DE102016109875A1 - Steuerungsvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine - Google Patents

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Abstract

Eine Rückkopplungssteuerung wird basierend auf einem gemessenen KW10 und einem gemessenen KW50, welche basierend auf Messdaten für einen MFB berechnet werden, ausgeführt. Während eines stabilen Betriebs wird ein Korrelations-Indexwert IRA berechnet, welcher einen Korrelationsgrad zwischen den Messdaten und Referenzdaten demgemäß zeigt. Während eines Übergangsbetriebs bzw. eines instationären Betriebs wird ein Korrelations-Indexwert IAA berechnet, welcher einen Korrelationsgrad zwischen den Messdaten und Messdaten, welche unmittelbar vor den Messdaten gemessen werden, zeigt. Falls der Korrelations-Indexwert IRA oder der Korrelations-Indexwert IAA kleiner als ein Ermittlungswert Ith ist, wird eine Steuerung durchgeführt, um eine Reflektion bzw. eine Betrachtung von sowohl dem gemessenen KW10 als auch dem gemessenen KW50, welche in dem Verbrennungszyklus gemessen werden, in welchem der relevante Korrelations-Indexwert berechnet wird, bei der vorgenannten Rückkopplungssteuerung zu verhindern.

Description

  • Hintergrund
  • Technisches Gebiet
  • Bevorzugte Ausführungsformen betreffen eine Steuerungsvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine und insbesondere eine Steuerungsvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine, welche als eine Vorrichtung zum Steuern einer Verbrennungskraftmaschine mit einem Zylinderinnendrucksensor geeignet ist.
  • Allgemeiner Stand der Technik
  • Die JP 2008-069713 A offenbart beispielsweise eine Verbrennungssteuerungsvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine, welche einen Zylinderinnendrucksensor umfasst. Bei der vorgenannten Verbrennungssteuerungsvorrichtung werden Daten für einen verbrannten Massenanteil (nachfolgend ebenso als „MFB” bezeichnet) synchron mit dem Kurbelwinkel unter Verwendung eines Zylinderinnendrucksensors und eines Kurbelwinkelsensors berechnet und ein tatsächlicher Verbrennungs-Startpunkt und ein Verbrennungs-Schwerpunkt werden basierend auf den Daten berechnet. Falls eine durch Subtrahieren des tatsächlichen Verbrennungs-Startpunkts von dem Verbrennungs-Schwerpunkt erhaltene Differenz eine Obergrenze überschreitet, ermittelt die Verbrennungssteuerungsvorrichtung darüber hinaus, dass sich die Verbrennung verschlechtert hat, und implementiert eine Gegenmaßnahme zum Verbessern der Verbrennung, wie ein Erhöhen des Kraftstoffeinspritzbetrags. Zu beachten ist, dass in Patentliteratur 1 als ein Beispiel ein geeigneter Wert während einer Phase, in welcher der MFB zwischen 10 bis 30 Prozent liegt, als der vorgenannte tatsächliche Verbrennungs-Startpunkt verwendet wird, welcher einem Kurbelwinkel zu einer Zeit entspricht, zu welcher die Verbrennung in einem Zylinder tatsächlich gestartet wird, und beispielsweise ein geeigneter Wert während einer Phase, in welcher der MFB zwischen 40 bis 60 Prozent liegt, als der Verbrennungs-Schwerpunkt verwendet wird.
  • Liste des Standes der Technik
  • Nachstehend ist eine Liste von Patentdokumenten aufgeführt, welche der Anmelder als zugehöriger Stand der Technik der vorliegenden Anmeldung festgestellt hat.
    Patentliteratur 1: JP 2008-069713 A
  • Kurzfassung
  • Bei einem Ausgangssignal eines Zylinderinnendrucksensors ist aufgrund verschiedener Faktoren ein Rauschen überlagert. In einem Fall des Durchführens einer Maschinensteuerung basierend auf einem Kurbelwinkel wird, wenn der MFB zu einem spezifizierten Anteil wird (nachfolgend als „spezifizierter Anteils-Verbrennungspunkt” bezeichnet), wie in Patentliteratur 1 beschrieben ist, der spezifizierte Anteils-Verbrennungspunkt basierend auf Messdaten für den MFB berechnet. Wenn bei einem Ausgangssignal des Zylinderinnendrucksensors ein Rauschen überlagert ist, ist ebenso bei den Messdaten für den MFB, welche auf Messdaten für den Zylinderinnendruck basieren, ein Rauschen überlagert. Folglich kann mit Bezug auf einen spezifizierten Anteils-Verbrennungspunkt, welcher für eine Maschinensteuerung verwendet wird, ein Fehler auftreten, der durch Rauschen hervorgerufen wird. Falls eine Maschinensteuerung basierend auf einem spezifizierten Anteils-Verbrennungspunkt ohne jegliche Berücksichtigung eines solchen Rauschens durchgeführt wird, besteht eine Wahrscheinlichkeit, dass sich die Genauigkeit der relevanten Maschinensteuerung verschlechtern wird. Daher ist es im Falle des Durchführens einer Maschinensteuerung basierend auf einem spezifizierten Anteils-Verbrennungspunkt notwendig, eine Konfiguration anzuwenden, welche geeignet erfassen kann, dass bei Messdaten für den MFB ein Rauschen überlagert ist, und außerdem sicherzustellen, dass eine geeignete Gegenmaßnahme implementiert bzw. durchgeführt wird, falls ein Rauschen erfasst wird.
  • Mit Bezug auf die Erfassung eines Rauschens, wie vorstehend beschrieben, haben die Erfinder im vorliegenden Fall bereits ein Ermittlungsverfahren studiert, welches auf einem Korrelations-Indexwert basiert, der einen Korrelationsgrad zwischen Messdaten für den MFB und Referenzdaten für den MFB, welche auf den Betriebsbedingungen der relevanten Verbrennungskraftmaschine basieren, zeigt, und diese haben eine Bestätigung erhalten, dass das Ermittlungsverfahren wirkungsvoll ist. Gemäß weiterer Studien der vorliegenden Erfinder wurde jedoch festgestellt, dass Fälle, in welchen das Ermittlungsverfahren wirkungsvoll ist, auf Fälle beschränkt sind, bei welchen die Betriebsbedingungen der Verbrennungskraftmaschine stabil sind. Das heißt, wenn die Betriebsbedingungen der Verbrennungskraftmaschine instationär sind, neigt eine Abweichung zwischen Messdaten für den MFB und Referenzdaten für den MFB dazu, groß zu werden, und folglich besteht die Gefahr der Erfassung eines Rausches, welches ungeachtet der Tatsache, dass Rauschen bei den Messdaten für den MFB tatsächlichen nicht überlagert ist, fehlerhaft ermittelt wird.
  • Bevorzugte Ausführungsformen adressieren das vorstehend beschriebene Problem und eine Aufgabe davon ist es, eine Steuerungsvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine vorzusehen, welche derart konfiguriert ist, dass diese ein Rauschen erfassen kann, das bei Messdaten für den MFB, die basierend auf dem Ausgang eines Zylinderinnendrucksensors berechnet werden, überlagert ist, und einen Fehler bei einem spezifizierten Anteils-Verbrennungspunkt, welcher dadurch bedingt ist, dass das Rauschen so bei der Maschinensteuerung reflektiert bzw. betrachtet wird, unterdrücken kann, ohne durch Betriebsbedingungen der Verbrennungskraftmaschine beeinflusst zu werden.
  • Eine Steuerungsvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß den bevorzugten Ausführungsformen umfasst einen Zylinderinnendrucksensor, einen Kurbelwinkelsensor, Berechnungsmittel für einen verbrannten Massenanteil, Steuerungsmittel und Korrelations-Indexwert-Berechnungsmittel. Der Zylinderinnendrucksensor ist derart konfiguriert, dass dieser einen Zylinderinnendruck erfasst. Der Kurbelwinkelsensor ist derart konfiguriert, dass dieser einen Kurbelwinkel erfasst. Die Berechnungsmittel für einen verbrannten Massenanteil sind derart konfiguriert, dass diese Messdaten für den verbrannten Massenanteil, welche mit einem Kurbelwinkel synchronisiert sind, basierend auf einem durch den Zylinderinnendrucksensor erfassten Zylinderinnendruck und einem durch den Kurbelwinkelsensor erfassten Kurbelwinkel berechnen. Die Steuerungsmittel sind derart konfiguriert, dass diese eine Maschinensteuerung ausführen, die basierend auf Messdaten für den verbrannten Massenanteil einen Messwert bei einem spezifizierten Anteils-Verbrennungspunkt, welcher einem Kurbelwinkel zu einer Zeit entspricht, zu welcher der verbrannte Massenanteil zu einem spezifizierten Anteil wird, berechnet und ein Stellglied der Verbrennungskraftmaschine basierend auf dem Messwert bei dem spezifizierten Anteils-Verbrennungspunkt steuert. Die Korrelations-Indexwert-Berechnungsmittel sind derart konfiguriert, dass diese: einen Korrelations-Indexwert, der einen Korrelationsgrad zwischen aktuellen Daten der Messdaten für den verbrannten Massenanteil und unmittelbar vorausgehenden Vergangenheitsdaten relativ zu den aktuellen Daten zeigt, als einen Instationärzeit-Indexwert bzw. Übergangszeit-Indexwert berechnen, wenn Betriebsbedingungen der Verbrennungskraftmaschine instationär bzw. nicht stationär sind; und einen Korrelations-Indexwert, welcher einen Korrelationsgrad zwischen den aktuellen Daten und Referenzdaten für den verbrannten Massenanteil, welche auf den Betriebsbedingungen basieren, als einen Stationärzeit-Indexwert bzw. Nicht-Übergangszeit-Indexwert berechnen, wenn die Betriebsbedingungen stationär sind.
  • Die Steuerungsmittel sind außerdem derart konfiguriert, dass diese: wenn der Instationärzeit-Indexwert kleiner als ein Ermittlungswert dafür ist, eine Reflektion bzw. eine Betrachtung eines Messwerts bei einem spezifizierten Anteils-Verbrennungspunkt in einem Verbrennungszyklus, in welchem die aktuellen Daten für den verbrannten Massenanteil berechnet werden, bei der Maschinensteuerung verhindern oder ein Ausmaß, in welchem der Messwert bei der Maschinensteuerung reflektiert bzw. betrachtet wird, im Vergleich zu einem Fall verringern, bei welchem der Instationärzeit-Indexwert größer oder gleich einem Ermittlungswert dafür ist; und, wenn der Stationärzeit-Indexwert kleiner als ein Ermittlungswert dafür ist, eine Reflektion bzw. Betrachtung eines Messwerts bei einem spezifizierten Anteils-Verbrennungspunkt in einem Verbrennungszyklus, in welchem die aktuellen Daten für den verbrannten Massenanteil berechnet werden, bei der Maschinensteuerung verhindern oder ein Ausmaß, in welchem der Messwert bei der Maschinensteuerung reflektiert bzw. betrachtet wird, im Vergleich zu einem Fall verringern, bei welchem der Stationärzeit-Indexwert größer oder gleich einem Ermittlungswert dafür ist.
  • Die Korrelations-Indexwert-Berechnungsmittel können außerdem derart konfiguriert sein, dass diese den Instationärzeit-Indexwert unter Verwendung von Messdaten für den verbrannten Massenanteil, welche in einem Verbrennungszyklus eines gleichen Zylinders berechnet werden, der um einen Zyklus vor einem Verbrennungszyklus liegt, in welchem die aktuellen Daten für den verbrannten Massenanteil berechnet werden, als die unmittelbar vorausgehenden Vergangenheitsdaten berechnen.
  • Wenn der Zylinderinnendrucksensor derart konfiguriert ist, dass dieser einen Zylinderinnendruck für jeden Zylinder aus einer Mehrzahl von Zylindern erfasst, können die Korrelations-Indexwert-Berechnungsmittel außerdem derart konfiguriert sein, dass diese den Instationärzeit-Indexwert unter Verwendung von Messdaten für den verbrannten Massenanteil, welche in einem Verbrennungszyklus eines weiteren Zylinders während einer Phase ausgehend von einem Verbrennungszyklus eines gleichen Zylinders, der um einen Zyklus vor einem Verbrennungszyklus liegt, in welchem die aktuellen Daten für den verbrannten Massenanteil berechnet werden, bis zu einem Verbrennungszyklus, in welchem die aktuellen Daten für den verbrannten Massenanteil berechnet werden, als die unmittelbar vorausgehenden Vergangenheitsdaten berechnen.
