DE102016214157A1

DE102016214157A1 - Kraftmaschinenbetriebssystem und Kraftmaschinenbetriebsverfahren

Info

Publication number: DE102016214157A1
Application number: DE102016214157.0A
Authority: DE
Inventors: Brien Lloyd Fulton; Michiel J. Van Nieuwstadt; Daniel Roettger; Aaron John Oakley; Claus Maerschank
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2015-08-21
Filing date: 2016-08-01
Publication date: 2017-02-23
Also published as: CN106468223B; US9890728B2; DE202016009192U1; RU2669110C2; RU2016132976A3; RU2016132976A; CN106468223A; US20170051700A1

Abstract

Es werden Verfahren und Systeme zum Auswerten von Zylinderdruckprofilen in Zylindern einer Kraftmaschine offenbart. In einem Beispiel wird die Kraftstoffeinspritzzeiteinstellung von Kraftmaschinenzylindern in Ansprechen auf die Ausgabe eines oder mehrerer in Kraftmaschinenzylinder eingebauter Drucksensoren eingestellt, um die Kraftmaschinenverbrennung zu verbessern. Die Verbrennung innerhalb einer Mehrzahl von Kraftmaschinenzylindern kann in Ansprechen auf den in einem einzelnen Kraftmaschinenzylinder erfassten Druck eingestellt werden.

