-
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Zylinderinnendruckerfassungsvorrichtung zum Erfassen eines Zylinderinnendrucks, der ein Druck in einer Brennkammer eines Verbrennungsmotors ist, und insbesondere eine solche Zylinderinnendruckerfassungsvorrichtung, die den Zylinderinnendruck unter Berücksichtigung von unterschiedlichen Eigenschaften zwischen einer Mehrzahl von Druckerfassungselementen oder Verstärkern erfasst.
-
Die
WO 2011/101984 A offenbart eine Vorrichtung zum Schätzen eines Zylinderinnendrucks mittels eines Zylinderinnendrucksensors zur Ventilschließzeit (einer Zeit, bei der das Einlassventil seine vollständig geschlossene Stellung erreicht). Bei dieser Vorrichtung werden eine Mehrzahl von Druckanstiegskurven erhalten, welche Änderungen im Zylinderinnendruck von der Ventilschließzeit bis zu einer vorbestimmten Zeit im Verdichtungstakt anzeigt, wobei eine Druckanstiegskurve, die eine dem vom Zylinderinnendrucksensor erfassten Zylinderinnendruck nächste Anstiegskurve ist, aus der Mehrzahl von Druckanstiegskurven ausgewählt wird, und der Wert der ausgewählten Anstiegskurve zur Einlassventilschließzeit als Zylinderinnendruckschätzwert zur Einlassventilschließzeit verwendet wird.
-
Das Verfahren der
WO 2011/101984 A dient zum Schätzen eines vergleichsweise niedrigen Zylinderinnendrucks bei der Einlassventilschließzeit mit hoher Genauigkeit, unter der Annahme, dass die Erfassungsgenauigkeit des Zylinderinnendrucksensors vergleichsweise hoch ist, wenn der erfasste Zylinderinnendruck vergleichsweise hoch ist. Das heißt, das Verfahren dient nicht zum Unterdrücken eines Erfassungsfehlers aufgrund unterschiedlicher Eigenschaften zwischen Druckerfassungselementen oder Verstärkern.
-
Die
EP 2 778 379 A1 (entsprechend
WO 2013/069157 A ) offenbart eine Vorrichtung zur Durchführung einer Abnormalitätsdiagnose und Empfindlichkeitskorrektur eines Zylinderinnendrucksensors. Hierbei wird ein Spitzenwert des erfassten Zylinderinnendrucks am oberen Verdichtungstotpunkt in dem Zustand erhalten, wo die Zündzeit des Motors vom oberen Verdichtungstotpunkt verzögert ist, und es wird bestimmt, dass die Empfindlichkeit des Zylinderinnendrucksensors abnormal ist, wenn eine Differenz zwischen dem erhaltenen Spitzenwert und einem Spitzenwert des zuvor gespeicherten Motorlaufdruck (der Motorlaufdruck entspricht einem Zylinderinnendruck, wenn keine Verbrennung erfolgt) größer wird als ein vorbestimmter Wert. Wenn ferner die Empfindlichkeit als abnormal bestimmt wird, wird der Zylinderinnendruck so korrigiert, dass die Differenz abnimmt.
-
Bei dem Verfahren der
EP 2 778 379 A1 wird die Empfindlichkeitsabnormalität unter Verwendung eines Spitzenwerts des erfassten Zylinderinnendrucks bestimmt, und die Korrektur des erfassten Zylinderinnendrucks wird nur dann durchgeführt, wenn die Empfindlichkeit als abnormal bestimmt wird. Wenn jedoch der erfasste Zylinderinnendruck, der den Verbrennungszustand des Motors anzeigt, für die Motorsteuerung, wie etwa die Kraftstoffeinspritzsteuerung oder dergleichen, verwendet wird, wird die Genauigkeit der Motorsteuerung geringer, wenn der erfasste Zylinderinnendruck einen Fehler beinhaltet, der durch unterschiedliche Eigenschaften zwischen Druckerfassungselementen oder Verstärkern verursacht wird. Dementsprechend ist es erwünscht, auch einen vergleichsweise kleinen Fehler aufgrund unterschiedlicher Eigenschaften zu korrigieren, um die Erfassungsgenauigkeit nicht nur dann zu verbessern, wenn die Empfindlichkeit als abnormal bestimmt wird, sondern auch dann, wenn der Fehler vergleichsweise klein ist.
-
In der
EP 2 778 379 A1 wird der Zylinderinnendruck während verzögerter Zündzeit und normaler Einlassluftmenge erfasst, d. h im warmgelaufenen Zustand des Motors.
-
In der
DE 102 41 893 A1 wird eine Winkelstellung eines Inkrementrades eines Motordrehzahlsensors nur während Kraftstoffsperrbetrieb korrigiert.
-
Aus der
DE 60 2004 004 493 T2 ist eine Zylinderinnendruckerfassungsvorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 bekannt.
-
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Zylinderinnendruckerfassungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor anzugeben, die in der Lage ist, einen Fehler im erfassten Zylinderinnendruck mit einem vergleichsweise einfachen Verfahren zu unterdrücken, um hierdurch die Erfassungsgenauigkeit des Zylinderinnendrucks zu verbessern.
-
Zur Lösung der obigen Aufgabe sieht die vorliegende Erfindung gemäß Anspruch 1 eine Zylinderinnendruckerfassungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor vor, um einen Zylinderinnendruck zu erfassen, der ein Druck in einer Brennkammer des Motors ist. Die Zylinderinnendruckerfassungsvorrichtung enthält ein Zylinderinnendruckerfassungsmittel, ein Überwachungsdruckschätzmittel, ein Erfasster-Druckspitzenwert-Erhaltungsmittel, ein Geschätzter-Motorlaufdruckspitzenwert-Berechnungsmittel sowie einen Empfindlichkeitskorrekturmittel. Das Zylinderinnendruckerfassungsmittel erfasst den Zylinderinnendruck und gibt den erfassten Zylinderinnendruck aus. Das Motorlaufdruckschätzmittel schätzt den Motorlaufdruck entsprechend einem Zylinderinnendruck, wenn in der Brennkammer keine Verbrennung erfolgt. Das Erfasster-Druckspitzenwert-Erhaltungsmittel erhält einen Spitzenwert des erfassten Zylinderinnendrucks als erfassten Druckspitzenwert in einem vorbestimmten Betriebszustand des Motors. Das Geschätzter-Motorlaufdruckspitzenwert-Berechnungsmittel berechnet einen geschätzten Motorlaufdruckspitzenwert, der ein Spitzenwert des vom Motorlaufdruckschätzmittel geschätzten Motorlaufdrucks ist, wobei der geschätzte Motorlaufdruckspitzenwert dem erfassten Druckspitzenwert entspricht. Das Empfindlichkeitskorrekturmittel vergleicht den erfassten Druckspitzenwert mit dem geschätzten Motorlaufdruckspitzenwert, und führt eine Empfindlichkeitskorrektur des Zylinderinnendruckerfassungsmittels basierend auf dem Vergleichsergebnis durch. Der vorbestimmte Betriebszustand ist ein Betriebszustand unmittelbar nach dem Kaltstart, in dem eine Abgastemperaturanhebungssteuerung durchgeführt wird, um zur schnellen Aktivierung eines Abgasreinigungskatalysators die Temperatur der Abgase vom Motor durch Erhöhen der Einlassluftmenge des Motors und Verzögern der Zündzeit des Motors anzuheben.