  • Der Steuerungsvorrichtung gemäß den bevorzugten Ausführungsformen zufolge wird ein Korrelations-Indexwert (Übergangszeit- bzw. Instationärzeit-Indexwert) berechnet, welcher einen Korrelationsgrad zwischen aktuellen Daten von Messdaten für einen verbrannten Massenanteil und unmittelbar vorausgehenden Vergangenheitsdaten relativ zu den aktuellen Daten zeigt, wenn Betriebsbedingungen einer Verbrennungskraftmaschine nicht stationär sind. Wenn Betriebsbedingungen einer Verbrennungskraftmaschine stationär sind, wird ferner ein Korrelations-Indexwert (Nicht-Übergangszeit-Indexwert bzw. Stationärzeit-Indexwert) berechnet, welcher einen Korrelationsgrad zwischen aktuellen Daten von Messdaten für einen verbrannten Massenanteil und Referenzdaten für den verbrannten Massenanteil basierend auf den relevanten Betriebsbedingungen zeigt. Somit kann ein Korrelations-Indexwert berechnet werden, ohne durch Betriebsbedingungen der Verbrennungskraftmaschine beeinflusst zu werden. Falls in diesem Fall ein Rauschen bei Messdaten für den verbrannten Massenanteil überlagert ist, nimmt der vorgenannte Korrelations-Indexwert ab (was angibt, dass der Korrelationsgrad gering ist). Daher kann gemäß der Steuerungsvorrichtung nach den bevorzugten Ausführungsformen ein bei Messdaten für den verbrannten Massenanteil überlagertes Rauschen erfasst werden. Darüber hinaus wird gemäß der Steuerungsvorrichtung nach den bevorzugten Ausführungsformen, wenn ein Instationärzeit-Indexwert kleiner als ein Ermittlungswert dafür ist, eine Reflektion bzw. eine Betrachtung bzw. eine Einflussnahme eines Messwerts bei einem spezifizierten Anteils-Verbrennungspunkt in einem Verbrennungszyklus, in welchem die aktuellen Daten für den verbrannten Massenanteil berechnet werden, bei der Maschinensteuerung verhindert, oder ein Ausmaß, in welchem der Messwert bei der Maschinensteuerung reflektiert bzw. betrachtet wird bzw. Einfluss findet, wird im Vergleich zu einem Fall verringert, bei welchem der Instationärzeit-Indexwert größer oder gleich einem Ermittlungswert dafür ist. Wenn ein Stationärzeit-Indexwert kleiner als ein Ermittlungswert dafür ist, wird eine Reflektion bzw. eine Betrachtung bzw. eine Einflussnahmeines eines Messwerts bei einem spezifizierten Anteils-Verbrennungspunkt in einem Verbrennungszyklus, in welchem die aktuellen Daten für den verbrannten Massenanteil berechnet werden, bei der Maschinensteuerung verhindert, oder ein Ausmaß, in welchem der Messwert bei der Maschinensteuerung reflektiert bzw. betrachtet wird, wird im Vergleich zu einem Fall verringert, bei welchem der Stationärzeit-Indexwert größer oder gleich einem Ermittlungswert dafür ist. Dadurch ist es möglich, das Auftreten einer Situation zu unterdrücken, bei welcher ein durch Rauschen hervorgerufener Fehler bei einem spezifizierten Anteils-Verbrennungspunkt so bei der Maschinensteuerung reflektiert bzw. betrachtet wird bzw. Einfluss findet.
  • Kurze Beschreibung der Abbildungen
  • 1 ist eine Ansicht zum Beschreiben einer Systemkonfiguration bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 2 ist eine Ansicht, welche eine Wellenform von MFB-Daten darstellt;
  • 3 ist ein Blockdiagramm zum Beschreiben eines Umrisses von zwei Typen einer Rückkopplungssteuerung unter Verwendung von KW10 und KW50, welche eine ECU ausführt;
  • 4 ist eine Ansicht, welche eine Beziehung zwischen einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis und SA-KW10 darstellt;
  • 5 ist ein P-θ-Diagramm zum Beschreiben von Unterschieden im Beeinflussungsgrad von Rauschen mit Bezug auf jeweilige Positionen bei einer Zylinderinnendruck-Wellenform während eines einzelnen Verbrennungszyklus;
  • 6 ist eine Ansicht zum Beschreiben von Rauscharten, welche bei einer Wellenform von MFB-Daten überlagert sein können, und von Problemen, welche durch eine Überlagerung von Rauschen hervorgerufen werden;
  • 7 ist eine Ansicht zum Beschreiben einer Rauscherfassungstechnologie (wenn Maschinenbetriebsbedingungen stabil sind) bei einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
  • 8 ist eine Ansicht, bei welcher eine Wellenform von Referenzdaten für den MFB und eine Wellenform von Messdaten für den MFB schematisch dargestellt sind, wenn Maschinenbetriebsbedingungen nicht stationär sind;
  • 9 ist eine Ansicht, bei welcher eine Wellenform von Referenzdaten für den MFB, eine Wellenform von Messdaten für den MFB und eine Wellenform von Messdaten für den MFB unmittelbar davor schematisch dargestellt sind, wenn Maschinenbetriebsbedingungen nicht stationär sind; und
  • 10 ist ein Flussdiagramm, welches eine Routine darstellt, die eine ECU bei einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ausführt.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Nachfolgend ist eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung mit Bezug auf 1 bis 10 beschrieben.
  • [Systemkonfiguration der Ausführungsform]
  • 1 ist eine Ansicht zum Beschreiben der Systemkonfiguration einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das in 1 dargestellte System umfasst eine Verbrennungskraftmaschine 10 vom Fremdzündungstyp. Die Verbrennungskraftmaschine 10 umfasst eine Mehrzahl von Zylindern und in 1 ist einer der Zylinder dargestellt. Ein Kolben 12 ist in jedem Zylinder der Verbrennungskraftmaschine 10 vorgesehen. Eine Verbrennungskammer 14 ist auf der oberen Seite des Kolbens 12 innerhalb der jeweiligen Zylinder ausgebildet. Ein Einlassdurchlass 16 und ein Auslassdurchlass 18 stehen mit der Verbrennungskammer 14 in Verbindung.
  • Ein Einlassventil 20 ist in einem Einlasskanal des Einlassdurchlasses 16 vorgesehen. Das Einlassventil 20 öffnet und schließt den Einlasskanal. Ein Auslassventil 22 ist in einem Auslasskanal des Aulassdurchlasses 18 vorgesehen. Das Auslassventil 22 öffnet und schließt den Auslasskanal. Ein elektronisch gesteuertes Drosselventil 24 ist in dem Einlassdurchlass 16 vorgesehen. Jeder Zylinder der Verbrennungskraftmaschine 10 ist mit einem Kraftstoffeinspritzventil 26 zum direkten Einspritzen von Kraftstoff in die Verbrennungskammer 14 (in den Zylinder) und einer Zündvorrichtung (in den Abbildungen ist lediglich eine Zündkerze dargestellt) 28 zum Zünden eines Luft-Kraftstoff-Gemisches vorgesehen. Ein Zylinderinnendrucksensor 30 zum Erfassen eines Zylinderinnendrucks ist außerdem bei jedem Zylinder montiert.
  • Das in 1 dargestellte System umfasst außerdem eine ECU (elektronische Steuerungseinheit) 40 als eine Steuerungsvorrichtung, welche die Verbrennungskraftmaschine 10 steuert, und Antriebsschaltungen (in den Abbildungen nicht gezeigt) zum Antreiben verschiedener Stellglieder, welche nachstehend beschrieben sind, und außerdem verschiedene Sensoren, welche nachstehend beschrieben sind, und dergleichen. Die ECU 40 umfasst eine Eingangs-/Ausgangsschnittstelle, einen Speicher und eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU). Die Eingangs-/Ausgangsschnittstelle ist vorgesehen, um Sensorsignale von verschiedenen Sensoren aufzunehmen, welche bei der Verbrennungskraftmaschine 10 oder dem Fahrzeug, bei welchem die Verbrennungskraftmaschine 10 montiert ist, installiert sind, und um Betätigungssignale zu verschiedenen Stellgliedern zum Steuern der Verbrennungskraftmaschine 10 auszugeben. In dem Speicher sind verschiedene Steuerungsprogramme und Kennfelder und dergleichen zum Steuern der Verbrennungskraftmaschine 10 gespeichert. Die CPU liest ein Steuerungsprogramm oder dergleichen aus dem Speicher aus und führt das Steuerungsprogramm oder dergleichen aus und erzeugt Betätigungssignale für verschiedene Stellglieder basierend auf aufgenommenen Sensorsignalen.
  • Die Sensoren, von welchen die ECU 40 Signale aufnimmt, umfassen zusätzlich zu dem vorgenannten Zylinderinnendrucksensor 30 verschiedene Sensoren zum Erlangen des Maschinenbetriebszustands, wie einen Kurbelwinkelsensor 42, welcher in der Umgebung einer Kurbelwelle (in den Abbildungen nicht gezeigt) angeordnet ist, einen Luftströmungsmesser 44, welcher in der Umgebung eines Einlasses hin zu dem Einlassdurchlass 16 angeordnet ist, und einen Gaspedalöffnungsgradsensor 46 zum Erfassen eines Öffnungsgrads eines Gaspedals.
  • Die Stellglieder, hin zu welchen die ECU 40 Betätigungssignale ausgibt, umfassen verschiedene Stellglieder zum Steuern des Maschinenbetriebs, wie das vorstehend beschriebene Drosselventil 24, das Kraftstoffeinspritzventil 26 und die Zündvorrichtung 28. Die ECU 40 weist außerdem eine Funktion auf, welche ein Ausgangssignal des Zylinderinnendrucksensors 30 mit einem Kurbelwinkel synchronisiert und das synchronisierte Signal einer A/D-Umwandlung unterzieht und das resultierende Signal erlangt. Dadurch ist es möglich, einen Zylinderinnendruck zu einer beliebigen Kurbelwinkelzeit in einem durch die A/D-Umwandlungsauflösung zugelassenen Bereich zu erfassen. Zusätzlich speichert die ECU 40 ein Kennfeld, in welchem die Beziehung zwischen einem Kurbelwinkel und einem Zylinderinnenvolumen definiert ist, und diese kann auf das Kennfeld Bezug nehmen, um ein Zylinderinnenvolumen zu berechnen, welches einem Kurbelwinkel entspricht.
  • [Verbrennungssteuerung bei der Ausführungsform]
  • (Berechnung von Messdaten für den MFB unter Verwendung des Zylinderinnendrucksensors)
  • Gemäß dem System der vorliegenden Ausführungsform, welches den Zylinderinnendrucksensor 30 und den Kurbelwinkelsensor 42 umfasst, können in jedem Zyklus der Verbrennungskraftmaschine 10 Messdaten für einen Zylinderinnendruck P synchron mit einem Kurbelwinkel erlangt werden (insbesondere ein Satz von Zylinderinnendrücken P, welche als Werte für jeden vorbestimmten Kurbelwinkel berechnet werden). Ein Wärmeabgabebetrag Q innerhalb eines Zylinders zu einem beliebigen Kurbelwinkel θ kann gemäß den nachfolgenden Gleichungen (1) und (2) unter Verwendung der erhaltenen Messdaten für den Zylinderinnendruck P und dem ersten thermodynamischen Gesetz berechnet werden. Darüber hinaus kann der MFB bei einem beliebigen Kurbelwinkel θ gemäß der nachfolgenden Gleichung (3) unter Verwendung der berechneten Messdaten für den Wärmeabgabebetrag Q innerhalb eines Zylinders (ein Satz von Wärmeabgabebeträgen Q, welche als Werte für jeden vorbestimmten Kurbelwinkel berechnet werden) berechnet werden. Ferner können Messdaten für den MFB (gemessener MFB-Satz), welche mit dem Kurbelwinkel synchronisiert sind, durch das Ausführen einer Verarbeitung zum Berechnen des MFB bei jedem vorbestimmten Kurbelwinkel berechnet werden. Die Messdaten für den MFB werden in einer Verbrennungsphase und in einer vorbestimmten Kurbelwinkelphase vor und nach der Verbrennungsphase (in diesem Fall eine Kurbelwinkelphase ausgehend von einer Schließzeit IVC des Einlassventils 20 hin zu einer Öffnungszeit EVO des Auslassventils 22 als ein Beispiel) berechnet. [Ausdruck 1]
    Figure DE102016109875A1_0002
  • Wobei in der vorstehenden Gleichung (1) V eine Zylinderinnenvolumen darstellt und κ ein Verhältnis einer spezifischen Wärme des Zylinderinnengases darstellt. Ferner stellt θmin in der vorstehenden Gleichung (3) einen Verbrennungs-Startpunkt dar und θmax stellt einen Verbrennungs-Endpunkt dar.
  • Gemäß den Messdaten für den MFB, welche durch das vorstehende Verfahren berechnet werden, kann ein Kurbelwinkel zu einer Zeit, zu welcher der MFB einem spezifizierten Anteil α (%) entspricht (nachfolgend als „spezifizierter Anteils-Verbrennungspunkt KWα” bezeichnet) erlangt werden. Zu beachten ist, dass, wenn der spezifizierte Anteils-Verbrennungspunkt KWα erlangt wird, obwohl es auch möglich ist, dass ein Wert des spezifizierten Anteils α in gelungener Art und Weise in den Messdaten für den MFB umfasst ist, in einem Fall, bei welchem der Wert nicht umfasst ist, der spezifizierte Anteils-Verbrennungspunkt KWα durch eine Interpolation basierend auf Messdaten berechnet werden kann, die sich auf beiden Seiten des spezifizierten Anteils α befinden. In der vorliegenden Beschreibung ist nachfolgend ein Wert von KWα, welcher unter Verwendung von Messdaten für den MFB erlangt wird, als „gemessener KWα” bezeichnet. Ein typischer spezifizierter Anteils-Verbrennungspunkt KWα ist nun mit Bezug auf 2 beschrieben, welche eine Wellenform von MFB-Daten darstellt. Eine Verbrennung in einem Zylinder startet einhergehend mit einer Zündverzögerung nachdem eine Zündung eines Luft-Kraftstoff-Gemischs zu einem Zündzeitpunkt SA durchgeführt wird. Ein Startpunkt der Verbrennung (θmin in der vorstehend beschriebenen Gleichung (3)), das heißt, ein Kurbelwinkel zu einer Zeit, zu welcher der MFB damit beginnt zuzunehmen, ist als „KW0” bezeichnet. Eine Kurbelwinkelphase (KW0 bis KW10) ausgehend von KW0 bis hin zu einem Kurbelwinkel KW10, welcher einer Zeit entspricht, zu welcher der MFB zu 10% wird, entspricht einer Initial-Verbrennungsphase, und eine Kurbelwinkelphase (KW10 bis KW90) ausgehend von KW10 bis zu einem Kurbelwinkel KW90, welcher einer Zeit entspricht, zu welcher der MFB zu 90% wird, entspricht einer Hauptverbrennungsphase. Ferner wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein Kurbelwinkel KW50, welcher einer Zeit entspricht, zu welcher der MFB zu 50% wird, als ein Verbrennungsschwerpunkt verwendet. Ein Kurbelwinkel KW100, welcher einer Zeit entspricht, zu welcher der MFB zu 100% wird, entspricht einem Verbrennungs-Endpunkt (θmax in der vorstehend beschriebenen Gleichung (3)), zu welchem der Wärmeabgabebetrag Q einen Maximalwert erreicht. Die Verbrennungsphase ist als eine Kurbelwinkelphase ausgehend von KW0 bis KW100 definiert.
