Erfassen der Verbrennungsphase in Schritt S200, berechnet der Detektor 150 in Schritt S300 die Zeitdifferenz zwischen dem Maximalwinkelbeschleunigung-Punkt und der Verbrennungsphase des Motorzylinders, der mit dem daran montierten Verbrennungsdrucksensor bereitgestellt ist/wird.
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Wie oben angegeben, kann die Zeitdifferenz zwischen dem Maximalwinkelbeschleunigung-Punkt und der Verbrennungsphase des Motorzylinders, der mit dem daran montierten Verbrennungsdrucksensor bereitgestellt ist/wird, aus einer Differenz eines Kurbelwellenwinkels berechnet werden.
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Wenn die Zeitdifferenz zwischen dem Maximalwinkelbeschleunigung-Punkt und der Verbrennungsphase des Motorzylinders, der mit dem daran montierten Verbrennungsdrucksensor bereitgestellt ist/wird, in Schritt S300 berechnet ist, ermittelt (bzw. prognostiziert) in Schritt S400 die Motorsteuereinheit (ECU) 200 eine Verbrennungsphase des Motorzylinders, an dem kein Verbrennungsdrucksensor montiert ist, durch Verwendung der Zeitdifferenz und des Maximalwinkelbeschleunigung-Punktes des Motorzylinders, an dem kein Verbrennungsdrucksensor montiert ist.
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Da – wie oben erläutert – die Verbrennungsphase von sämtlichen Motorzylindern ermittelt werden kann durch Verbrennungsdaten eines einzelnen Motorzylinders, der mit dem daran montierten Verbrennungsdrucksensor bereitgestellt ist/wird, kann die Motorsteuereinheit (ECU) 200 den Verbrennungszustand eines jeden Motorzylinders gemäß verschiedener Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung präzise diagnostizieren. Außerdem kann die Motorsteuereinheit (ECU) 200 die Kraftstoff-Einspritzmenge und die Kraftstoff-Einspritzzeit des Injektors 300 richtig steuern bzw. regeln und so kann das Abgas reduziert werden und die Kraftstoffeffizienz verbessert werden.
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Die vorhergehenden Beschreibungen der spezifischen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dienen dem Zweck der Darstellung und Beschreibung. Sie sollen nicht als erschöpfend oder die Erfindung auf die genaue offenbarte Form einschränkend verstanden werden, und es sind offensichtlich viele Modifikationen und Variationen möglich angesichts der obigen Lehre. Die beispielhaften Ausführungsformen wurden ausgewählt und beschrieben, um bestimmte Grundsätze der Erfindung und deren praktische Anwendung zu erläutern und dadurch dem Fachmann die Herstellung und den Gebrauch der verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sowie von deren zahlreichen Alternativen und Modifikationen zu ermöglichen. Es ist beabsichtigt, dass der Schutzumfang der Erfindung durch die angeführten Ansprüche und deren Äquivalente definiert wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- KR 10-2013-0150694 [0001]