-
Mit dieser Konfiguration wird der Motorlaufdruck entsprechend einem Zylinderinnendruck, wenn in der Brennkammer keine Verbrennung erfolgt, geschätzt, wird ein Spitzenwert des erfassten Zylinderinnendrucks als der erfasste Druckspitzenwert in dem vorbestimmten Betriebszustand des Motors hergeleitet, und wird der geschätzte Motorlaufdruckspitzenwert entsprechend dem erfassten Druckspitzenwert berechnet. Ferner wird der erfasste Druckspitzenwert mit dem geschätzten Motorlaufdruckspitzenwert verglichen und wird die Empfindlichkeit des Zylinderinnendruckerfassungsmittels basierend auf den Vergleichsergebnis korrigiert. Der Einfluss von unterschiedlichen Eigenschaften zwischen den Druckerfassungselementen oder Verstärkern spiegelt sich am stärksten im erfassten Druckspitzenwert wieder. Dementsprechend kann die Genauigkeit der Empfindlichkeitskorrektur mittels des erfassten Druckspitzenwerts verbessert werden. Ferner ist der vorbestimmte Betriebszustand des Motors jener, in dem die Abgastemperaturanhebungssteuerung unmittelbar nach dem Kaltstart des Motors durchgeführt wird, um die Temperatur von Abgasen vom Motor anzuheben, indem die Lufteinlassmenge des Motors vergrößert wird und die Zündzeit des Motors verzögert wird. Die Abgastemperaturanhebungssteuerung ist weithin bekannt, um die Aktivierung des Abgasreinigungskatalysators zu beschleunigen, der im Auspuffsystem des Motors vorgesehen ist. In dem Betriebszustand, wo die Abgastemperaturanhebungssteuerung durchgeführt wird, ist die Einlassluftmenge größer als beim Kraftstoffsperrbetrieb, und ist die Zündzeit verzögert. Es wird daher bestätigt, dass in diesem Betriebszustand der aktuelle Zylinderdruckspitzenwert im Wesentlichen mit dem geschätzten Motorlaufdruckspitzenwert übereinstimmt. Dementsprechend kann, durch Vergleich des erfassten Druckspitzenwerts mit dem geschätzten Motorlaufdruckspitzenwert in dem vorbestimmten Betriebszustand ein Fehler im erfassten Zylinderinnendruck genau erfasst werden, was es möglich macht, die Empfindlichkeitskorrektur des Zylinderinnendruckerfassungsmittels mit hoher Genauigkeit durch ein vergleichsweise einfaches Verfahren durchzuführen.
-
Bevorzugt enthält die Zylinderinnendruckerfassungsvorrichtung ferner ein Einlassdruckerhaltungsmittel, ein erstes Modifizierungsmittel und ein zweites Modifizierungsmittel. Das Einlassdruckerhaltungsmittel erfasst oder schätzt einen Einlassdruck des Motors. Das erste Modifizierungsmittel modifiziert den erfassten Zylinderinnendruck gemäß dem Einlassdruck, der während des Einlasstakts des betreffenden Zylinders erhalten wird, dessen Zylinderinnendruck erfasst wird. Das zweite Modifizierungsmittel modifiziert den geschätzten Motorlaufdruck, der bei der Empfindlichkeitskorrektur verwendet wird, gemäß dem Einlassdruck, der in der Nähe einer Startzeit des Verdichtungstakts des betreffenden Zylinders erhalten wird. Das Erfasster-Druckspitzenwert-Erhaltungsmittel erhält einen Spitzenwert des modifizierten erfassten Zylinderinnendrucks als den erfassten Druckspitzenwert, und das Geschätzter-Motorlaufdruckspitzenwert-Berechnungsmittel berechnet einen Spitzenwert des modifizierten geschätzten Motorlaufdrucks als den geschätzten Motorlaufdruckspitzenwert.
-
Mit dieser Konfiguration wird der erfasste Zylinderinnendruck gemäß dem Einlassdruck modifiziert, der während des Einlasstakts des jeweiligen Zylinders erhalten wird, wobei der geschätzte Motorlaufdruck, der bei der Empfindlichkeitskorrektur verwendet wird, gemäß dem Einlassdruck modifiziert wird, den man in der Nähe der Startzeit des Verdichtungstakts des jeweiligen Zylinders erhält, wobei der Spitzenwert des modifizierten erfassten Zylinderinnendrucks als der erfasste Druckspitzenwert erhalten wird, und der Spitzenwert des modifizierten geschätzten Motorlaufdrucks als der geschätzte Motorlaufdruckspitzenwert berechnet wird. Der Zylinderinnendruck im Einlasstakt ist im Wesentlichen gleich dem Einlassdruck (Druck im Einlasskanal). Dementsprechend kann die Genauigkeit des erfassten Druckspitzenwerts verbessert werden, indem der Modifikationsbetrag berechnet wird durch Vergleichen des im Einlasstakt erhaltenen Einlassdrucks mit dem zur gleichen Zeit erhaltenen erfassten Zylinderinnendruck, und durch Erhalten eines Spitzenwerts des erfassten Zylinderinnendrucks, der mittels berechneten Modifikationsbetrags modifiziert ist. Ferner kann der geschätzte Motorlaufdruck unter Verwendung einer Modellgleichung berechnet werden, die die Beziehung zwischen dem Brennkammervolumen (Motordrehphase) und dem Zylinderinnendruck angibt. Indem die Modifikation unter Berücksichtigung des Einflusses vom Einlassdruck erfolgt, wird es möglich, die Berechnungsgenauigkeit des geschätzten Motorlaufdruckspitzenwerts zu verbessern.
-
Bevorzugt weist das Zylinderinnendruckerfassungsmittel ein Druckerfassungselement, einen Ladungsverstärker zum Integrieren und Verstärken eines Ausgangssignals des Druckerfassungselements sowie einen Umwandlungsblock zum Umwandeln einer Ausgangsspannung des Ladungsverstärkers in einen Druckwert auf. Der Umwandlungsblock weist eine Mehrzahl von Umwandlungstabellen zum Umwandeln der Ausgangsspannung des Ladungsverstärkers in den erfassten Zylinderinnendruck auf und das Empfindlichkeitskorrekturmittel wählt eine der Mehrzahl von Umwandlungstabellen gemäß dem Vergleichsergebnis des erfassten Druckspitzenwerts mit dem geschätzten Motorlaufdruckspitzenwert aus.
-
Mit dieser Konfiguration wird das Ausgangssignal des Druckerfassungselements durch den Ladungsverstärker integriert und verstärkt, und wird die Ausgangsspannung des Ladungsverstärkers in dem Umwandlungsblock in einen Druckwert umgewandelt. Der Umwandlungsblock hat eine Mehrzahl von Umwandlungstabellen zum Umwandeln der Ausgangsspannung des Ladungsverstärkers in dem erfassten Zylinderinnendruck, und die Empfindlichkeitskorrektur erfolgt durch Auswahl von einer der Mehrzahl von Umwandlungstabellen gemäß dem Vergleichsergebnis des erfassten Druckspitzenwerts mit dem geschätzten Motorlaufdruckspitzenwert. Dementsprechend wird es möglich, die Empfindlichkeitsabweichung aufgrund unterschiedlicher Eigenschaften zwischen den Druckerfassungselementen oder Ladungsverstärkern gleich zu korrigieren, um hierdurch den erfassten Zylinderinnendruck mit hoher Genauigkeit zu erhalten.
-
Bevorzugt berechnet das Motorlaufdruckschätzmittel den geschätzten Motorlaufdruck unter Verwendung einer Modellgleichung, die durch Modellbildung einer Beziehung zwischen einer Drehphase des Motors und dem Motorlaufdruck erhalten wird, und das zweite Modifizierungsmittel modifiziert die Modellgleichung gemäß dem in der Nähe der Startzeit des Verdichtungstakts erhaltenen Einlassdruck und berechnet den modifizierten geschätzten Motorlaufdruck mittels der modifizierten Modellgleichung.