  • (Maschinensteuerung unter Verwendung von KWα)
  • 3 ist ein Blockdiagramm zum Beschreiben eines Umrisses von zwei Typen einer Rückkopplungssteuerung unter Verwendung von KW10 und KW50, welche die ECU 40 ausführt. Die Maschinensteuerung, welche die ECU 40 durchführt, umfasst eine Steuerung unter Verwendung des spezifizierten Anteils-Verbrennungspunkts KWα. Hier sind als Beispiele der Maschinensteuerung unter Verwendung des spezifizierten Anteils-Verbrennungspunkts KWα zwei Typen einer Rückkopplungssteuerung beschrieben, welche KW10 bzw. KW50 verwenden. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden diese Steuerungen während eines Magerverbrennungsbetriebs durchgeführt, der bei einem größeren Luft-Kraftstoff-Verhältnis (magerere Verbrennung) als dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis durchgeführt wird.
  • 1. Rückkopplungssteuerung des Kraftstoffeinspritzbetrags unter Verwendung von SA-KW10
  • Bei dieser Rückkopplungssteuerung wird KW10, welcher dem 10%-Verbrennungspunkt entspricht, nicht als ein direkter Zielwert angenommen, sondern dieser wird stattdessen folgendermaßen verwendet. Das heißt, bei der vorliegenden Beschreibung ist eine Kurbelwinkelphase ausgehend von dem Zündzeitpunkt SA hin zu KW10 als „SA-KW10” bezeichnet. Insbesondere ist SA-KW10, welche einer durch Subtrahieren des Zündzeitpunkts SA von dem gemessenen KW10 erhaltenen Differenz entspricht, als „gemessene SA-KW10” bezeichnet. Zu beachten ist, dass gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein finaler Ziel-Zündzeitpunkt (angegebener Wert des Zündzeitpunkts im nächsten Zyklus) nach einer Anpassung durch die Rückkopplungssteuerung des Zündzeitpunkts unter Verwendung von KW50, wie später beschrieben, als der Zündzeitpunkt SA verwendet wird, welcher zum Berechnen der gemessenen SA-KW10 verwendet wird.
  • 4 ist eine Ansicht, welche eine Beziehung zwischen dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis und SA-KW10 darstellt. Diese Beziehung entspricht einer Beziehung in einem Bereich eines mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, welches sich auf einer mageren Seite relativ zu dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis befindet, und diese entspricht einer Beziehung unter identischen Betriebsbedingungen (insbesondere Maschinenbetriebsbedingungen, bei welchen der Einlassluftbetrag und die Maschinendrehzahl identisch sind). Die SA-KW10 entspricht einem Parameter, welcher eine Zündverzögerung darstellt, und zwischen SA-KW10 und dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis besteht ein fester Zusammenhang. Insbesondere existiert in dem Bereich des mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, wie in 4 gezeigt ist, eine Beziehung, dass SA-KW10 zunimmt, während das Luft-Kraftstoff-Verhältnis magerer wird. Daher kann eine Ziel-SA-KW10, welche einem gewünschten Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht, unter Verwendung dieser Beziehung ermittelt werden. Zusätzlich wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Konfiguration angewendet, so dass während des Magerverbrennungsbetriebs eine Rückkopplungssteuerung ausgeführt wird, welche einen Kraftstoffeinspritzbetrag anpasst, so dass die gemessene SA-KW10 nahe an die Ziel-SA-KW10 gelangt (nachfolgend einfach als „SA-KW10-Rückkopplungssteuerung” bezeichnet).
  • Wie in 3 gezeigt ist, wird bei der SA-KW10-Rückkopplungssteuerung die Ziel-SA-KW10 gemäß den Maschinenbetriebsbedingungen (insbesondere dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis, der Maschinendrehzahl und dem Einlassluftbetrag) eingestellt. Die gemessene SA-KW10 wird für jeden Zyklus in den jeweiligen Zylindern berechnet. Ferner wird bei der SA-KW10-Rückkopplungssteuerung als ein Beispiel eine PI-Steuerung verwendet, um den Kraftstoffeinspritzbetrag anzupassen, so dass eine Differenz zwischen der Ziel-SA-KW10 und der gemessenen SA-KW10 beseitigt wird. Bei der PI-Steuerung wird unter Verwendung einer Differenz zwischen der Ziel-SA-KW10 und der gemessenen SA-KW10 sowie einer vorbestimmten PI-Verstärkung (proportionale Verstärkung und integrale Verstärkung) ein Korrekturbetrag für den Kraftstoffeinspritzbetrag gemäß der relevanten Differenz und der Größe eines integrierten Werts hierfür berechnet. Ein Korrekturbetrag, welcher für jeden Zylinder berechnet wird, wird bei dem Basis-Kraftstoffeinspritzbetrag des Zylinders, der dem Zielobjekt der Anpassung entspricht, reflektiert. Auf diese Art und Weise wird der in dem nächsten Zyklus bei dem relevanten Zylinder zuzuführende Kraftstoffeinspritzbetrag durch die SA-KW10-Rückkopplungssteuerung angepasst (korrigiert).
  • Gemäß der SA-KW10-Rückkopplungssteuerung wird in einem Zylinder, in welchem eine gemessene SA-KW10 erhalten wird, die kleiner als die Ziel-SA-KW10 ist, eine Korrektur ausgeführt, welche den in dem nächsten Zyklus zu verwendenden Kraftstoffeinspritzbetrag verringert, um dadurch das Luft-Kraftstoff-Verhältnis magerer zu machen und die gemessene SA-KW10 zu vergrößern bzw. zu verlängern. Umgekehrt wird in einem Zylinder, in welchem eine gemessene SA-KW10 erhalten wird, die größer als die Ziel-SA-KW10 ist, eine Korrektur ausgeführt, die den in dem nächsten Zyklus zu verwendenden Kraftstoffeinspritzbetrag erhöht, um dadurch das Luft-Kraftstoff-Verhältnis fetter zu machen und die gemessene SA-KW10 zu verringern bzw. zu verkürzen.
  • Gemäß der SA-KW10-Rückkopplungssteuerung kann unter Verwendung der SA-KW10, welche einem Parameter mit einem starken Zusammenhang mit dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis während eines Magerverbrennungsbetriebs auf einen Zielwert (Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis) gesteuert werden. Folglich kann durch Einstellen der Ziel-SA-KW10 auf einen Wert gemäß einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der Umgebung einer Magerverbrennungsgrenze das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in die Umgebung der Magergrenze gesteuert werden. Dadurch kann ein niedriger Kraftstoffverbrauch und niedrige NOx-Emissionen realisiert werden.
  • 2. Rückkopplungssteuerung des Zündzeitpunkts unter Verwendung von KW50
  • Der optimale Zündzeitpunkt (sogenannter „MBT(minimales Vorrücken für das beste Drehmoment)-Zündzeitpunkt”) verändert sich gemäß dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Falls sich daher das Luft-Kraftstoff-Verhältnis infolge der SA-KW10-Rückkopplungssteuerung verändert, wird sich ebenso der MBT-Zündzeitpunkt verändern. Andererseits verändert sich KW50 zu einer Zeit, zu welcher der MBT-Zündzeitpunkt erhalten wird, nicht wesentlich mit Bezug auf das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem Bereich des mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnisses. Daher kann festgestellt werden, dass durch Anwenden von KW50 zu einer Zeit, zu welcher der MBT-Zündzeitpunkt als ein Ziel-KW50 erhalten wird, und durch Korrigieren des Zündzeitpunkts, so dass eine Differenz zwischen dem gemessenen KW50 und dem Ziel-KW50 beseitigt wird, der Zündzeitpunkt zu einer Zeit eines Magerverbrennungsbetriebs auf den MBT-Zündzeitpunkt angepasst werden kann, ohne durch eine Veränderung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses beeinflusst zu werden, wie vorstehend beschrieben ist. Daher wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Konfiguration angewendet, welche während des Magerverbrennungsbetriebs zusammen mit der SA-KW10-Rückkopplungssteuerung ebenso eine Rückkopplungssteuerung ausführt, welche den Zündzeitpunkt anpasst, so dass der gemessene KW50 nahe an den Ziel-KW50 gelangt (nachfolgend einfach als „KW50-Rückkopplungssteuerung” bezeichnet).
  • Wie in 3 gezeigt, ist der Ziel-KW50 bei der KW50-Rückkopplungssteuerung zum Veranlassen, dass der Zündzeitpunkt dem MBT-Zündzeitpunkt entspricht, auf einen Wert gemäß den Maschinenbetriebsbedingungen (insbesondere dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis, der Maschinendrehzahl und dem Einlassluftbetrag) eingestellt. Zu beachten ist, dass der hierin verwendete Ausdruck „KW50-Rückkopplungssteuerung” nicht notwendigerweise auf eine Steuerung beschränkt ist, welche steuert, um den MBT-Zündzeitpunkt zu erhalten. Das heißt, die KW50-Rückkopplungssteuerung kann ebenso verwendet werden, wenn ein anderer Zündzeitpunkt als der MBT-Zündzeitpunkt als ein Zielwert angewendet wird, wie zu einer Zeit einer verzögerten Verbrennung. In einem solchen Fall ist es beispielsweise zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen Maschinenbetriebsbedingungen ausreichend, den Ziel-KW50 einzustellen, um sich gemäß einer Ziel-Zündeffizienz (Indexwert, welcher einen Divergenzgrad des Zielwerts von dem MBT-Zündzeitpunkt angibt) zu verändern.
  • Der gemessene KW50 wird für jeden Zyklus in den jeweiligen Zylindern berechnet. Ferner wird bei der KW50-Rückkopplungssteuerung als ein Beispiel eine PI-Steuerung verwendet, um den Zündzeitpunkt relativ zu dem Basis-Zündzeitpunkt zu korrigieren, so dass eine Differenz zwischen dem Ziel-KW50 und dem gemessenen KW50 beseitigt wird. Der Basis-Zündzeitpunkt wird im Vorhinein als ein Wert gemäß den Maschinenbetriebsbedingungen (hauptsächlich dem Einlassluftbetrag und der Maschinendrehzahl) in der ECU 40 gespeichert. Bei der PI-Steuerung wird unter Verwendung einer Differenz zwischen dem Ziel-KW50 und dem gemessenen KW50 sowie einer vorbestimmten PI-Verstärkung (proportionale Verstärkung und integrale Verstärkung) ein Korrekturbetrag des Zündzeitpunkts gemäß der relevanten Differenz sowie der Größe eines integrierten Werts der Differenz berechnet. Ein Korrekturbetrag, welcher für jeden Zylinder berechnet wird, wird bei dem Basis-Zündzeitpunkt für den Zylinder reflektiert, der das Anpassungsziel darstellt. Dadurch wird der in dem nächsten Zyklus bei dem relevanten Zylinder zu verwendende Zündzeitpunkt (Ziel-Zündzeitpunkt) durch die KW50-Rückkopplungssteuerung angepasst (korrigiert).
  • Ein Wert des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses bei der Magerverbrennungsgrenze verändert sich auf das Aufnehmen des Einflusses des Zündzeitpunkts hin. Insbesondere wenn der Zündzeitpunkt beispielsweise relativ zu dem MBT-Zündzeitpunkt verzögert ist, bewegt sich der Wert des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses bei der Magerverbrennungsgrenze im Vergleich dazu, wenn dieser auf den MBT-Zündzeitpunkt gesteuert wird, hin zu der fetten Seite. Falls die SA-KW10-Rückkopplungssteuerung ohne Berücksichtigung des vorstehend beschriebenen Einflusses des Zündzeitpunkts auf den Wert des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses bei der Magerverbrennungsgrenze ausgeführt wird, besteht die Befürchtung, dass eine Fehlzündung auftreten wird, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis aufgrund der SA-KW10-Rückkopplungssteuerung hin zu einem Wert auf der mageren Seite ausschlägt. Daher wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform als eine bevorzugte Ausführungsform der SA-KW10-Rückkopplungssteuerung eine Konfiguration angewendet, bei welcher die SA-KW10-Rückkopplungssteuerung lediglich in einem Verbrennungszyklus durchgeführt wird, bei welchem sich die KW50-Rückkopplungssteuerung in einem ausreichend konvergierten Zustand befindet (das heißt, ein Zustand, in welchem der Zündzeitpunkt ausreichend nahe an den MBT-Zündzeitpunkt gelangt). Um die Ausführungsfrequenz der SA-KW10-Rückkopplungssteuerung vorteilhaft sicherzustellen, wenn die SA-KW10-Rückkopplungssteuerung in einer solchen Situation durchgeführt wird, wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Konfiguration angewendet, bei welcher die Ansprechgeschwindigkeit der KW50-Rückkopplungssteuerung im Vergleich zu der Ansprechgeschwindigkeit der SA-KW10-Rückkopplungssteuerung erhöht ist. Eine solche Einstellung der Ansprechgeschwindigkeit kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass die bei der KW50-Rückkopplungssteuerung zu verwendende PI-Verstärkung größer gestaltet wird als die bei der SA-KW10-Rückkopplungssteuerung zu verwendende PI-Verstärkung.