-
Mit dieser Konfiguration wird der geschätzte Motorlaufdruck unter Verwendung der Modellgleichung berechnet, die durch Modellbildung einer Beziehung zwischen der Drehphase des Motors und dem Motorlaufdruck erhalten wird, wobei die Modellgleichung gemäß dem Einlassdruck modifiziert wird, der in der Nähe der Startzeit des Verdichtungstakts erhalten wird, und der modifizierte geschätzte Motorlaufdruck unter Verwendung der modifizierten Modellgleichung berechnet wird. Die Modellgleichung, die unter Berücksichtigung vom Einfluss des Einlassdrucks modifiziert ist, kann die Berechnungsgenauigkeit des geschätzten Motorlaufdruckspitzenwerts verbessern, um hierdurch die Genauigkeit der Empfindlichkeitskorrektur zu verbessern.
-
Bevorzugt hat der Motor zumindest ein Kraftstoffeinspritzventil und zumindest eine Zündkerze, und das erste Modifizierungsmittel führt die Modifikation mittels des Einlassdrucks durch, der zu einer Zeit erhalten wird, wenn kein Einfluss von Rauschen aufgrund von Kraftstoffeinspritzung durch das zumindest eine Kraftstoffeinspritzventil oder von Rauschen aufgrund der Zündung durch die zumindest eine Zündkerze vorliegt.
-
Mit dieser Konfiguration wird der erfasste Zylinderinnendruck unter Verwendung des Einlassdrucks modifiziert, der zu einer Zeit erhalten wird, wenn kein Einfluss von Rauschen aufgrund der Kraftstoffeinspritzung durch das oder die Kraftstoffeinspritzventile oder von Rauschen aufgrund der Zündung durch die Zündkerze(en) vorliegt. Elektromagnetisches Rauschen wird durch die Kraftstoffeinspritzung durch das Kraftstoffeinspritzventil oder durch die Zündung durch die Zündkerze erzeugt, wodurch möglicherweise die Genauigkeit des erfassten Zylinderinnendrucks reduziert wird. Mit der Konfiguration, die den Einlassdruck modifiziert, der zu der Zeit erhalten wird, wenn kein Einfluss von diesem Rauschen vorliegt, lässt sich dementsprechend verhindern, dass die Genauigkeit des erfassten Zylinderinnendrucks abnimmt.
-
Bevorzugt enthält die Zylinderinnendruckerfassungsvorrichtung ferner ein Abnormalitätsprozessormittel, zum Bestimmen, dass die Empfindlichkeit des Zylinderinnendruckerfassungsmittels abnormal ist, wenn das Vergleichsergebnis vom erfassten Druckspitzenwert mit dem geschätzten Motorlaufdruckspitzenwert anzeigt, dass die Korrektur mittels der Mehrzahl von Umwandlungstabellen unmöglich ist, und zum Auswählen einer Umwandlungstabelle, die eine durchschnittliche Umwandlungscharakteristik der Mehrzahl von Umwandlungstabellen aufweist.
-
Wenn bei dieser Konfiguration das Vergleichsergebnis des erfassten Druckspitzenwerts mit dem geschätzten Motorlaufdruckspitzenwert anzeigt, dass die Korrektur mittels der Mehrzahl von Umwandlungstabellen unmöglich ist, wird die Empfindlichkeit des Zylinderinnendruckerfassungsmittels als abnormal bestimmt, und wird, unter der Mehrzahl von Umwandlungstabellen, jene Umwandlungstabelle ausgewählt, die eine durchschnittliche Umwandlungscharakteristik hat. Dementsprechend kann die Abnormalität des Zylinderinnendruckerfassungsmittels genau mit einem vergleichsweise einfachen Verfahren bestimmt werden, was es möglich macht, auf eine Abnormalität zu reagieren, z. B. durch Ausgabe eines Alarms.
-
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
-
1 zeigt eine Konfiguration eines Verbrennungsmotors und einer Steuervorrichtung davon gemäß einer Ausführung der Erfindung;
-
2 zeigt im Blockdiagramm eine Konfiguration einer in 1 gezeigten Zylinderinnendruckerfassungseinheit (20);
-
3 zeigt wellenförmige Verläufe von Änderungen im Zylinderinnendruck;
-
4 zeigt im Flussdiagramm einen Prozess zur Berechnung des Zylinderinnendrucks;
-
5 zeigt VP-Umwandlungstabellen, auf die im Prozess von 4 Bezug genommen wird;
-
6 zeigt im Flussdiagramm ein Verfahren des Empfindlichkeitskorrekturprozesses; und
-
7 zeigt eine Hubkurve eines Einlassventils.
-
1 zeigt eine Konfiguration eines Verbrennungsmotors (nachfolgend als „Motor” bezeichnet) und eine Steuervorrichtung dafür. Der Motor 1 hat z. B. vier Zylinder, und ein Einlasskanal 2 des Motors 1 ist mit einem Drosselventil 3 versehen. Das Drosselventil 3 ist so konfiguriert, dass es von einem Aktuator 19 aktiviert wird, und der Aktuator 19 ist mit einer elektronischen Steuereinheit (nachfolgend als „ECU” bezeichnet) 5 verbunden. Die Öffnung des Drosselventils 3 wird im Aktuator 19 durch die ECU 5 gesteuert.
-
Jeder Zylinder des Motors 1 ist mit einem Kraftstoffeinspritzventil 6 versehen, um Kraftstoff in eine Brennkammer einzuspritzen, sowie mit einer Zündkerze 7, und das Kraftstoffeinspritzventil 6 und die Zündkerze 7 sind mit der ECU 5 verbunden. Die ECU 5 führt eine Kraftstoffeinspritzsteuerung durch das Kraftstoffeinspritzventil 6 aus, und eine Zündzeitsteuerung durch die Zündkerze 7. Jeder Zylinder des Motors 1 ist ferner mit einem Zylinderinnendrucksensor (einem Druckerfassungselement) 10 versehen, der einen Zylinderinnendruck erfasst, der ein Druck in der Brennkammer ist, und der Zylinderinnendrucksensor 10 ist mit einer Zylinderinnendruckerfassungseinheit (nachfolgend als „CPS-Einheit” bezeichnet) 20 verbunden. In dieser Ausführung ist der Zylinderinnendrucksensor 10 mit dem Kraftstoffeinspritzventil 6 integriert und an jedem Zylinder angebracht.
-
Ein Einlassluftströmungsratensensor 11 zum Erfassen einer Einlassluftströmungsrate GAIR des Motors 1, ein Einlasslufttemperatursensor 12 zum Erfassen einer Einlasslufttemperatur TA, ein Drosselventilöffnungssensor 13 zum Erfassen einer Drosselventilöffnung TH, ein Einlassdrucksensor 14 zum Erfassen eines Einlassdrucks PBA, ein Kühlwassertemperatursensor 15 zum Erfassen einer Motorkühlwassertemperatur TW sowie andere nicht gezeigte Sensoren (z. B. ein Fahrpedalsensor zum Erfassen eines Gaspedalbetätigungsbetrags AP des vom Motor 1 angetriebenen Fahrzeugs, ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, etc.) sind mit der ECU 5 verbunden, und die Erfassungssignale von diesen Sensoren werden der ECU 5 zugeführt.
-
Ein Kurbelwinkelstellungssensor 16 zum Erfassen eines Drehwinkels einer Kurbelwelle (nicht gezeigt) des Motors 1 ist mit der ECU 5 verbunden, und Pulssignale entsprechend dem Drehwinkel der Kurbelwelle werden der ECU 5 zugeführt. Der Kurbelwinkelstellungssensor 16 gibt eine Mehrzahl von Pulssignalen aus (Pulssignal einer 1-Grad-Kurbelwinkelperiode, ein Pulssignal einer 180-Grad-Kurbelwinkelperiode sowie ein Pulssignal einer 720-Grad-Kurbelwinkelperiode), welche Kurbelwinkelstellungen anzeigen. Diese Pulssignale werden für verschiedene Zeitsteuerungen verwendet, wie etwa die Kraftstoffeinspritzsteuerzeit und eine Zündzeitsteuerung, und zum Erfassen einer Motordrehzahl NE.