  • Zu beachten ist, dass die SA-KW10-Rückkopplungssteuerung und die KW50-Rückkopplungssteuerung für jeden Zylinder in der vorstehend beschriebenen Form ausgeführt werden.
  • [Rauscherfassungstechnologie und Gegenmaßnahme, wenn bei der Ausführungsform ein Rauschen erfasst wird]
  • (Einfluss des Rauschens auf Messdaten für den MFB)
  • 5 ist ein P-θ-Diagramm zum Beschreiben von Unterschieden des Rausch-Einflussgrads mit Bezug auf jeweilige Positionen einer Zylinderinnendruck-Wellenform während eines einzelnen Verbrennungszyklus. Rauschen kann aufgrund einer Vielzahl von Faktoren manchmal bei einem Ausgangssignal des Zylinderinnendrucksensors 30 überlagert sein. In der Verbrennungsphase (KW0 bis KW100) nimmt der Einfluss von Rauschen mit Bezug auf eine gemessene Wellenform des Zylinderinnendrucks während eines einzelnen Verbrennungszyklus im Vergleich zu Kurbelwinkelphasen vor und nach der Verbrennungsphase jedoch ab, wie in 5 gezeigt ist. Der Grund hierfür liegt darin, dass in der Verbrennungsphase und in der Umgebung davon der Ausgangswert des Zylinderinnendrucksensors 30 relativ groß ist und folglich das S/N-Verhältnis, welches einem Verhältnis zwischen dem Signalbetrag (Signal) und dem Rauschbetrag (Rauschen) entspricht, zunimmt. Darüber hinaus werden Messdaten für den MFB, welche basierend auf dem Ausgang des Zylinderinnendrucksensors 30 berechnet werden, durch Rauschen, welches bei einem Ausgangssignal des Zylinderinnendrucksensors 30 überlagert ist, in der folgenden Art und Weise beeinflusst.
  • Da MFB-Daten in einer Verbrennungsphase auf Hochdruck-Zylinderinnendruckdaten basieren, hinsichtlich welchen das Ausmaß des Rauscheinflusses gering ist, kann festgestellt werden, dass die MFB-Daten in einer Verbrennungsphase im Vergleich zu Messdaten für den MFB in Kurbelwinkelphasen vor und nach einer Verbrennungsphase gegenüber dem Einfluss von Rauschen weniger anfällig sind. Darüber hinaus kann mit Bezug auf den Rauscheinfluss hinsichtlich eines Messwerts des spezifizierten Anteils-Verbrennungspunkts KWα, welcher basierend auf Messdaten für den MFB berechnet wird, das Nachstehende festgestellt werden. Das heißt, eine Wellenform von MFB-Daten weist eine solche Charakteristik auf, dass die Wellenform in der Hauptverbrennungsphase (von KW10 bis KW90) geradlinig ansteigt. Daher kann festgestellt werden, dass es grundsätzlich schwierig ist, dass ein Fehler aufgrund eines Rauschens bei dem spezifizierten Anteils-Verbrennungspunkt KWα innerhalb der Hauptverbrennungsphase auftritt. Aufgrund der Beeinflussung durch den Einfluss von Rauschen, welches in den Kurbelwinkelphasen vor und nach der Verbrennungsphase überlagert ist, tritt ein durch das Rauschen hervorgerufener Fehler jedoch geneigt bei dem Verbrennungs-Startpunkt KW0 und dem Verbrennungs-Endpunkt KW100 auf, welche Positionen entsprechen, bei welchen sich die Wellenform von MFB-Daten krümmt, sowie bei Verbrennungspunkten in der Umgebung der Verbrennungs-Start- und Endpunkte KW0 und KW100 (von etwa KW0 bis KW10 und von etwa KW90 bis KW100), im Vergleich zu anderen Verbrennungspunkten, wie dem Verbrennungsschwerpunkt (KW50) auf der mittleren Seite der Verbrennungsphase.
  • 6 ist eine Ansicht zum Beschreiben von Rauscharten, welche bei einer Wellenform von MFB-Daten überlagert sein können, und von Problemen, welche durch die Überlagerung des Rauschens hervorgerufen werden. Eine in 6 gezeigte Rauschwellenform 1 stellt schematisch eine Wellenform von MFB-Daten dar, welche auf Zylinderinnendruckdaten basiert, bei welchen bei einer Kurbelwinkelzeit nach dem Zündzeitpunkt SA in einer Kurbelwinkelphase vor der Verbrennungsphase ein großer Rauschbetrag mit einer Spitzengestalt überlagert ist. Falls angenommen ist, dass eine Wellenform von Messdaten für den MFB, welche während der Ausführung der vorstehend beschriebenen SA-KW10-Rückkopplungssteuerung erlangt werden, der Rauschwellenform 1 entspricht, besteht die Wahrscheinlichkeit, dass ein Kurbelwinkel in der Umgebung der Daten, bei welchen das spitz gestaltete Rauschen überlagert ist, fehlerhaft als KW10 berechnet wird.
  • Eine in 6 gezeigte Rauschwellenform 2 stellt schematisch eine Wellenform von Wärmeabgabebetragdaten dar, welche auf Zylinderinnendruckdaten basieren, bei welchen in einer Kurbelwinkelphase nach einer Verbrennungsphase ein großer Rauschbetrag mit einer Spitzengestalt überlagert ist. Das nachfolgende Problem tritt auf, wenn MFB-Daten unter Verwendung von Wärmeabgabebetragdaten berechnet werden, bei welchen ein Rauschen auf diese Art und Weise überlagert ist. Das heißt, es besteht eine Wahrscheinlichkeit, dass ein Wert der Wärmeabgabebetragdaten bei der Kurbelwinkelzeit, zu welcher das Rauschen überlagert ist, fehlerhaft als ein maximaler Wärmeabgabebetrag Qmax erkannt wird. Dies bedeutet, dass die Wärmeabgabebetragdaten, bei welchen der MFB zu 100% wird, fehlerhaft ermittelt werden. Folglich tritt bei der Berechnung von KW100 ein Fehler auf. Daher neigt ein durch Rauschen hervorgerufener Fehler dazu, aufgrund des Aufnehmens des Einflusses eines Rauschens, welches bei einer Kurbelwinkelphase nach der Verbrennungsphase überlagert ist, bei KW100 sowie bei Verbrennungspunkten in der Umgebung davon aufzutreten. Wenn der maximale Wärmeabgabebetrag Qmax, der als eine Basis zum Berechnen des MFB dient, fehlerhaft bestimmt wird, bewirkt dies, dass bei den Werten von anderen Verbrennungspunkten ebenso ein Fehler auftritt, obwohl der Einfluss des Rauschens, welches in der bei der Rauschwellenform 2 gezeigten Form überlagert ist, abnimmt, während die Position des relevanten Verbrennungspunkts von KW100 auf der Seite von KW0 getrennt bzw. weiter entfernt ist. Darüber hinaus tritt, wie ebenso bei der Rauschwellenform 2 in 6 gezeigt ist, ein Fehler ebenso bei Verbrennungspunkten in der Umgebung der Mitte der Verbrennungsphase, wie KW50, auf, welche Verbrennungspunkten entsprechen, die durch den Rauscheinfluss ursprünglich schwer direkt beeinflusst werden.
  • Eine in 6 gezeigte Rauschwellenform 3 stellt eine Wellenform von MFB-Daten schematisch dar, welche auf Zylinderinnendruckdaten basieren, bei welcher hinsichtlich einer gesamten Verbrennungsphase und Kurbelwinkelphasen vor und nach der Verbrennungsphase das gleiche Rauschniveau einheitlich überlagert ist. Auch in einem Fall, bei welchem ein Rauschen über die gesamte Verbrennungsphase und die Kurbelwinkelphasen vor und nach der Verbrennungsphase auf diese Art und Weise überlagert ist, kann festgestellt werden, dass, solange das Niveau des überlagerten Rauschens klein ist, auch wenn die MFB-Daten, bei welchen das Rauschen überlagert ist, zur Steuerung verwendet werden, die Steuerung dadurch nicht beeinflusst wird. In einem Fall, bei welchem ein Rauschen mit einem vergleichsweise hohen Niveau über einen weiten Bereich überlagert ist, wie bei der Rauschwellenform 3, tritt jedoch das nachfolgende Problem auf. Das heißt, da ein Ausgangswert des Zylinderinnendrucksensors einem relativen Druck entspricht, wird, wenn eine Verbrennungsanalyse, wie ein Berechnen von MFB-Daten basierend auf Zylinderinnendruckdaten durchgeführt wird, vor der Verbrennungsanalyse im Allgemeinen eine Korrektur (Absolut-Druck-Korrektur) durchgeführt, welche den Ausgangswert des Zylinderinnendrucks in einen absoluten Druck umwandelt. Da die Verarbeitung für die Absolut-Druck-Korrektur bekannt ist, ist hierin auf eine detaillierte Beschreibung davon verzichtet. Bei der Absolut-Druck-Korrektur werden Zylinderinnendruckdaten bei zwei vorbestimmten Kurbelwinkeln während der Kurbelwinkelphase vor der Verbrennungsphase verwendet. Wenn ein Rauschen in der Art und Weise überlagert ist, wie bei der Rauschwellenform 3 gezeigt, wird bei den Zylinderinnendruckdaten für die vorgenannten zwei Punkte, welche für die Absolut-Druck-Korrektur verwendet wird, ein Fehler erzeugt und somit tritt bei dem Absolut-Druck-Korrekturbetrag ebenso ein Fehler auf. Ein solcher Fehler in dem Absolut-Druck-Korrekturbetrag entspricht beispielsweise einem Fehler, welcher auf die Wärmeabgabebetragdaten angewendet wird, das heißt, einem Fehler dahingehend, dass eine Zeit, zu welcher der Wärmeabgabebetrag Q ansteigt, früher liegt als die wahre Zeit. Folglich weicht ein Wert bei einem Verbrennungspunkt in einem Anfangsstadium der Verbrennung, wie KW10, relativ zu dem wahren Wert ab, wie in der Rauschwellenform in 6 ebenso gezeigt ist. Ferner kann ein Fehler in einem Absolut-Druck-Korrekturbetrag ebenso einen Verbrennungspunkt in der Umgebung des Verbrennungs-Endpunkts KW100, wie KW90, beeinflussen, und nicht nur einen Verbrennungspunkt in einem Anfangsstadium der Verbrennung, wie KW10.
  • (Rauscherfassungstechnologien)
  • Wie unter Bezugnahme auf 6 beispielhaft dargestellt, ist die Art des Rauschens, welches bei einem Ausgangssignal des Zylinderinnendrucksensors 30 überlagert sein kann, nicht immer gleich. Wenn verschiedene Verwendungsumgebungen der Verbrennungskraftmaschine 10 angenommen werden, ist es ferner schwierig im Vorhinein festzustellen, wann und in welcher Form Rauschen bei einem Ausgangssignal überlagert sein wird, welches einen Einfluss auf die Maschinensteuerung besitzt. Im Falle des Durchführens der vorstehend beschriebenen SA-KW10-Rückkopplungssteuerung und der KW50-Rückkopplungssteuerung basierend auf dem Ausgang des Zylinderinnendrucksensors 30 ist es jedoch vorzuziehen, dass es möglich ist geeignet zu erfassen, dass ein Rauschen bei Messdaten für den MFB überlagert ist, und dass eine geeignete Gegenmaßnahmen ergriffen wird, wenn ein Rauschen erfasst wird.
  • Daher wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein bei Messdaten für den MFB überlagertes Rauschen durch die nachfolgenden Technologien erfasst.
  • 1. Rauscherfassungstechnologie, wenn Maschinenbetriebsbedingungen stabil sind (insbesondere ein Fall, in welchem Maschinenbetriebsbedingungen kontinuierlich in einem einzelnen Betriebsbereich bleiben; nachfolgend ebenso als „während eines stabilen Betriebs” bezeichnet).
  • 7 ist eine Ansicht zum Beschreiben einer Rauscherfassungstechnologie (während eines stabilen Betriebs) bei der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Eine in 7 gezeigte Referenz-Verbrennungswellenform stellt schematisch eine Wellenform von Referenzdaten für den MFB (das heißt, der idealen MFB-Daten) dar, welche auf Maschinenbetriebsbedingungen basieren. Eine gemessene Verbrennungswellenform 1 und eine gemessene Verbrennungswellenform 2, welche in 7 gezeigt sind, zeigen jeweils schematisch eine Wellenform von Messdaten für den MFB. Insbesondere zeigt die gemessene Verbrennungswellenform 1 ein Beispiel, wenn kein Rauschen überlagert ist, während die gemessene Verbrennungswellenform 2 ein Beispiel zeigt, wenn während einer Kurbelwinkelphase vor der Verbrennungsphase (KW0 bis KW100) ein spitzenförmiges Rauschen überlagert ist.