-
Ein Auspuffkanal 8 des Motors 1 ist mit einem Drei-Wege-Katalysator 9 zum Reinigen von Abgasen versehen. Ein Proportional-Sauerstoffkonzentrationssenor 17 (nachfolgend als „LAF-Sensor 17” bezeichnet) ist an der stromaufwärtigen Seite des Drei-Wege-Katalysators 9 angebracht. Der LAF-Sensor 17 gibt an die ECU 5 ein Erfassungssignal aus, das im Wesentlichen proportional zur Sauerstoffkonzentration in den Abgasen ist (Luftkraftstoffverhältnis AF).
-
Die ECU 5 enthält eine Eingabeschaltung, eine zentrale Prozessoreinheit. (CPU), eine Speicherschaltung und eine Ausgabeschaltung. Die Eingabeschaltung führt verschiedene Funktionen aus, einschließlich der Wellenformung von Eingangssignalen von verschiedenen Sensoren, Korrektur der Spannungspegel der Eingangssignale auf einen vorbestimmten Pegel, und Umwandlung von analogen Signalwerten in Digitalwerte. Die Speicherschaltung speichert vorübergehend verschiedene Betriebsprogramme, die von der CPU auszuführen sind, und speichert die Ergebnisse von Berechnungen oder dergleichen von der CPU. Die Ausgabeschaltung führt den Kraftstoffeinspritzventilen 6, den Zündkerzen 7, dem Aktuator 19 und dergleichen Treibersignale zu.
-
Die Kraftstoffeinspritzmenge vom Kraftstoffeinspritzventil 6 wird durch Korrektur einer Basiskraftstoffmenge, die gemäß der Einlassluftströmungsrate GAIR berechnet wird, mit einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizienten KAF, der entsprechend dem vom LAF-Sensor 17 erfassten Luft-Kraftstoff-Verhältnis AF berechnet wird, gesteuert/geregelt. Der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizient wird so berechnet, dass das erfasste Luft-Kraftstoffverhältnis AF mit einem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFCMD übereinstimmt.
-
Die ECU 5 berechnet eine Soll-Öffnung THCMD des Drosselventils 3 gemäß dem Gaspedalbetätigungsbetrag AP und anderen Parametern, und führt eine Betätigungssteuerung des Aktuators 9 aus, so dass die erfasste Drosselventilöffnung TH mit der Soll-Öffnung THCMD übereinstimmt.
-
Die CPS-Einheit 20 hat, wie in 2 gezeigt, einen Ladungsverstärker 21, einen AD-Wandler 22, eine CPU 23, einen Pulsgeneratorblock 24, eine Speicherschaltung und dergleichen, die nicht dargestellt sind. Das Ausgangssignal des Zylinderinnendrucksensors 10 wird in den Ladungsverstärker 21 eingegeben, der das Eingangssignal integriert und verstärkt. Das Ausgangssignal VAOUT des Ladungsverstärkers 21 wird durch den AD-Wandler 22 in einen digitalen Wert umgewandelt, und der digitale Wert wird in die CPU 23 eingegeben. Das Ausgangssignal VAOUT zeigt einen Spannungswert an, der proportional zum Zylinderinnendruck ist, und wird nachfolgend als „erfasste Spannung VAOUT” bezeichnet). Die CPU 23 wandelt die erfasste Spannung VAOUT in einen temporären Zylinderinnendruck PCYLTMP um und berechnet den Zylinderinnendruck PCYL durch Modifizieren des temporären Zylinderinnendrucks PCYLTMP, wie später beschrieben wird.
-
Die Pulssignale von dem Kurbelwinkelstellungssensor 16 werden in den Pulsgeneratorblock 24 eingegeben. Der Pulsgeneratorblock 24 führt die erforderlichen Pulssignale dem AD-Wandler 22 und der CPU 23 zu.
-
Die ECU 5 und die CPS-Einheit 20 sind miteinander durch einen Datenbus 30 verbunden, und die ECU 5 und die CPS-Einheit 20 senden und empfangen die erforderlichen Daten über den Datenbus 30.
-
In dieser Ausführung wird eine Abgastemperaturanhebungssteuerung durchgeführt, um die Aktivierung (Temperaturanstieg) des Drei-Wege-Katalysators
9 unmittelbar nach dem Kaltstart des Motors
1 zu beschleunigen. Diese Steuerung ist z. B. aus der
JP 2002-188500 A bekannt. Insbesondere erfolgt die Abgastemperaturanhebungssteuerung durch Setzen der Öffnung TH des Drosselventils
3 auf eine vergleichsweise große Öffnung (in die Nähe des Vollgaszustands) im Leerlaufbetriebszustand des Motors
1, um die Einlassluftmenge des Motors
1 zu erhöhen, und durch Verzögerung der Zündzeit vom oberen Verdichtungstotpunkt (z. B. wird der Verzögerungsbetrag auf etwa 20 Grad gesetzt).
-
Die ECU 5 führt eine Bestimmung des Klopfens und eine Bestimmung des Verbrennungszustands basierend auf dem vom Zylinderinnendrucksensor 10 erfassten Zylinderinnendruck PCYL durch und führt ferner die Zündzeitsteuerung und Kraftstoffeinspritzsteuerung entsprechend den Bestimmungsergebnissen durch. Die CPS-Einheit 20 führt eine Empfindlichkeitskorrektur durch, mit der ein Fehler im temporären Zylinderinnendruck PCYLTMP aufgrund unterschiedlicher Eigenschaften zwischen den Zylinderinnendrucksensoren 10 und/oder den Ladungsverstärkern 20 korrigiert wird.
-
3 zeigt Änderungen eines Wellenverlaufs im Zylinderinnendruck PCYL (die horizontale Achse bezeichnet den Kurbelwinkel CA und OT entspricht der Endzeit des Verdichtungstakts (oberer Verdichtungstotpunkt)). In 3 entspricht die gestrichelte Linie L1 dem normalen Betrieb, entspricht die Unterbrochene Linie L2 einem Zustand, wo die Zündzeit bei normalem Betrieb verzögert ist, und entspricht die durchgehende Linie L3 einem Zustand, wo die oben beschriebene Abgastemperaturanhebungssteuerung durchgeführt wird.
-
Wenn die Abgastemperaturanhebungssteuerung durchgeführt wird, findet die Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemischs in der Brennkammer statt, wobei aber die Zunahme des Zylinderinnendrucks, der durch die Verbrennung hervorgerufen wird, sehr klein ist, wie mit der durchgehenden Linie L3 gezeigt. Dementsprechend nimmt der Zylinderinnendruck PCYL einen Spitzenwert (nachfolgend als „erfasster Druckspitzenwert” bezeichnet) PCYLMAX im oberen Verdichtungstotpunkt ein. Der erfasste Druckspitzenwert PCYLMAX stimmt im Wesentlichen mit einem Spitzenwert des Motorlaufdrucks überein, der ein Zylinderdruck ist, wenn keine Verbrennung in der Brennkammer stattfindet, wenn der erfasste Druckspitzenwert PCYLMAX keinen Fehler enthält.