  • Um zu erfassen, dass bei Messdaten für den MFB ein Rauschen überlagert ist, wird bei der vorliegenden Ausführungsform ein „Korrelations-Indexwert IRA” ermittelt, welcher einen Korrelationsgrad zwischen den Referenzdaten für den MFB und den gemessenen Daten zeigt. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird ein Kreuzkorrelationskoeffizient als eine bevorzugte Technologie zum Berechnen des Korrelations-Indexwerts IRA verwendet. Die Berechnung eines Kreuzkorrelationskoeffizienten RST während eines stabilen Betriebs, welcher eine Kreuzkorrelationsfunktion verwendet, wird unter Verwendung der nachfolgenden Gleichung (4) durchgeführt.
  • [Ausdruck 2]
    • RST = Σfa~b(θ)ga~b(τθ – θ) (4)
  • Wobei in der vorstehenden Gleichung (4) θ einen Kurbelwinkel darstellt. Ferner entspricht τθ einer Variablen, welche eine relative Abweichung in einer Richtung einer Kurbelwinkelachse mit Bezug auf zwei Wellenformen darstellt, welche Zielobjekten für eine Evaluation des Korrelationsgrads entsprechen (gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Wellenform von Referenzdaten für den MFB und eine Wellenform von Messdaten für den MFB). Die Funktion fa~b(θ) entspricht Referenzdaten für den MFB, welche einem Satz von diskreten Werten entsprechen, die für jeden vorbestimmten Kurbelwinkel existieren. Die Funktion ga~b(τθ – θ) entspricht Messdaten für den MFB, welche gleichermaßen einem Satz von diskreten Werten entsprechen. Darüber hinaus gibt (a~b) einen Abschnitt auf der Kurbelwinkelachse an, in welchem diese Funktionen fa~b(θ) und ga~b(τθ – θ) entsprechend definiert sind. Der relevante Abschnitt (a~b) entspricht einer Kurbelwinkelphase (nachfolgend als „Berechnungsphase α” bezeichnet), in welcher Referenzdaten und Messdaten vorliegen, die Zielobjekten zum Berechnen des Kreuzkorrelationskoeffizienten RST (mit anderen Worten, Zielobjekten für eine Evaluation des Korrelationsgrads) bei den Referenzdaten und den Messdaten für den MFB entsprechen. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Berechnungsphase α als eine Phase ausgehend von dem Zündzeitpunkt bis hin zu der Öffnungszeit (EVO) des Auslassventils 22 angenommen. Zu beachten ist, dass in einem Fall, bei welchem Messwerte der spezifizierten Anteils-Verbrennungspunkte KWα (gemäß der vorliegenden Ausführungsform KW10 und KW50), welche bei der Maschinensteuerung verwendet werden, in den Messdaten für den MFB nicht umfasst sind, die basierend auf Messdaten des Zylinderinnendrucks berechnet werden, eine Konfiguration angewendet werden kann, bei welcher ein relevanter Messwert durch eine Interpretation basierend auf benachbarten Messdaten ermittelt wird, und nach einem weiteren Ermitteln eines Werts auf der Seite der Referenzdaten, welcher als ein Gegenstück bei einem Paar mit dem gemessenen Wert dient, wird das Wertepaar bei den Zielobjekten zum Evaluieren des Korrelationsgrads mit aufgenommen.
  • Das Durchführen eines Überlagerungsvorgangs (convolution) unter Verwendung von Gleichung (4) wird durch einen Betrieb begleitet, welcher durch Variieren der Variablen τθ innerhalb eines vorbestimmten Bereichs den Kreuzkorrelationskoeffizienten RST fortlaufend berechnet, während hervorgerufen wird, dass sich die gesamte Wellenform der Messdaten für den MFB innerhalb der Berechnungsphase (α) in der Kurbelwinkelrichtung (horizontale Achserrichtung der in 7 gezeigten Verbrennungswellenform) nach und nach bewegt, während die Wellenform der Referenzdaten für den MFB festgehalten wird. Ein maximaler Wert RST_max des Kreuzkorrelationskoeffizienten RST im Laufe dieses Vorgangs entspricht dem Kreuzkorrelationskoeffizienten RST zu einer Zeit, zu welcher die beiden Wellenformen insgesamt am nächsten aneinander liegen, und dieser kann ausgedrückt werden, wie in der nachfolgenden Gleichung (5) gezeigt ist. Der bei der vorliegenden Ausführungsform verwendete Korrelations-Indexwert IRA entspricht nicht dem maximalen Wert RST_max selbst, sondern eher einem Wert, welcher durch das Durchführen einer vorbestimmten Normalisierungsverarbeitung bei dem Kreuzkorrelationskoeffizienten RST erhalten wird. Der Ausdruck „Normalisierungsverarbeitung”, wie hierin verwendet, bezieht sich auf eine Verarbeitung, welche derart definiert ist, dass der Maximalwert RST_max zu einer Zeit, zu welcher die beiden Wellenformen (Wellenform der Referenzdaten für den MFB und Wellenform der Messdaten für den MFB) vollständig übereinstimmen, einen Wert von 1 zeigt. Da diese Verarbeitung bekannt ist, ist hier auf eine detaillierte Beschreibung davon verzichtet.
  • [Ausdruck 3]
    • RST_max = max(RST) = max(Σfa~b(θ)ga~b(τθ – θ)) (5)
  • Der durch den vorstehend beschriebenen Berechnungsvorgang berechnete Korrelations-Indexwert IRA wird gleich 1 (maximal), wenn die beiden Wellenformen vollständig übereinstimmen, und dieser nähert sich zunehmend an null an, während der Korrelationsgrad zwischen den beiden Wellenformen abnimmt. Zu beachten ist, dass in einem Fall, bei welchem der Korrelations-Indexwert IRA einen negativen Wert zeigt, eine negative Korrelation zwischen den beiden Wellenformen besteht, und der Korrelations-Indexwert IRA in einem Fall, bei welchem die beiden Wellenformen zueinander vollständig umgekehrt sind, einen Wert von –1 zeigt bzw. aufweist. Entsprechend kann der Korrelationsgrad zwischen Referenzdaten und Messdaten für den MFB basierend auf dem Korrelations-Indexwert IRA festgestellt werden, welcher wie vorstehend beschrieben erhalten wird.
  • Bei dem in 7 dargestellten Beispiel wird der Korrelations-Indexwert IRA in einem Fall der gemessenen Verbrennungswellenform 1, bei welcher kein Rauschen überlagert ist, zu einem großen Wert (ein Wert nahe 1). Andererseits wird der Korrelations-Indexwert IRA in einem Fall der gemessenen Verbrennungswellenform 2, bei welcher bei einer einzelnen Position ein spitzenförmiges Rauschen überlagert ist, zu einem kleinen Wert relativ zu dem Wert im Falle der gemessenen Verbrennungswellenform 1. Eine Situation, bei welcher der Korrelations-Indexwert IRA aufgrund der Überlagerung eines Rauschens zu einem kleinen Wert wird, ist nicht auf einen Fall beschränkt, bei welchem das spitzenförmige Rauschen bei einer einzelnen Position überlagert ist, und gilt gleichermaßen, wenn ein kontinuierliches Rauschen überlagert ist, wie bei der in 6 gezeigten Rauschwellenform 3. Ferner nimmt der Korrelations-Indexwert IRA ab, während das überlagerte Rauschniveau zunimmt. Daher kann durch Einstellen eines Ermittlungswerts Ith (positiver Wert) im Vorhinein basierend auf der Größe des Korrelations-Indexwerts IRA eine Ermittlung dahingehend erfolgen, ob bei Messdaten für den MFB ein Rauschen überlagert ist, welches ein bestimmtes Niveau überschreitet.
  • 2. Rauscherfassungstechnologie, wenn Maschinenbetriebsbedingungen instationär sind (insbesondere ein Fall, bei welchem Maschinenbetriebsbedingungen zwischen Bereichen übergehen bzw. schwanken; nachfolgend ebenso als „während eines instationären Betriebs” bezeichnet).
  • 8 ist eine Ansicht, in welcher eine Wellenform von Referenzdaten für den MFB und eine Wellenform von Messdaten für den MFB während eines instationären Betriebs schematisch dargestellt sind. Wie in 8 gezeigt ist, neigt eine Abweichung zwischen den beiden Wellenformen (Wellenform der Referenzdaten für den MFB und Wellenform der Messdaten für den MFB) während eines instationären Betriebs dazu, ungeachtet davon, ob ein Rauschen überlagert ist oder nicht, groß zu werden. Der Grund hierfür liegt darin, dass, obwohl ein Grund für einer Abweichung zwischen den beiden Wellenformen während eines stabilen Betriebs (das heißt, während eines Stationärbetriebs) auf einfache Art und Weise auf eine Überlagerung von Rauschen eingegrenzt werden kann, während eines instationären Betriebs große Verbrennungsschwankungen auftreten und es schwierig ist zu unterscheiden, ob die vorgenannte Abweichung durch die Überlagerung von Rauschen oder durch die Verbrennungsschwankungen bedingt ist. Der Korrelations-Indexwert IRA nimmt ab, während die Abweichung zwischen den beiden Wellenformen zunimmt. Wenn daher eine Rauscherfassung während eines instationären Betriebs angewendet wird, welche den Korrelations-Indexwert IRA verwendet, besteht eine Gefahr, dass eine fehlerhafte Ermittlung dahingehend erfolgen wird, dass ein Rauschen erfasst wird, obwohl bei den Messdaten für den MFB tatsächlich kein Rauschen überlagert ist.
  • Daher wird bei der vorliegenden Ausführungsform während eines instationären Betriebs ein „Korrelations-Indexwert IAA” ermittelt, welcher einen Korrelationsgrad zwischen einer Wellenform von Messdaten für den MFB (in der nachfolgenden Beschreibung der Einfachheit halber als „aktuelle Daten” bezeichnet) und einer Wellenform von Messdaten für den MFB unmittelbar davor (in der nachfolgenden Beschreibung der Einfachheit halber ebenso als „unmittelbar vorausgehende Vergangenheitsdaten” bezeichnet) zeigt. Der Ausdruck Wellenform von „unmittelbar vorausgehenden Vergangenheitsdaten”, wie hierin verwendet, umfasst nicht nur eine Wellenform von Messdaten für den MFB, welche in dem gleichen Zylinder in einem Verbrennungszyklus erhalten werden, der um einen Zyklus vor dem Verbrennungszyklus liegt, in welchem die Wellenform der aktuellen Daten erhalten wird, sondern dieser umfasst ebenso eine Wellenform von Messdaten für den MFB, welche in einem Verbrennungszyklus eines weiteren Zylinders während einer Phase ausgehend von dem relevanten Verbrennungszyklus, welcher um einen Zyklus vor dem Verbrennungszyklus liegt, bis hin zu dem Verbrennungszyklus, in welchem die Wellenform der aktuellen Daten erhalten wird, erhalten wird. Wenn beispielsweise die Verbrennungskraftmaschine 10 einer Vierzylindermaschine entspricht (Zündfolge: erster Zylinder → dritter Zylinder → vierter Zylinder → zweiter Zylinder) und ein Verbrennungszyklus, in welchem die Wellenform der aktuellen Daten erhalten wird, einem Verbrennungszyklus des ersten Zylinders entspricht, umfasst der Ausdruck „Wellenform von unmittelbar vorausgehenden Vergangenheitsdaten” eine Wellenform von Messdaten für den MFB, welche in einem Verbrennungszyklus des ersten Zylinders erhalten werden, welcher um einen Zyklus vor dem Verbrennungszyklus liegt, in welchem die Wellenform der relevanten aktuellen Daten erhalten wird, und Messdaten für den MFB, welche in den Verbrennungszyklen des zweiten Zylinders, des dritten Zylinders und des vierten Zylinders, die nach der Zeit des Verbrennungszyklus des ersten Zylinders auftreten, der um einen Zyklus vor dem Verbrennungszyklus liegt, in welchem die Wellenform der relevanten aktuellen Daten erhalten wird, erhalten werden.
  • 9 ist eine Ansicht, in welcher eine Wellenform von Referenzdaten für den MFB, eine Wellenform von aktuellen Daten und eine Wellenform von unmittelbar vorausgehenden Vergangenheitsdaten während eines instationären Betriebs schematisch dargestellt sind. Wie in 9 gezeigt ist, kann im Falle der unmittelbar vorausgehenden Vergangenheitsdaten abgeschätzt werden, dass Verbrennungs-Schwankungsbedingungen zu einer Zeit einer Datenerfassung näher an den aktuellen Daten als die Referenzdaten liegen. Falls entsprechend unmittelbar vorausgehende Vergangenheitsdaten verwendet werden, können Verbrennungsschwankungen bei der vorstehend beschriebenen Abweichung als Gründe ausgeschlossen werden und der Grund einer Abweichung kann auf die Überlagerung eines Rausches eingegrenzt werden. Zu beachten ist, dass abgeschätzt wird, dass der Grund dafür, dass die vorgenannten Verbrennungs-Schwankungsbedingungen näher liegen, darin liegt, dass sich die Verbrennungsschwankungen zwischen benachbarten Verbrennungszyklen des gleichen Zylinders befinden. Ferner wird im Falle von Daten für zwei unterschiedliche Zylinder abgeschätzt, dass die vorgenannten Verbrennungs-Schwankungsbedingungen umso näher liegen, je näher die Zylinder, in welchen die Verbrennungszyklen auftreten, in der Zündfolge aneinander liegen. Daher ist es wünschenswerter, dass die Wellenform von unmittelbar vorausgehenden Vergangenheitsdaten einer Wellenform von Messdaten für den MFB entspricht, welche in einem Verbrennungszyklus des gleichen Zylinders erhalten wird, der dem Verbrennungszyklus, in welchem die Wellenform der aktuellen Daten erhalten wird, unmittelbar vorausgeht. Alternativ ist es wünschenswerter, dass die Wellenform von unmittelbar vorausgehenden Vergangenheitsdaten einer Wellenform von Messdaten für den MFB entspricht, welche in einem Verbrennungszyklus eines weiteren Zylinders erhalten werden, der dem Zylinder, in dessen Verbrennungszyklus die Wellenform der aktuellen Daten erhalten wird, in der Zündfolge unmittelbar vorausgeht.
  • In gleicher Art und Weise zu der Technologie zum Berechnen des Korrelations-Indexwerts IRA wird bei der Technologie zum Berechnen des Korrelations-Indexwerts IAA eine Kreuzkorrelationsfunktion verwendet. Die Berechnung eines Kreuzkorrelationskoeffizienten RTR während eines instationären Betriebs unter Verwendung einer Kreuzkorrelationsfunktion wird unter Verwendung der nachfolgenden Gleichung (6) durchgeführt.
  • [Ausdruck 4]
    • RST = Σga~b((τθ – θ)ha~b(τθ – θ)) (6)
  • Wobei in der vorstehenden Gleichung (6) θ einen Kurbelwinkel darstellt. Ferner entspricht τθ einer Variablen, welche eine relative Abweichung in einer Kurbelwinkel-Achsenrichtung mit Bezug auf zwei Wellenformen darstellt, die Zielobjekten für die Evaluation des Korrelationsgrads (gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Wellenform von aktuellen Daten und eine Wellenform von unmittelbar vorausgehenden Vergangenheitsdaten) entsprechen. Die Funktion ga~b(τθ – θ) entspricht aktuellen Daten, welche einem Satz von diskreten Werten entsprechen, die für jeden vorbestimmten Kurbelwinkel vorliegen. Die Funktion ha~b(τθ – θ) entspricht unmittelbar vorausgehenden Vergangenheitsdaten, welche in gleicher Art und Weise einem Satz von diskreten Werten entsprechen, die für jeden vorbestimmten Kurbelwinkel vorliegen. Hier gibt (a~b) einen Abschnitt auf der Kurbelwinkelachse an, in welchem diese Funktionen ga~b(τθ – θ) und ha~b(τθ – θ) entsprechend definiert sind. Der relevante Abschnitt (a~b) entspricht der vorgenannten Berechnungsphase α.
  • Ein maximaler Wert RTR_max des Kreuzkorrelationskoeffizienten RTR im Laufe eines Überlagerungsvorgangs unter Verwendung von Gleichung (6) entspricht dem Kreuzkorrelationskoeffizienten RTR zu einer Zeit, zu welcher die beiden Wellenformen insgesamt am nächsten aneinander liegen, und dieser kann so ausgedrückt werden, wie dies in der nachfolgenden Gleichung (7) gezeigt ist. Der bei der vorliegenden Ausführungsform verwendete Korrelations-Indexwert IAA entspricht nicht dem maximalen Wert RTR_max selbst, sondern eher einem Wert, welcher durch das Durchführen einer vorbestimmten Normalisierungsverarbeitung bei dem Kreuzkorrelationskoeffizienten RTR erhalten wird. Der Ausdruck „Normalisierungsverarbeitung”, wie hierin verwendet, bezieht sich auf eine Verarbeitung, welche derart definiert ist, so dass der maximale Wert RTR_max zu einer Zeit, zu welcher die beiden Wellenformen (Wellenform der aktuellen Daten und Wellenform von unmittelbar vorausgehenden Vergangenheitsdaten) vollständig übereinstimmen, einen Wert von 1 aufweist.
  • [Ausdruck 5]
    • RTR_max = max(RTR) = max(Σga~b(τθ – θ)ha~b(τθ – θ)) (7)
  • Der durch die vorstehend beschriebene Berechnungsverarbeitung berechnete Korrelations-Indexwert IAA wird gleich 1 (maximal), wenn die beiden Wellenformen vollständig übereinstimmen, und dieser nähert sich null an, während der Korrelationsgrad zwischen den beiden Wellenformen abnimmt. Zu beachten ist, dass, wenn der Korrelations-Indexwert IAA einen negativen Wert aufweist, eine negative Korrelation zwischen den beiden Wellenformen vorliegt, und der Korrelations-Indexwert IAA einen Wert von –1 aufweist, wenn die beiden Wellenformen zueinander vollständig umgekehrt sind. Entsprechend kann der Korrelationsgrad zwischen aktuellen Daten und unmittelbar vorausgehenden Vergangenheitsdaten basierend auf dem Korrelations-Indexwert IAA, welcher wie vorstehend beschrieben erhalten wird, festgestellt werden.
  • In gleicher Art und Weise zu dem Korrelations-Indexwert IRA wird der Korrelations-Indexwert IAA in einem Fall, bei welchem bei den aktuellen Daten kein Rauschen überlagert ist, zu einem größeren Wert (ein Wert nahe 1). Ferner wird der Korrelations-Indexwert IAA in einem Fall, bei welchem bei den aktuellen Daten ein Rauschen überlagert ist, zu einem kleinen Wert. Darüber hinaus wird durch einen Vergleich mit dem vorgenannten Ermittlungswert Ith eine Ermittlung dahingehend durchgeführt, ob bei den aktuellen Daten ein Rauschen überlagert ist, welches ein bestimmtes Niveau überschreitet.
  • (Gegenmaßnahme für eine Zeit, zu welcher ein Rauschen erfasst wird)
  • Wenn die SA-KW10-Rückkopplungssteuerung und die KW50-Rückkopplungssteuerung ohne Veränderung ungeachtet einer Tatsache, dass die Rückkopplungssteuerung unter Umständen durchgeführt wird, bei welchen ein Rauschen bei Messdaten für den MFB überlagert ist, fortgesetzt werden, besteht eine Wahrscheinlichkeit, dass eine hochgenaue Rückkopplungssteuerung nicht durchgeführt werden kann. Daher wird bei der vorliegenden Ausführungsform eine Konfiguration angewendet, welche basierend darauf, ob der Korrelations-Indexwert IRA (oder der Korrelations-Indexwert IAA), der in jedem Verbrennungszyklus berechnet wird, kleiner als der Ermittlungswert Ith ist, ermittelt, ob bei den Messdaten für den MFB ein Rauschen überlagert ist.
  • Darüber hinaus wird in einem Fall, wenn das Ergebnis der vorstehenden Ermittlung zustimmend ist, eine Reflexion bzw. eine Betrachtung bzw. ein Eingang des gemessenen KW10 und des gemessenen KW50 in dem Verbrennungszyklus, in welchem der Korrelations-Indexwert IRA, der dem Zielobjekt der zustimmenden Ermittlung entspricht, berechnet wird, bei der SA-KW10-Rückkopplungssteuerung bzw. der KW50-Rückkopplungssteuerung verhindert.
  • Zu beachten ist, dass, obwohl gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Konfiguration angewendet wird, bei welcher, wie vorstehend beschrieben, der Maximalwert eines Werts, der durch Normalisieren des Kreuzkorrelationskoeffizienten R erhalten wird, als der Korrelations-Indexwert IRA (oder der Korrelations-Indexwert IAA) verwendet wird, ein „Korrelations-Indexwert” bei der vorliegenden Erfindung ebenso dem Maximalwert Rmax des Kreuzkorrelationskoeffizienten R entsprechen kann, welcher nicht durch die vorbestimmte Normalisierungsverarbeitung begleitet wird. Der Korrelations-Indexwert (das heißt, der Maximalwert Rmax) nimmt jedoch in einem Fall, welcher nicht durch die Normalisierungsverarbeitung begleitet wird, nicht auf einfache Art und Weise zu, während der Korrelationsgrad zunimmt, sondern es existiert vielmehr der nachfolgend beschriebene Zusammenhang zwischen der Größe des Maximalwerts Rmax und Zunahmen/Abnahmen des Korrelationsgrads. Das heißt, der Korrelationsgrad nimmt zu, während der Maximalwert Rmax zunimmt, und der Korrelationsgrad wird am höchsten (das heißt, die beiden Wellenformen stimmen vollständig überein), wenn der Maximalwert Rmax zu einem bestimmten Wert X wird. Ferner nimmt der Korrelationsgrad ab, während der Maximalwert Rmax zunimmt, wenn der Maximalwert Rmax auf einen größeren Wert als den Wert X zunimmt. Entsprechend kann im Falle der Verwendung des Maximalwerts Rmax so wie dieser ist als der „Korrelations-Indexwert” ohne die Normalisierungsverarbeitung eine Ermittlung dahingehend, ob der „Korrelations-Indexwert” kleiner als ein „Ermittlungswert” ist, durch die nachfolgende Verarbeitung durchgeführt werden. Das heißt, wenn der Maximalwert Rmax von einem vorbestimmten Bereich, welcher um den Wert X zentriert ist, abweicht, kann bestimmt werden, dass der „Korrelations-Indexwert kleiner als der Ermittlungswert ist”, und umgekehrt kann in einem Fall, wenn der Maximalwert Rmax in den vorgenannten vorbestimmten Bereich fällt, bestimmt werden, dass der „Korrelations-Indexwert größer oder gleich dem Ermittlungswert ist”.
  • (Spezifische Verarbeitung bei der Ausführungsform)
  • 10 ist ein Flussdiagramm, das eine Routine darstellt, welche die ECU 40 bei der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausführt. Zu beachten ist, dass die vorliegende Routine zu einer Zeit gestartet wird, zu welcher die Öffnungszeit des Auslassventils 22 in jedem Zylinder verstrichen ist, und dass diese für jeden Verbrennungszyklus wiederholend ausgeführt wird.
  • Bei der in 10 gezeigten Routine erlangt die ECU 40 bei Schritt 100 zunächst die aktuellen Maschinenbetriebsbedingungen. Der hierin verwendete Ausdruck „Maschinenbetriebsbedingungen” bezieht sich hauptsächlich auf die Maschinendrehzahl, den Einlassluftbetrag, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis und den Zündzeitpunkt. Die Maschinendrehzahl wird unter Verwendung des Kurbelwinkelsensors 42 berechnet. Der Einlassluftbetrag wird unter Verwendung des Luftströmungsmessers 44 berechnet. Das Luft-Kraftstoff-Verhältnis steht für ein Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis und dieses kann unter Bezugnahme auf ein Kennfeld berechnet werden, welches das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis in Relation zu dem Maschinendrehmoment und der Maschinendrehzahl definiert. Das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht entweder einem vorbestimmten mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches zu einer Zeit eines Magerverbrennungsbetriebs verwendet wird, oder dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Der Zündzeitpunkt entspricht einem angegebenen Wert eines Zündzeitpunkts, welcher bei dem aktuellen Verbrennungszyklus verwendet wird (das heißt, einem Ziel-Zündzeitpunkt). Wenn unter dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis gearbeitet wird, wird der Ziel-Zündzeitpunkt durch Annehmen des Einlassluftbetrags und der Maschinendrehzahl als Grundparameter ermittelt, während im Falle des Magerverbrennungsbetriebs ein Wert verwendet wird, bei welchem die KW50-Rückkopplungssteuerung reflektiert bzw. betrachtet wird. Beispielsweise kann ein Ziel-Drehmoment, welches basierend auf dem Gaspedalöffnungsgrad berechnet wird, als das Maschinendrehmoment verwendet werden.
  • Nachfolgend schreitet die ECU 40 zu Schritt 102 voran und ermittelt, ob der aktuelle Betriebsbereich einem Magerverbrennungs-Betriebsbereich entspricht. Insbesondere ermittelt die ECU 40 basierend auf dem bei Schritt 100 erlangten Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis, ob der aktuelle Betriebsbereich einem Magerverbrennungs-Betriebsbereich entspricht oder ob dieser einem Betriebsbereich entspricht, welcher das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis verwendet.
  • Falls das Ermittlungsergebnis bei Schritt 102 negativ ist, wird die Verarbeitung der aktuellen Routine umgehend beendet. Falls im Gegensatz dazu das Ermittlungsergebnis bei Schritt 102 zustimmend ist, schreitet die ECU 40 zu Schritt 104 voran. Bei Schritt 104 ermittelt die ECU 40, ob die Maschinenbetriebsbedingungen stabil sind. Die ECU 40 ermittelt insbesondere, ob die bei Schritt 100 erlangten Maschinenbetriebsbedingungen in dem gleichen Betriebsbereich vorliegen wie die bei Schritt 100 der vorausgehenden Routine erlangten Maschinenbetriebsbedingungen. Ein einzelner Bereich, welcher durch Aufteilen eines Betriebsbereich-Kennfelds, in welchem Maschinenbetriebsbedingungen verständlich ausgedrückt sind, in Abschnitte für jeweilige vorbestimmte Bereiche erhalten wird, wird als die Basis für den vorgenannten Betriebsbereich angewendet.