-
Aufgrund unterschiedlicher Eigenschaften vom temporären Zylinderinnendruck PCYLTMP kann der erfasste Druckspitzenwert PCYLMAX vom Motorlaufdruckspitzenwert abweichen. In dieser Ausführung wird daher die Empfindlichkeit der Charakteristik korrigiert, mit der die erfasste Spannung VAOUT, die von dem Ladungsverstärker 21 ausgegeben wird, in den temporären Zylinderinnendruck PCYLTMP umgewandelt wird, wobei die Empfindlichkeitskorrektur basierend auf einem Verhältnis RPMAX (= PCYLMAX/PCMTMAX) des erfassten Druckspitzenwerts PCYLMAX und eines geschätzten Motorlaufdruckspitzenwerts PCMTMAX durchgeführt wird. Der geschätzte Motorlaufdruckspitzenwert PCMTMAX ist ein Spitzenwert des geschätzten Motorlaufdrucks PCMT, der aus einer später beschriebenen Modellgleichung berechnet wird.
-
Bei der Abgastemperaturanhebungssteuerung wird die Drosselventilöffnung TH auf eine vergleichsweise große Öffnung in der Nähe der Vollgasöffnung gestellt, wie nachfolgend beschrieben wird. Dementsprechend wird die Einlassluftmenge groß (der Zylinderinnendruck wird hoch), was die Erfassungsgenauigkeit des erfassten Druckspitzenwerts PCYLMAX im Vergleich zu dem Fall verbessern kann, wo der Spitzenwert des geschätzten Drucks z. B. während des Kraftstoffunterbrechungsbetriebs erhalten wird. Die Abgastemperaturanhebungssteuerung wird während einer Periode unmittelbar nach dem Kaltstart des Motors zu der Zeit ausgeführt, zu der die Temperatur des Drei-Wege-Katalysators 9 eine vorbestimmte Temperatur erreicht, oder zu der Zeit, zu der eine vorbestimmte Zeitdauer seit dem Beginn des Kaltstarts abläuft.
-
4 ist ein Flussdiagramm zur Erläuterung des Prozesses, bei dem der Zylinderinnendruck PCYL berechnet wird, und dieser Prozess wird von der CPU 23 in der CPS-Einheit 20 ausgeführt.
-
In Schritt S11 wird die erfasste Spannung VAOUT gelesen. In Schritt S12 wird eine der in 5 gezeigten Umwandlungstabellen gemäß der erfassten Spannung VAOUT abgefragt, um den temporären Zylinderinnendruck PCYLTMP zu berechnen. In dieser Ausführung sind elf VP-Umwandlungstabellen TBLM5, TBLM4, –, TBLM0, TBLP1, –, TPBP5 in einem Speicher (nicht gezeigt) gespeichert, und die jeweils gerade verwendete VP-Umwandlungstabelle TBLUSE (nachfolgend als „gerade verwendete Umwandlungstabelle TBLUSE” bezeichnet) wird in dem später beschriebenen Empfindlichkeitskorrekturprozess bestimmt. Wie in 5 gezeigt, hat die Umwandlungstabelle TBLM5 eine Umwandlungscharakteristik mit der kleinsten Steigung, und die Umwandlungstabelle TBLP5 hat eine Umwandlungscharakteristik mit der größten Steigung. Im Anfangszustand wird die Referenzumwandlungstabelle TBL0 als die gerade verwendete Umwandlungstabelle TBLUSE gesetzt.
-
In Schritt 13 wird der temporäre Zylinderinnendruck PCYLTMP auf die folgende Gleichung (1) angewendet, um den Zylinderinnendruck PCYL zu berechnen. DPCYL in Gleichung (1) ist ein Modifikationswert des erfassten Drucks und dessen Berechnungsverfahren wird später beschrieben. PCYL = PCYLTMP + DPCYL (1)
-
6 ist ein Flussdiagramm zur Erläuterung des Verfahrens des Empfindlichkeitskorrekturprozesses, der in der ECU 5 und in der CPS-Einheit 20 ausgeführt wird. In Schritt S21 wird der erfasste Druckpegel modifiziert.
-
Die erfasste Spannung VAOUT, die von dem Ladungsverstärker 21 ausgegeben wird, erhält man durch Integrieren und Verstärken der Sensorausgabe, die eine Änderungsrate (dPCYL/dt) im Zylinderinnendruck anzeigt. Dementsprechend könnte der temporäre Zylinderinnendruck PCYLTMP, der durch Umwandeln der erfassten Spannung VAOUT einen Druckwert berechnet wird, nicht notwendigerweise einen genauen Wert des Zylinderinnendrucks anzeigen. Der erfasste Druckpegel wird daher unter Vewendung des Einlassdrucks PBA modifiziert, der von dem Einlassdrucksensor 14 erfasst wird, um einen Absolutdruck im Einlasskanal 2 zu erfassen.
-
Bei der Modifikation des erfassten Druckpegels wird ein Einlasstakt-Einlassdruck PBAIN verwendet. Der Einlasstakt-Einlassdruck PBAIN wird während des Einlasstakts des betreffenden Zylinders erfasst, dessen Zylinderinnendruck erfasst wird. Insbesondere wird der Einlasstakt-Einlassdruck PBAIN zu einer Zeit CAPB1 erfasst, wenn der Drehwinkel der Kurbelwelle etwa 90 Grad vom oberen Totpunkt entsprechend dem Beginn des Einlasstakts erreicht. 7 zeigt eine Hubkurve des Einlassventils (vertikale Achse: Hubbetrag LFT, horizontale Achse: Kurbelwinkel CA), und die Erfassungssteuerzeit des Einlasstakt-Einlassdrucks PBAIN ist mit CAPB1 bezeichnet.
-
Zu der Erfassungszeit CAPB1, die in der Nähe der Mitte des Einlasstakts liegt, wird die Ströumungsgeschwindigkeit der Einlassluft maximal, und der vom Zylinderinnendrucksensor 10 erfasste Druck zeigt einen durchschnittlichen Einlassdruck während des Einlasstakts an, was es möglich macht, die Genauigkeit der Modifikation des erfassten Druckpegels zu verbessern. Darüber hinaus wird die Erfassungszeit CAPB1 auf jene Steuerzeit gesetzt, wenn kein Einfluss von Rauschen vorliegt, das durch Ausführung der Kraftstoffeinspritzung durch das Kraftstoffeinspritzventil 6 hervorgerufen wird, oder von Rauschen, das durch Ausführung der Zündung durch die Zündkerze 7 in dem betreffenden Zylinder oder einem anderen Zylinder verursacht wird. Indem die Erfassungszeit CAPB1 wie oben beschrieben gesetzt wird, kann die Genauigkeit der Modifikation des erfassten Druckpegels verbessert werden.
-
Der temporäre Zylinderinnendruck PCYLTMP und der Einlasstakt-Einlassdruck PBAIN werden auf die folgende Gleichung angewendet, um den Modifikationswert DPCYL des erfassten Drucks zu berechnen. Ferner wird der Modifikationswert DPCYL des erfassten Drucks auf die oben beschriebene Gleichung (1) angewendet, um den erfassten Zylinderinnendruck PCYL zu berechnen. DPCYL = PBAIN – PCYLTMP (2)
-
In Schritt S22 von 6 wird der geschätzten Motorlaufdruckpegel modifiziert. Das Berechnungsverfahren eines geschätzten Motorlaufdrucks PCMT, der ein geschätzter Wert des Motorlaufdrucks ist, wird zuerst erläutert, und dann wird die Pegelmodifikation des geschätzten Motorlaufdrucks PCMT erläutert.
-
In dieser Ausführung wird der geschätzte Motorlaufdruck PCMT durch die folgende Modellgleichung (3) berechnet. Es ist anzumerken, dass Details des Berechnungsverfahrens des geschätzten Motorlaufdrucks PCMT mittels der Gleichung (3) in der
JP 4241581 B2 des vorliegenden Anmelders offenbart sind.