  • Falls das Ergebnis der Ermittlung bei Schritt 104 zustimmend ist, schreitet die ECU 40 zu Schritt 106 voran. Bei Schritt 106 werden Referenzdaten für den MFB basierend auf den bei Schritt 100 erlangten Maschinenbetriebsbedingungen berechnet. Die Referenzdaten für den MFB können beispielsweise gemäß der nachfolgenden Gleichung (8) berechnet werden. Die Berechnung der MFB-Daten unter Verwendung von Gleichung (8) entspricht einer bekannten Berechnung unter Verwendung einer Wiebe-Funktion und somit ist hier auf eine detaillierte Beschreibung davon verzichtet. Wie vorstehend beschrieben ist, entspricht die Berechnungsphase α zum Berechnen des Korrelations-Indexwerts IRA bei der vorliegenden Ausführungsform einer Kurbelwinkelphase ausgehend von dem Zündzeitpunkt (Ziel-Zündzeitpunkt) SA bis zu der Öffnungszeit EVO des Auslassventils 22. Bei dem vorliegenden Schritt 106 werden Referenzdaten für den MFB unter Verwendung von Gleichung (8) unter Annahme der Berechnungsphase α als ein Zielobjekt berechnet. [Ausdruck 6]
    Figure DE102016109875A1_0003
  • Wobei c in der vorstehenden Gleichung (8) eine vorgeschriebene Konstante darstellt. Ferner stellt m einen Gestaltungsparameter dar, welcher unter Bezugnahme auf ein Kennfeld ermittelt wird, in welchem der Gestaltungsparameter m im Vorhinein in Relation zu den Maschinenbetriebsbedingungen (insbesondere der Maschinendrehzahl, dem Einlassluftbetrag, dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis und dem Zündzeitpunkt, wie bei Schritt 100 erlangt) definiert ist.
  • Nachfolgend schreitet die ECU 40 zu Schritt 108 voran. Bei Schritt 108 werden Messdaten für den MFB gemäß der vorstehend beschriebenen Gleichung (3) basierend auf Messdaten für den Zylinderinnendruck, welche in dem aktuellen Verbrennungszyklus unter Verwendung des Zylinderinnendrucksensors 30 erlangt werden, berechnet.
  • Nachfolgend schreitet die ECU 40 zu Schritt 110 voran. Bei Schritt 110 wird der Korrelations-Indexwert IRA unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Gleichung (4) unter Verwendung der Referenzdaten und der Messdaten für den MFB, wie bei den Schritten 106 bzw. 108 berechnet, unter Annahme der Berechnungsphase α als das Zielobjekte berechnet.
  • Falls das Ergebnis der Ermittlung bei Schritt 104 andererseits negativ ist, schreitet die ECU 40 zu Schritt 112 voran, da ermittelt werden kann, dass die Maschinenbetriebsbedingungen instationär sind. Bei Schritt 112 werden Messdaten für den MFB als aktuelle Daten gemäß der vorstehend beschriebenen Gleichung (3) basierend auf Messdaten für den Zylinderinnendruck, welche unter Verwendung des Zylinderinnendrucksensors 30 in dem aktuellen Verbrennungszyklus erlangt werden, berechnet.
  • Nachfolgend schreitet die ECU 40 zu Schritt 114 voran. Bei Schritt 114 werden Messdaten für den MFB, welche bei der vorhergehenden Routine berechnet werden, als unmittelbar vorausgehenden Vergangenheitsdaten erlangt. Zu beachten ist, dass Messdaten für den MFB, welche bei Schritt 112 erlangt werden, Messdaten für den MFB entsprechen, welche bei dem unmittelbar vorausgehenden Zylinder relativ zu dem Zylinder, in welchem die aktuellen Daten erhalten werden, erhalten werden, da die vorliegende Routine zu einer Zeit gestartet wird, zu welcher die Öffnungszeit des Auslassventils 22 in jedem Zylinder verstrichen ist.
  • Nachfolgend schreitet die ECU 40 zu Schritt 116 voran. Bei Schritt 116 wird der Korrelations-Indexwert IAA unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Gleichung (6) unter Verwendung der aktuellen Daten und der unmittelbar vorausgehenden Vergangenheitsdaten, welche bei den Schritten 112 bzw. 114 berechnet werden, unter Annahme der Berechnungsphase α als das Zielobjekt berechnet.
  • Nachfolgend schreitet die ECU 40 zu Schritt 118 voran. Bei Schritt 118 ermittelt die ECU 40, ob der bei Schritt 110 berechnete Korrelations-Indexwert IRA oder der bei Schritt 116 berechnete Korrelations-Indexwert IAA kleiner als der vorbestimmte Ermittlungswert Ith ist. Der bei dem vorliegenden Schritt 118 verwendete Ermittlungswert Ith wird im Vorhinein als ein Wert eingestellt, mit welchem ermittelt werden kann, ob ein Rauschen mit einem bestimmten Niveau oder höher bzw. mehr überlagert ist.
  • Wenn das bei Schritt 118 ermittelte Ergebnis negativ ist (insbesondere ein Fall, bei welchem IRA ≥ Ith oder IAA ≥ Ith), schreitet die ECU 40 zu Schritt 120 voran. Bei Schritt 120 ermittelt die ECU 40, dass kein Rauschen mit einem bestimmten Niveau oder höher überlagert ist. Wenn das bei Schritt 112 ermittelte Ergebnis andererseits zustimmend ist (insbesondere ein Fall, bei welchem IRA < Ith oder IAA < Ith), da ermittelt werden kann, dass ein Rauschen eines vorbestimmten Niveaus oder höher bzw. darüber überlagert ist, werden bei Schritt 122 die SA-KW10-Rückkopplungssteuerung und die KW50-Rückkopplungssteuerung beendet.
  • Wie vorstehend beschrieben ist, werden die SA-KW10-Rückkopplungssteuerung und die KW50-Rückkopplungssteuerung während eines Magerverbrennungsbetriebs pro Zylinder ausgeführt, und die Ergebnisse dieser Rückkopplungssteuerungen (das heißt, ein Korrekturbetrag basierend auf der relevanten Rückkopplungssteuerung) werden bei dem nächsten Verbrennungszyklus des gleichen Zylinders reflektiert bzw. betrachtet. Die Verarbeitung bei dem vorliegenden Schritt 122 entspricht insbesondere einer Verarbeitung, welche durch Aufrechterhalten eines Korrekturbetrags für den Kraftstoffeinspritzbetrag basierend auf der SA-KW10-Rückkopplungssteuerung bzw. eines Korrekturbetrags für den Zündzeitpunkt basierend auf der KW50-Rückkopplungssteuerung auf den vorhergehenden Werten davon (insbesondere Werten, welche in dem vorhergehenden Verbrennungszyklus berechnet werden), und ohne Reflektieren bzw. Betrachten des gemessenen KW10 und des gemessenen KW50, welche in dem aktuellen Verbrennungszyklus berechnet werden, bei den jeweiligen Korrekturbeträgen, diese Rückkopplungssteuerungen beendet. Zu beachten ist, dass eine PI-Steuerung als ein Beispiel der vorgenannten Rückkopplungssteuerung verwendet wird, welche durchgeführt wird, wie mit Bezug auf 3 beschrieben ist. Das heißt, ein I-Term (Integralterm), welcher eine kumulative Differenz zwischen einem Zielwert (Ziel-SA-KW10 oder dergleichen) und einem Messwert (gemessene SA-KW10 oder dergleichen) verwendet, ist bei diesen Rückkopplungssteuerungen umfasst. Entsprechend ist es in einem Fall der Verwendung der vorgenannten Differenz in einem vergangenen Verbrennungszyklus, um einen I-Term zu berechnen, wenn die Rückkopplungssteuerung wieder aufgenommen wird, wünschenswert, sicherzustellen, dass ein Wert in einem Verbrennungszyklus, in welchem Rauschen erfasst wird, nicht umfasst ist.
  • Gemäß der in 10 dargestellten Verarbeitung, welche vorstehend beschrieben ist, kann ein bei Messdaten überlagertes Rauschen basierend auf dem Korrelations-Indexwert IRA oder dem Korrelations-Indexwert IAA erfasst werden. Wenn ein Rauschen erfasst wird, wird die Rückkopplungssteuerung beendet, welche Messdaten für den MFB verwendet (das heißt, die SA-KW10-Rückkopplungssteuerung und die KW50-Rückkopplungssteuerung). Durch diese Maßnahmen wird verhindert, dass ein gemessener KW10 oder ein gemessener KW50 in dem aktuellen Verbrennungszyklus, mit Bezug auf welche eine Wahrscheinlichkeit besteht, dass aufgrund von Rauschen ein Fehler aufgetreten ist, bei den jeweiligen Rückkopplungssteuerungen reflektiert bzw. betrachtet wird. Dadurch ist es möglich, eine Situation zu vermeiden, bei welcher sich die Genauigkeit der Maschinensteuerung aufgrund der Verwendung des vorgenannten gemessenen KW10 oder des gemessenen KW50 verschlechtert.
  • (Vorteile der Kreuzkorrelationsfunktion)
  • Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird eine Kreuzkorrelationsfunktion zum Berechnen des Korrelations-Indexwerts IRA oder des Korrelations-Indexwert IAA verwendet. Eine Technologie zum Berechnen eines „Korrelations-Indexwerts” bei der vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht notwendigerweise auf eine Technologie beschränkt, welche eine Kreuzkorrelationsfunktion verwendet. Das heißt, die relevante Berechnungstechnologie kann beispielsweise einer Technologie entsprechen, welche einen Wert verwendet, der durch Addieren der Quadrate von Differenzen (eine so genannte „Residuen-Quadratsumme”) zwischen den Messdaten und Referenzdaten für den MFB bei den gleichen Kurbelwinkeln erhalten wird, wenn eine vorbestimmte Berechnungsphase als ein Zielobjekt angenommen wird. Im Falle der Residuen-Quadratsumme nimmt der Wert ab, während der Korrelationsgrad zunimmt. Ein „Korrelations-Indexwert” bei der vorliegenden Erfindung ist insbesondere als ein Wert eingestellt, welcher größer wird, während der Korrelationsgrad zunimmt. Entsprechend ist es im Falle der Verwendung der Residuen-Quadratsumme ausreichend, den „Korrelations-Indexwert” als eine inverse Zahl der Residuen-Quadratsumme zu verwenden.
  • Zu beachten ist, dass bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform „Berechnungsmittel für einen verbrannten Massenanteil” bei der vorliegenden Erfindung durch die ECU 40 realisiert sind, welche die Verarbeitung bei Schritt 108 oder Schritt 112 ausführt, „Steuerungsmittel” bei der vorliegenden Erfindung durch die ECU 40 realisiert sind, welche die SA-KW10-Rückkopplungssteuerung und die KW50-Rückkopplungssteuerung ausführt und ebenso die Verarbeitung bei Schritt 122 in einem Fall ausführt, bei welchem das bei Schritt 118 ermittelte Ergebnis zustimmend ist. Ferner sind „Korrelations-Indexwert-Berechnungsmittel” bei der vorliegenden Erfindung durch die ECU 40 realisiert, welche die Verarbeitung bei Schritt 110 oder Schritt 116 ausführt. Zusätzlich entsprechen das Kraftstoffeinspritzventil 26 und die Zündvorrichtung 28 einem „Stellglied” bei der vorliegenden Erfindung, der Korrelations-Indexwert IAA entspricht einem „Instationärzeit-Indexwert” bei der vorliegenden Erfindung und der Korrelations-Indexwert IRA entspricht einem „Stationärzeit-Indexwert” bei der vorliegenden Erfindung.
  • Weitere Ausführungsformen
  • In diesem Zusammenhang wird bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform in einem Fall, bei welchem der Korrelations-Indexwert IRA (oder der Korrelations-Indexwert IAA) kleiner als der Ermittlungswert Ith ist, durch Aufrechterhalten der jeweiligen Korrekturbeträge der SA-KW10-Rückkopplungssteuerung und der KW50-Rückkopplungssteuerung auf den vorhergehenden Werten davon, eine Reflektion bzw. Betrachtung des gemessenen KW10 oder des gemessenen KW50 in einem Verbrennungszyklus, in welchem der relevante Korrelations-Indexwert IRA (oder der Korrelations-Indexwert IAA) berechnet wird, bei den jeweiligen Rückkopplungssteuerungen verhindert. Die Art und Weise einer solchen Verhinderung ist jedoch nicht auf einen Fall beschränkt, welcher die vorhergehenden Werte des Korrekturbetrags aufrechterhält, und es kann beispielsweise eine Konfiguration angewendet werden, bei welcher die jeweiligen Korrekturbeträge auf null eingestellt werden. Falls die Korrekturbeträge auf den vorhergehenden Werten aufrechterhalten werden, obwohl das Zurückführen des gemessenen KW10 und dergleichen in dem aktuellen Verbrennungszyklus gestoppt ist, wird die Anpassung eines Kraftstoffeinspritzbetrags und dergleichen unter Verwendung eines vergangenen bzw. vorhergehenden Rückkopplungsergebnisses fortgesetzt. Falls der Korrekturbetrag andererseits auf null eingestellt wird, ist eine Verwendung eines vergangenen Rückkopplungsergebnisses selbst ebenso verhindert. Ferner kann ebenso eine Konfiguration angewendet werden, welche anstelle des Verhinderns der vorgenannten Rückkopplungssteuerungen die Rückkopplungssteuerungen eher durchführt, während eine Rückkopplungsverstärkung verringert ist. Diese Technologie entspricht einem Beispiel, bei welchem ein Grad bzw. Ausmaß, in welchem der gemessene KW10 und dergleichen in dem aktuellen Verbrennungszyklus bei der SA-KW10-Rückkopplungssteuerung und dergleichen reflektiert bzw. betrachtet wird, im Vergleich zu einem Fall verringert ist, bei welchem der Korrelations-Indexwert IR (oder der Korrelations-Indexwert IAA) größer oder gleich dem Ermittlungswert Ith ist.
  • Ferner wird bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform der Ermittlungswert Ith, welcher bei dem Korrelations-Indexwert IRA und dem Korrelations-Indexwert IAA gleich ist, für die Ermittlung dahingehend verwendet, ob bei Messdaten für den MFB ein Rauschen überlagert ist. Dieser Ermittlungswert muss jedoch kein gemeinsamer Wert sein und es können separate Ermittlungswerte für den Korrelations-Indexwert IRA und dem Korrelations-Indexwert IAA verwendet werden.
  • Ferner ist, obwohl die SA-KW10-Rückkopplungssteuerung und die KW50-Rückkopplungssteuerung bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform dargestellt sind, die „Maschinensteuerung, welche ein Stellglied einer Verbrennungskraftmaschine basierend auf einem Messwert bei einem spezifizierten Anteils-Verbrennungspunkt steuert”, bei der vorliegenden Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebene Rückkopplungssteuerung beschränkt. Das heißt, der spezifizierte Anteils-Verbrennungspunkt KWα kann zum Ermitteln von Drehmomentschwankungen oder einer Fehlzündung der Verbrennungskraftmaschine verwendet werden. Entsprechend ist eine Steuerung eines vorbestimmten Stellglieds, welche auf das Aufnehmen eines Ergebnisses der vorgenannten Ermittlung hin durchgeführt wird, bei der vorstehend beschriebenen Maschinensteuerung ebenso enthalten. Ferner ist der spezifizierte Anteils-Verbrennungspunkt KWα, welcher bei der vorliegenden Erfindung als ein Zielobjekt der „Maschinensteuerung” verwendet wird, nicht auf KW10 und KW50 beschränkt, und dieser kann ein beliebiger Wert sein, welcher innerhalb eines Bereichs von KW0 bis KW100 ausgewählt ist, und dieser kann beispielsweise KW90 entsprechen, das heißt, dem 90%-Verbrennungspunkt. Zusätzlich kann beispielsweise eine Kombination einer Mehrzahl von spezifizierten Anteils-Verbrennungspunkten KWα verwendet werden, wie KW10 bis KW50, was einer Kurbelwinkelphase ausgehend von KW10 bis KW50 entspricht.
  • Ferner kann, obwohl bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ein Beispiel beschrieben ist, bei welchem der Korrelationsgrad von MFB-Daten für jeden Zylinder unter Verwendung einer Kreuzkorrelationsfunktion bewertet wird, ebenso eine Konfiguration angewendet werden, bei welcher eine Evaluation bzw. Bewertung des Korrelationsgrads von MFB-Daten für einen beliebigen repräsentativen Zylinder als das Zielobjekt ausgeführt wird und eine vorbestimmte Gegenmaßnahme implementiert wird, welche sämtliche Zylinder als ein Zielobjekt annimmt, wenn ein Rauschen erfasst wird. In diesem Fall wird jedoch eine Evaluation des Korrelationsgrads von MFB-Daten unter Annahme eines von dem repräsentativen Zylinder abweichenden Zylinders als ein Zielobjekt nicht durchgeführt. Daher werden im Falle des Durchführen einer Evaluation des Korrelationsgrads von MFB-Daten unter Annahme eines repräsentativen Zylinders als ein Zielobjekt zu einer Zeit einer Rauscherfassung während eines instationären Betriebes bzw. Übergangsbetriebs, wie vorstehend beschrieben, Messdaten für den MFB, welche in einem Verbrennungszyklus des repräsentativen Zylinders erhalten werden, als die „aktuellen Daten” verwendet, und Messdaten für den MFB, welche in einem Verbrennungszyklus des repräsentativen Zylinders erhalten werden, der um einen Zyklus vor dem relevanten Verbrennungszyklus liegt, werden als die „unmittelbar vorausgehenden Vergangenheitsdaten” verwendet.
  • Ferner ist bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ein Beispiel beschrieben, bei welchem der Kraftstoffeinspritzbetrag mittels der SA-KW10-Rückkopplungssteuerung angepasst wird. Ein Zielobjekt der Anpassung durch die SA-KW10-Rückkopplungssteuerung, welches für die Verbrennungssteuerung während des Magerverbrennungsbetriebs verwendet wird, ist jedoch nicht auf einen Kraftstoffeinspritzbetrag beschränkt und kann einem Einlassluftbetrag oder einer Zündenergie entsprechen. Zu beachten ist, dass die Rückkopplungssteuerung als Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung positioniert sein kann, falls das Zielobjekt der Anpassung dem Kraftstoffeinspritzbetrag oder dem Einlassluftbetrag entspricht. Ferner ist ein spezifizierter Anteils-Verbrennungspunkt KWα, welcher bei der vorliegenden Rückkopplungssteuerung verwendet wird, nicht notwendigerweise auf KW10 beschränkt, und dieser kann einem anderen Verbrennungspunkt entsprechen. Mit Bezug auf die Anwendung der vorliegenden Rückkopplungssteuerung kann jedoch festgestellt werden, dass KW10 im Vergleich zu den anderen Verbrennungspunkten aus den nachstehenden Gründen besser ist. Das heißt, in einem Fall, bei welchem ein Verbrennungspunkt innerhalb der Hauptverbrennungsphase (KW10 bis KW90), das heißt, nach KW10, verwendet wird, wird die erhaltene Kurbelwinkelphase in hohem Ausmaß durch Parameter (AGR-Rate, Einlasslufttemperatur und Tumble-Verhältnis und dergleichen) beeinflusst, welche die Verbrennung beeinflussen, wenn sich die Flamme ausbreitet. Das heißt, eine in diesem Fall erhaltene Kurbelwinkelphase entspricht nicht einer solchen Phase, welche lediglich auf das Luft-Kraftstoff-Verhältnis fokussiert ist, und diese ist gegenüber äußeren Störungen empfindlich. Ferner tritt, wie vorstehend beschrieben ist, aufgrund des Einflusses von Rauschen, welches bei einem Ausgangssignal von dem Zylinderinnendrucksensor 30 überlagert ist, ein Fehler geneigt bei Verbrennungspunkten um den Verbrennungs-Startpunkt KW0 und den Verbrennungs-Endpunkt KW100 auf. Der Einfluss eines solchen Rauschens nimmt ab, während sich der Verbrennungspunkt von dem Verbrennungs-Startpunkt KW0 und dem Verbrennungs-Endpunkt KW100 in Richtung der Seite der Mitte der Verbrennungsphase weg bewegt. Unter Berücksichtigung dieser Punkte kann festgestellt werden, dass KW10 am besten ist.
  • Darüber hinaus wird bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform eine Konfiguration angewendet, bei welcher zu einer Zeit eines Magerverbrennungsbetriebs, welcher durch die Implementierung der SA-KW10-Rückkopplungssteuerung und der KW50-Rückkopplungssteuerung begleitet wird, die Evaluation bzw. Bewertung des Korrelationsgrads von MFB-Daten basierend auf dem Korrelations-Indexwert IRA (oder dem Korrelations-Indexwert IAA) durchgeführt wird. Unter der Voraussetzung, dass die Maschinensteuerung basierend auf dem spezifizierten Anteils-Verbrennungspunkt KWα durchgeführt wird, ist die relevante Bewertung jedoch nicht auf eine Zeit des Magerverbrennungsbetriebs beschränkt und es kann beispielsweise eine Konfiguration angewendet werden, bei welcher die relevante Bewertung zu einer Zeit eines Betriebs während einer Verbrennung bei dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis durchgeführt wird.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2008-069713 A [0002, 0003]

Claims (4)

  1. Steuerungsvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine, aufweisend: einen Zylinderinnendrucksensor (30), welcher derart konfiguriert ist, dass dieser einen Zylinderinnendruck erfasst; einen Kurbelwinkelsensor (42), welcher derart konfiguriert ist, dass dieser einen Kurbelwinkel erfasst; Berechnungsmittel (40) für einen verbrannten Massenanteil, welche derart konfiguriert sind, dass diese basierend auf einem durch den Zylinderinnendrucksensor (30) erfassten Zylinderinnendruck und einem durch den Kurbelwinkelsensor (42) erfassten Kurbelwinkel Messdaten für einen verbrannten Massenanteil berechnen, die mit einem Kurbelwinkel synchronisiert sind; Steuerungsmittel (40), welche derart konfiguriert sind, dass diese eine Maschinensteuerung ausführen, die basierend auf Messdaten für den verbrannten Massenanteil einen Messwert bei einem spezifizierten Anteils-Verbrennungspunkt, welcher einem Kurbelwinkel zu einer Zeit entspricht, zu welcher der verbrannte Massenanteil zu einem spezifizierten Anteil wird, berechnet und ein Stellglied der Verbrennungskraftmaschine basierend auf dem Messwert bei dem spezifizierten Anteils-Verbrennungspunkt steuert; und Korrelations-Indexwert-Berechnungsmittel (40), welche derart konfiguriert sind, dass diese: einen Korrelations-Indexwert, der einen Korrelationsgrad zwischen aktuellen Daten der Messdaten für den verbrannten Massenanteil und unmittelbar vorausgehenden Vergangenheitsdaten relativ zu den aktuellen Daten zeigt, als einen Instationärzeit-Indexwert berechnen, wenn Betriebsbedingungen der Verbrennungskraftmaschine nicht stationär sind; und einen Korrelations-Indexwert, welcher einen Korrelationsgrad zwischen den aktuellen Daten und Referenzdaten für den verbrannten Massenanteil, welche auf den Betriebsbedingungen basieren, als einen Stationärzeit-Indexwert berechnen, wenn die Betriebsbedingungen stationär sind; wobei die Steuerungsmittel (40) außerdem derart konfiguriert sind, dass diese: wenn der Instationärzeit-Indexwert kleiner als ein Ermittlungswert dafür ist, eine Betrachtung eines Messwerts bei einem spezifizierten Anteils-Verbrennungspunkt in einem Verbrennungszyklus, in welchem die aktuellen Daten für den verbrannten Massenanteil berechnet werden, bei der Maschinensteuerung verhindern oder ein Ausmaß, in welchem der Messwert bei der Maschinensteuerung betrachtet wird, im Vergleich zu einem Fall verringern, bei welchem der Instationärzeit-Indexwert größer oder gleich einem Ermittlungswert dafür ist; und, wenn der Stationärzeit-Indexwert kleiner als ein Ermittlungswert dafür ist, eine Betrachtung eines Messwerts bei einem spezifizierten Anteils-Verbrennungspunkt in einem Verbrennungszyklus, in welchem die aktuellen Daten für den verbrannten Massenanteil berechnet werden, bei der Maschinensteuerung verhindern oder ein Ausmaß, in welchem der Messwert bei der Maschinensteuerung betrachtet wird, im Vergleich zu einem Fall verringern, bei welchem der Stationärzeit-Indexwert größer oder gleich einem Ermittlungswert dafür ist.
  2. Steuerungsvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1, wobei die Korrelations-Indexwert-Berechnungsmittel (40) außerdem derart konfiguriert sind, dass diese den Instationärzeit-Indexwert unter Verwendung von Messdaten für den verbrannten Massenanteil, welche in einem Verbrennungszyklus eines gleichen Zylinders berechnet werden, der um einen Zyklus vor einem Verbrennungszyklus liegt, in welchem die aktuellen Daten für den verbrannten Massenanteil berechnet werden, als die unmittelbar vorausgehenden Vergangenheitsdaten berechnen.
  3. Steuerungsvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1, wobei der Zylinderinnendrucksensor (30) derart konfiguriert ist, dass dieser einen Zylinderinnendruck für jeden Zylinder aus einer Mehrzahl von Zylindern erfasst, wobei die Korrelations-Indexwert-Berechnungsmittel (40) außerdem derart konfiguriert sind, dass diese den Instationärzeit-Indexwert unter Verwendung von Messdaten für einen verbrannten Massenanteil, welche in einem Verbrennungszyklus eines weiteren Zylinders während einer Phase ausgehend von einem Verbrennungszyklus eines gleichen Zylinders, welcher um einen Zyklus vor einem Verbrennungszyklus liegt, in welchem die aktuellen Daten für den verbrannten Massenanteil berechnet werden, bis zu einem Verbrennungszyklus, in welchem die aktuellen Daten für den verbrannten Massenanteil berechnet werden, als die unmittelbar vorausgehenden Vergangenheitsdaten berechnen.
  4. Steuerungsvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 3, wobei der weitere Zylinder einem Zylinder entspricht, welcher in einer Zündfolge um eine Position vor einem Zylinder positioniert ist, in dessen Verbrennungszyklus die aktuellen Daten für den verbrannten Masseanteil berechnet werden.
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