PCMT = (G × R × T/VC) × k + C (3) -
In Gleichung (3) ist G eine Einlassluftmenge, die basierend auf der Einlassluftströmungsrate GAIR berechnet wird, welche in dem Einlassluftströmungssensor 11 erfasst wird, oder die Einlassluftströmungsrate, die gemäß der Motordrehzahl NE und dem Einlassdruck PBA berechnet wird; R ist die Gaskonstante; T ist die erfasste Einlasslufttemperatur TA (absolute Temperatur) oder eine Einlasslufttemperatur, die gemäß der Motorkühlwassertemperatur TW etc. geschätzt wird; VC ist ein Volumen der Brennkammer; k und C sind Parameter zum Korrigieren einer Abweichung vom idealen Zustand, und werden nachfolgend als „Modellparameter” bezeichnet. Das Brennkammervolumen VC wird gemäß dem erfassten Kurbelwinkel berechnet.
-
Die Modellparameter k und C werden so identifiziert, dass die Differenz (der Fehler) zwischen dem erfassten Zylinderinnendruck PCYL und dem geschätzten Motorlaufdruck PCMT, berechnet durch Modellgleichung (3), unter Verwendung der Methode der kleinsten Quadrate minimal wird. Die Identifizierungsberechnung erfolgt im Verdichtungstakt des betreffenden Zylinders. Jedoch wird die Identifizierungsberechnung gestoppt, wenn der Empfindlichkeitskorrekturprozess durchgeführt wird. Der mit der Gleichung (3) berechnete geschätzte Motorlaufdruck PCMT wird z. B. auf die Fehlzündungsbestimmung des Motors 1 angewendet.
-
Nun wird die Modifikation des geschätzten Motorlaufdrucks erläutert. Bei der Modifikation des geschätzten Motorlaufdrucks wird ein Unterer-Totpunkt-Einlassdruck PBABDC in der Nähe vom unteren Totpunkt entsprechend dem Ende des Einlasstakts des betreffenden Zylinders erfasst. Insbesondere wird, wie in 7 gezeigt, der Unterer-Totpunkt-Einlassdruck PBABDC zu einer Erfassungszeit CAPB2 in der Periode vom unteren Totpunkt des Einlasstakts bis zur Schließzeit IVC des Einlassventils erfasst. Der Motorlaufdruck, der mit der Modellgleichung (3) geschätzt werden kann, ist ein Druck im Verdichtungstakt und Arbeitstakt. Entsprechend wird nicht der Einlassdruck PBA während des Einlasstakts, sondern der Unterer-Totpunkt-Einlassdruck PBABDC, der beim unteren Totpunkt am Ende des Einlasstakts oder unmittelbar danach erfasst wird (bevor das Einlassventil geschlossen wird) auf die Modifikation des geschätzten Motorlaufdrucks angewendet.
-
Die Modifikation des geschätzten Motorlaufdrucks wird insbesondere wie folgt durchgeführt. Der Unterer-Totpunkt-Einlassdruck PBATBDC und ein geschätzter Unterer-Totpunkt-Motorlaufdruck PCMTBDC werden auf die folgende Gleichung (4) angewendet, um einen Modifikationswert DPCMT des Motorlaufdrucks zu berechnen. DPCMT = PBABDC – PCMTBDC (4)
-
Die folgende Modellgleichung (3a) wird zur Berechnung des geschätzten Unterer-Totpunkt-Motorlaufdrucks PCMTBDC beim Empfindlichkeitskorrekturprozess verwendet, anstelle der Modellgleichung (3). Die Gleichung (3a) entspricht der Gleichung, in der die Modellparameter k und C der Gleichung (3) jeweils auf „1” und „0” gesetzt werden. Das heißt, der geschätzten Unterer-Totpunkt-Motorlaufdruck PCMTBDC wird mit Gleichung (3a), durch Anwendung der Einlassluftmenge G, der Einlasslufttemperatur T und des Brennkammervolumens VC zur Erfassungszeit CAPB2 berechnet. PCMT = (G × R × TNC) (3a)
-
Beim Empfindlichkeitskorrekturprozess wird folgende Gleichung (3b), welcher den durch die Gleichung (4) berechneten Motorlaufdruck-Modifikationswert DPCMT enthält, als modifizierte Modellgleichung verwendet. PCMT = (G × R × T/VC) + DPCMT (3b)
-
In Schritt S23 wird, als erfasster Druckspitzenwert PCYLMAX, der Zylinderinnendruck PCYL erhalten, der beim oberen Verdichtungstotpunkt erfasst wird, wenn die oben beschriebene Abgastemperaturanhebungssteuerung durchgeführt wird. Hierbei wird die gerade verwendete Umwandlungstabelle TBLUSE auf die Referenztabelle TBL0 gesetzt.
-
In Schritt S24 werden die Einlassluftmenge G und die Einlasslufttemperatur T zur Zeit des Erhalts des erfassten Druckspitzenwerts PCYLMAX, und das Brennkammervolumen VC am oberen Verdichtungstotpunkt auf die Gleichung (3b) angewendet, um den geschätzten Motorlaufdruckspitzenwert PCMTMAX zu berechnen.
-
In Schritt S25 wird ein Spitzendruckverhältnis RPMAX durch die folgende Gleichung (5) berechnet und im Speicher abgespeichert. RPMAX = PCYLMAX/PCMTMAX (5)
-
In Schritt S26 wird bestimmt, ob die Berechnung des Spitzendruckverhältnisses RPMAX eine vorbestimmte Anzahl N (z. B. 10-mal) durchgeführt worden ist. Wenn die Antwort auf Schritt S25 negativ ist (NEIN), kehrt der Prozess zu Schritt S22 zurück, um das Spitzendruckverhältnis RPMAX wiederholt zu berechnen.
-
Wenn die Antwort auf Schritt S26 positiv ist (JA), geht der Prozess zu Schritt S27 weiter, um einen Mittelwert RPMAXAV der Spitzendruckverhältnisse RPMAXi (i = 1 – N) zu berechnen. In Schritt S28 wird bestimmt, ob der Mittelwert RPMAXAV gleich oder größer als ein vorbestimmter unterer Grenzwert RPLL ist und gleich oder kleiner als ein vorbestimmter oberer Grenzwert RPLH ist oder nicht. Wenn die Antwort auf Schritt S28 positiv ist (JA), geht der Prozess zu Schritt S29 weiter, in dem eine VP-Umwandlungstabelle aus den VP-Umwandlungstabellen TBLM5 – TBLP5 gemäß dem Mittelwert RP-MAXAV ausgewählt wird, und die ausgewählte Tabelle wird als die gerade verwendete Umwandlungstabelle TBLUSE gesetzt. Das heißt, wenn der Mittelwert RPMAXAV gleich einem Wert in der Nähe von „1,0” ist, wird die Referenztabelle TBL0 als die gerade verwendete Umwandlungstabelle TBLUSE ausgewählt. Eine Tabelle mit kleinerer Steigung (TBLM1 – TBLP5) wird ausgewählt, wenn der Mittelwert RPMAXAV von „1,0” zunimmt, und eine Tabelle mit größerer Steigung (TBLP1 – TBLP5) wird ausgewählt, wenn der Mittelwert RPMAXAV von „1,0” abnimmt.
-
Wenn die Antwort auf Schritt S28 negativ ist (NEIN), d. h. wenn der Mittelwert RPMAXAV kleiner als der vorbestimmte untere Grenzwert RPLL oder größer als der vorbestimmte obere Grenzwert RPLH ist, in anderen Worten, wenn der Mittelwert RPMAXAV anzeigt, dass es unmöglich ist, die Empfindlichkeitskorrektur mittels einer der in 5 gezeigten Umwandlungstabellen durchzuführen, wird bestimmt, dass in dem Zylinderinnendrucksensor 10 oder dem Ladungsverstärker 21 eine Abnormalität vorliegt, und die Erfassungsempfindlichkeit einen abnormalen Wert einnimmt. Dann wird z. B. eine Abnormalität angezeigt (Schritt S30), und wird die gerade verwendete Umwandlungstabelle TBLUSE auf die Referenztabelle TBL0 der durchschnittlichen Umwandlungscharakteristik als Ausfallsicherungsmaßnahme gesetzt (Schritt S31).
-
Bevorzugt sollte der Empfindlichkeitskorrekturprozess immer beim anfänglichen Anbringen des Zylinderinnendrucksensors 10 und der CPS-Einheit 20 durchgeführt werden, oder unmittelbar nach dem Austausch wegen eines Fehlers des Zylinderinnendrucksensors 10 oder der CPS-Einheit 20. Ferner ist es auch erwünscht, den Empfindlichkeitskorrekturprozess durchzuführen, wenn die maximale Differenz zwischen den Spitzenwerten der Zylinderinnendrücke der vier Zylinder, die während eines Verbrennungszyklus erfasst werden, einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet. Alternativ kann der Empfindlichkeitskorrekturprozess auch immer unmittelbar nach dem Kaltstart des Motors 1 durchgeführt werden.
-
Wie oben beschrieben, wird in dieser Ausführung der geschätzte Motorlaufdruck PCMT als geschätzter Wert des Motorlaufdrucks berechnet, der ein Zylinderinnendruck ist, indem in der Brennkammer des Motors 1 keine Verbrennung durchgeführt wird, wobei ein Spitzenwert des erfassten Zylinderinnendrucks PCYL als der erfasste Druckspitzenwert PCYLMAX in dem Betriebszustand erhalten wird, wo die Abgastemperaturanhebungssteuerung unmittelbar nach dem Kaltstart des Motors 1 durchgeführt wird, und der geschätzte Motorlaufdruckspitzenwert PCMTMAX entsprechend dem erfassten Druckspitzenwert PCYLMAX berechnet wird. Ferner wird die Empfindlichkeitskorrektur zum Korrigieren der Empfindlichkeitsdifferenzen aufgrund unterschiedlicher Eigenschaften zwischen den Zylinderinnendrucksensoren (Druckerfassungselement) 10 oder den Ladungsverstärkern 21 durch Auswählen von einer VP-Umwandlungstabelle basierend auf dem Spitzendruckverhältnis RPMAX durchgeführt, welches ein Verhältnis des erfassten Druckspitzenwerts PCYLMAX und des geschätzten Motorlaufdruckspitzenwerts PCMTMAX ist. Da der Einfluss der unterschiedlichen Eigenschaften zwischen den Zylinderinnendrucksensoren (Druckerfassungselementen) 10 oder den Ladungsverstärkern 21 sich am stärksten im erfassten Druckspitzenwert PCYLMAX wiederspiegelt, ist es möglich, die Genauigkeit der Empfindlichkeitskorrektur unter Verwendung des Spitzendruckverhältnisses RPMAX zu verbessern, welches das Verhältnis des erfassten Druckspitzenwerts PCYLMAX zum geschätzten Motorlaufdruckspitzenwert PCMTMAX anzeigt.
-
Ferner wird die Empfindlichkeitskorrektur in dem Betriebszustand durchgeführt, wo die Abgastemperaturanhebungssteuerung zum Anheben der Abgastemperatur des Motors 1 durchgeführt wird, indem unmittelbar nach dem Kaltstart des Motors 1 die Einlassluftmenge erhöht wird und die Zündzeit verzögert wird. Die Abgastemperaturanhebungssteuerung ist weithin bekannt, um die Aktivierung des im Auspuffkanal 8 des Motors 1 vorgesehenen Abgasreinigungskatalysators 9 zu beschleunigen. In dem Betriebszustand, wo die Abgastemperaturanhebungssteuerung durchgeführt wird, ist die Einlassluftmenge größer als im Kraftstoffsperrbetrieb, und ist die Zündzeit verzögert. Es wird daher bestätigt, dass der aktuelle Zylinderinnendruckspitzenwert in diesem Betriebszustand mit dem geschätzten Motorlaufdruckspitzenwert PCMTMAX im Wesentlichen übereinstimmt. Dementsprechend kann ein im erfassten Zylinderinnendruck PCYL enthaltener Fehler mit dem Spitzendruckverhältnis RPMAX genau erfasst werden, das erhalten wird, wenn die Abgastemperaturanhebungssteuerung durchgeführt wird, was es möglich macht, die Empfindlichkeitskorrektur des Zylinderinnendruckerfassungsblocks, der eine Kombination des Zylinderinnendrucksensors 10 und des Ladeverstärkers 21 ist, mit hoher Genauigkeit durch ein vergleichsweise einfaches Verfahren durchzuführen.
-
Ferner wird der Modifikationswert DPCYL des erfassten Drucks gemäß Einlasstakt-Einlassdruck PBAIN berechnet, der während des Einlasstakts des betreffenden Zylinders erfasst wird, wobei der erfasste Druckspitzenwert DPCYLMAX mittels der Gleichung (1) berechnet wird, auf die ein Modifikationswert DPCYL des erfassten Drucks angewendet wird, wobei der Modifikationswert DPCMT des Motorlaufdrucks gemäß dem Unterer-Totpunkt-Einlassdruck PBABDC berechnet wird, der in der Nähe der Startzeit des Verdichtungstakts des betreffenden Zylinders erhalten wird, und der geschätzte Motorlaufdruckspitzenwert DPCMTMAX mittels der Gleichung (3b) berechnet wird, auf die der Modifikationswert DPCMT des Motorlaufdrucks angewendet wird. Da der Zylinderinnendruck beim Einlasstakt im Wesentlichen gleich dem Einlassdruck PBA ist, kann der Modifikationswert DPCYL des erfassten Drucks durch Vergleich des Einlasstakt-Einlassdrucks PBAIN mit dem temporären Zylinderinnendruck PCYLTMP berechnet werden (Gleichung (2)). Ferner kann, indem der temporäre Zylinderinnendruck PCYLTMP unter Verwendung des erfassten Druckmodifikationswerts DPCYL (Gleichung (1)) modifiziert wird, der erfasste Zylinderinnendruck mit hoher Genauigkeit erhalten werden, was es möglich macht, die Genauigkeit des erfassten Druckspitzenwerts PCYLMAX zu verbessern. Ferner wird der geschätzte Motorlaufdruck PCMT mittels der modifizierten Modellgleichung (3b) berechnet, auf die der Motorlaufdruck-Modifikationswert DPCMT angewendet wird, wobei die modifizierte Modellgleichung (3b) eine Beziehung zwischen dem Brennkammervolumen VC und dem Motorlaufdruck anzeigt. Dementsprechend wird der erfasste Motorlaufdruckspitzenwert DPCMTMAX unter Berücksichtigung des Einflusses vom Einlassdruck PBA berechnet, was es möglich macht, die Berechnungsgenauigkeit des geschätzten Motorlaufdruckspitzenwerts PCMTMAX zu verbessern.
-
Ferner wird das Ausgangssignal des Zylinderinnendrucksensors 10 integriert und durch den Ladungsverstärker 21 verstärkt, und wird die vom Ladungsverstärker 21 ausgegebene erfasste Spannung VAOUT durch die CPU 23 in den temporären Zylinderinnendruck PCYLTMP umgewandelt. Die CPU 23 ist mit der Mehrzahl von Umwandlungstabellen TBLM5 – TBLP5 versehen, um die erfasste Spannung VOUT in den temporären Zylinderinnendruck PCYLTMP umzuwandeln, wie in 5 gezeigt, wobei eine der Mehrzahl von Umwandlungstabellen TBLM1 – TBLP5 als die gerade verwendete Umwandlungstabelle TBLUSE gemäß dem Spitzendruckverhältnis RPMAX ausgewählt wird, das ein Verhältnis des erfassten Druckspitzenwerts PCYLMAX und des geschätzten Motorlaufdruckspitzenwerts PCMTMAX ist, um die Empfindlichkeitskorrektur durchzuführen. Dementsprechend kann eine Abweichung der Empfindlichkeit, welche durch Eigenschaftsunterschiede zwischen den Zylinderinnendrucksensoren 10 (Druckerfassungselement) oder Ladungsverstärkern 21 hervorgerufen wird, mit einem vergleichsweise einfachen Verfahren korrigiert werden, um einen genauen Wert des erfassten Zylinderinnendrucks PCYL zu erhalten.
-
Ferner wird der geschätzte Motorlaufdruck PCMT mittels der Modellgleichung (3a) berechnet, die durch Modellbildung der Beziehung zwischen der Drehphase des Motors 1 und dem Motorlaufdruck erhalten wird, wobei die Modellgleichung (3a) gemäß dem Unterer-Totpunkt-Einlassdruck PBABDC modifiziert wird, der in der Nähe der Startzeit des Verdichtungstakts erhalten wird, und der geschätzte Motorlaufdruckspitzenwert PCMTMAX mittels der modifizierten Modellgleichung (3b) berechnet wird. Mittels der Modellgleichung (3b) kann die Berechnungsgenauigkeit des geschätzten Motorlaufdruckspitzenwerts PCMTMAX angehoben werden, um hierdurch die Genauigkeit der Empfindlichkeitskorrektur zu verbessern.
-
Ferner wird der Modifikationswert DPCYL des erfassten Drucks mittels des Einlasstakt-Einlassdrucks PBAIN berechnet, der zu der Zeit erhalten wird, wenn ein Einfluss von Rauschen aufgrund der Kraftstoffeinspritzung des Kraftstoffeinspritzventils 6 oder von Rauschen aufgrund der Zündung durch die Zündkerze 7 vorliegt. Dementsprechend lässt sich verhindern, dass der Modifikationswert DPCYL des erfassten Drucks durch Rauschen gestört wird, wodurch verhindert wird, dass die Genauigkeit des mittels DPCYL berechneten Zylinderinnendrucks PCYL abnimmt.
-
Wenn ferner der Mittelwert RPMAXAV des Spitzendruckverhältnisses RPMAX von dem korrigierbaren Bereich zwischen dem vorbestimmten unteren Grenzwert RPLL und dem vorbestimmten oberen Grenzwert RPLH abgewichen ist, d. h. den Bereich, in dem die Empfindlichkeit unter Verwendung der Umwandlungstabellen TBLM5 – TBLP5 korrigiert werden kann, wird bestimmt, dass die Empfindlichkeit des Zylinderinnendruckerfassungsblocks, der eine Kombination des Zylinderinnendrucksensors 10 und des Ladungsverstärkers 21 ist, abnormal ist, und wird die gerade benutzte Umwandlungstabelle TBLUSE auf die Referenztabelle TBL0 entsprechend der durchschnittlichen Umwandlungscharakteristik gesetzt. Dementsprechend kann eine Abnormalität des Zylinderinnendruckerfassungsblocks mit entsprechender Genauigkeit mit einem vergleichsweise einfachen Verfahren bestimmt werden, was es möglich macht, die Abnormalität rasch zu überwinden.
-
In dieser Ausführung entspricht der Zylinderinnendrucksensor 10 dem Druckerfassungselement, stellt die CPU 23 einen Umwandlungsblock dar und stellen der Zylinderinnendrucksensor 10, der Ladungsverstärker 21, der AD-Wandler 22 und die CPU 23 das Zylinderinnendruckerfassungsmittel dar.
-
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die obige Ausführung beschränkt, und es können zahlreiche Modifikationen vorgenommen werden. Zum Beispiel wird in der oben beschriebenen Ausführung die gerade verwendete Umwandlungstabelle TBLUSE gemäß dem Spitzendruckverhältnis RPMAX bestimmt. Alternativ kann die gerade verwendete Umwandlungstabelle TBLUSE auch gemäß dem Kehrwert (= PCMTMAX/PCYLMAX) des Spitzendruckverhältnisses RPMAX bestimmt werden, oder einer Differenz (PCYLMAX – PCMTMAX) oder (PCMTMAX – PCYLMAX) zwischen dem erfassten Druckspitzenweit PCYLMAX und dem geschätzten Motorlaufdruckspitzenwert PCMTMAX.
-
Obwohl in der oben beschriebenen Ausführung der Einlasstakt-Einlassdruck PBAIN und der Unterer-Totpunkt-Einlassdruck PBABDC, die auf die Erfasster-Druckpegel-Modifikation und die Motorlaufdruck-Pegelmodifikation (6, Schritte S21 und S22) angewendet werden, von dem Einlassdrucksensor 14 erfasst werden, könnte alternativ der Einlasstakt-Einlassdruck PBAIN und der Unterer-Totpunkt-Einlassdruck PBABDC z. B. auch gemäß der Einlassluftströmungsrate GAIR und der Motordrehzahl NE geschätzt werden.
-
Ferner wird bei der Auslieferungsinspektion des mit dem Motor 1 versehenen Fahrzeugs das Setzen der gerade verwendeten Umwandlungstabelle TBLUSE basierend auf dem Spitzendruckverhältnis RPMAX bevorzugt in dem Zustand durchgeführt, wo beim Hersteller ein stabiler Zylinderinnendruck durch Drehung des Motors 1 mit einer vorbestimmten hohen Drehzahl, wie etwa 4000 UpM, erzeugt wird, und der Kraftstoffsperrbetrieb durchgeführt wird, in dem das Drosselventil vollständig geöffnet ist.
-
Bei der Auslieferungsinspektion beim Hersteller kann der Motor 1 mit einer stabilen Drehzahl gedreht werden und kann die Einlassluftströmungsrate maximal gemacht werden (das Drosselventil kann vollständig geöffnet werden), was es möglich macht, den erfassten Zylinderinnendruck (erfassten Motorlaufdruck) zu erhalten, der stabiler ist als bei der oben beschriebenen Abgastemperaturanhebungssteuerung. Dementsprechend kann durch Verwendung des Spitzenverhältnis RPMAX, das bei dem Motorbetriebszustand erhalten wird, die Abweichung des erfassten Zylinderinnendrucks genau erfasst werden, was es möglich macht, die Empfindlichkeitskorrektur des Zylinderinnendruckerfassungsblocks mit hoher Genauigkeit durch ein vergleichsweise einfaches Verfahren durchzuführen.
-
Ferner ist in der oben beschriebenen Ausführung ein Beispiel gezeigt, in dem der Zylinderinnendrucksensor (das Druckerfassungselement) mit dem Kraftstoffeinspritzventil zum Einspritzen von Kraftstoff in die Brennkammer integriert ist. Alternativ könnte das Druckerfassungselement auch mit der Zündkerze integriert sein, oder könnte das Druckerfassungselement allein an der Brennkammer angebracht sein. Ferner ist die vorliegende Erfindung auch auf die Zylinderinnendruckerfassungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor anwendbar, der mit einem Kraftstoffeinspritzventil zum Einspritzen von Kraftstoff in den Einlasskanal versehen ist. Darüber hinaus kann die vorliegende Erfindung auch auf eine Zylinderinnendruckerfassungsvorrichtung für einen Schiffsantriebsmotor angewendet werden, wie etwa einen Außenbordmotor mit einer sich vertikal erstreckenden Kurbelwelle.