Description

Die zunehmend niedrigeren Normen für Kraftmaschinenemission verlangen zunehmend anspruchsvollere Kraftmaschinensteuerungen. Eine Möglichkeit, den Kraftmaschinenbetrieb zu verbessern, ist das Einbauen von Drucksensoren in Kraftmaschinenzylinder. Die Drucksensoren können für jeden der Zylinder, in die ein Drucksensor eingebaut ist, und für die Kraftmaschine selbst eine Rückkopplung geben, die die Kraftmaschinenverbrennung für den Verbrennungsort, für die Verbrennungsmenge, für die Qualität, für die Kraftmaschinenleistungsfähigkeit, für die Dauerhaftigkeit und für Kraftmaschinenemissionen angeben kann. In jeden Kraftmaschinenzylinder kann ein Drucksensor in der Weise eingebaut sein, dass ein Controller die Art und Weise, in der der Zylinder arbeitet, auswerten kann. Zum Beispiel kann der Kraftmaschinen-Kraftstoffeinspritzzeitpunkt dieses Zylinders nach früh verstellt werden, um den Kurbelwellenort des Massen-Verbrennungsanteilorts während eines Kraftmaschinenzyklus für den bestimmten Zylinder nach früh zu verstellen, falls irgendeiner der Massen-Verbrennungsanteilorte für einen einzelnen Zylinder länger als erwünscht verzögert ist. Somit können Zylinderdrucksensoren eine wichtige und nützliche Rückkopplung der Zylinderverbrennung und des Zylinderbetriebs bereitstellen. Allerdings kann der Einbau eines Drucksensors in jeden Kraftmaschinenzylinder die Kraftmaschinenkosten und die Menge der Computerrechenleistung, die ein Controller bereitstellen muss, um die Zylinderdrucksensordaten bereitzustellen, erhöhen. Somit wäre es erwünscht, den Verbrennungsprozess in jedem Kraftmaschinenzylinder steuern zu können, ohne die Kosten des Einbaus eines Drucksensors in jeden Kraftmaschinenzylinder decken zu müssen.
Die Erfinder haben die oben erwähnten Nachteile erkannt und ein Kraftmaschinenbetriebsverfahren entwickelt, das umfasst: Auswerten des Betriebs einer Mehrzahl von Kraftmaschinenzylindern für zwei oder mehr Kraftmaschinenzylinder durch Vergleichen der Kurbelwellensignale zwischen den angegebenen und den nicht angegebenen Zylindern, aber weniger als der Mehrzahl von Kraftmaschinenzylindern, die auf der Grundlage eines Parameters die niedrigsten mittleren quadratischen Fehlerwerte bereitstellen; und Einbauen von Drucksensoren in zwei oder mehr Kraftmaschinenzylinder, aber weniger als die Mehrzahl von Kraftmaschinenzylindern, die auf der Grundlage des Parameters die niedrigsten mittleren quadratischen Fehlerwerte bereitstellen.
Durch den wahlweisen Einbau von Drucksensoren nur in einen Teil der Kraftmaschinenzylinder, die auf der Grundlage der Drucksensorausgabe von den Zylindern einen niedrigsten mittleren quadratischen Fehlerwert eines Kraftmaschinenparameters bereitstellen, kann es möglich sein, das technische Ergebnis der Verbesserung der Verbrennung in einer Kraftmaschine bereitzustellen, ohne dass in jeden Kraftmaschinenzylinder ein Drucksensor eingebaut werden muss. Ferner kann es dadurch, dass in mehr als einen Kraftmaschinenzylinder, aber in weniger als alle Kraftmaschinenzylinder Drucksensoren eingebaut werden, möglich sein, die Verbrennung für alle Zylinder über ein gesamtes Betriebskennfeld in größerem Ausmaß zu verbessern, als wenn nur ein einzelner Zylinderdrucksensor in eine Kraftmaschine eingebaut ist. Genauer können zwei Kraftmaschinen-Zylinderdrucksensoren, die sich in zwei verschiedenen Kraftmaschinenzylindern befinden und die die niedrigsten mittleren quadratischen Fehlerwerte für einen Kraftmaschinenzylinder bereitstellen, eine Grundlage zum Steuern der Verbrennung in allen Kraftmaschinenzylindern sein. Zum Beispiel können ein Drucksensor, der in Zylinder Nummer eins einer Kraftmaschine positioniert ist, und ein Drucksensor, der sich in Zylinder Nummer acht der Kraftmaschine befindet, die niedrigsten mittleren quadratischen Fehlerwerte zum Bestimmen des Kraftmaschinendrehmoments bei Kraftmaschinendrehzahl- und Kraftmaschinenlastbedingungen bereitstellen. Die Drucksensoren, die sich in Zylinder Nummer eins und acht befinden, können die Grundlage zum Ändern der Verbrennung in allen Kraftmaschinenzylindern über den Kraftmaschinenbetriebsbereich und zum Erweitern des Betriebsbereichs sein.
Die vorliegende Beschreibung kann mehrere Vorteile bieten. Zum Beispiel kann die Vorgehensweise die Verbrennung in einem oder in mehreren Kraftmaschinenzylindern verbessern. Ferner kann die Vorgehensweise die Kosten der Verbesserung der Verbrennung in einem oder in mehreren Kraftmaschinenzylindern verringern. Nochmals weiter kann die Vorgehensweise durch Bestimmen von Werten der Kraftmaschinensteuerparameter auf der Grundlage von Drucksensoren, die ein höheres Signal-Rausch-Verhältnis zeigen, Schätzwerte ausgewählter Kraftmaschinensteuerparameter verbessern.
Die obigen Vorteile und weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Beschreibung gehen leicht aus der folgenden ausführlichen Beschreibung allein oder im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen hervor.
Die Figuren zeigen:
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Kraftmaschine;
2 zeigt eine beispielhafte Kraftmaschine des Standes der Technik, die eine Mehrzahl von Drucksensoren enthält, die in eine Mehrzahl von Kraftmaschinenzylindern eingebaut sind;
3 zeigt ein Beispiel einer Kraftmaschine in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung;
4 und 5 zeigen beispielhafte Balkendiagramme zur Beschreibung eines Verfahrens zum Auswählen von Kraftmaschinenzylindern zur Aufnahme von Drucksensoren;
6 und 7 zeigen beispielhafte Kraftmaschinen-Drehzahl/Last-Tabellen, die Kraftmaschinenzylinder zeigen, die die niedrigsten mittleren quadratischen Drehmomentfehlerwerte zeigen;
8 zeigt eine beispielhafte Tabelle, die Betriebsbedingungen beschreibt, bei denen die Ausgabe eines oder mehrerer Zylinderdrucksensoren eine Grundlage zum Steuern der Verbrennung in allen Kraftmaschinenzylindern ist; und
9 zeigt ein Verfahren zum Betreiben einer Kraftmaschine.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Verbesserung der Verbrennung in Zylindern einer Brennkraftmaschine in Ansprechen auf eine Drucksensorrückkopplung von Drucksensoren, die sich in Zylindern befinden, auf der Grundlage mittlerer quadratischer Fehler von Kraftmaschinenparametern. 1 zeigt einen beispielhaften Zylinder einer Brennkraftmaschine. 2 zeigt Orte des Standes der Technik für Zylinderdrucksensoren. 3 zeigt ein Beispiel von Orten für Zylinderdrucksensoren in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung. 4–8 zeigen beispielhafte Arten der Auswahl von Orten für Zylinderdrucksensoren und des Einsatzes von Drucksensoren in Kraftmaschinenzylindern. 9 zeigt ein beispielhaftes Verfahren zum Betreiben einer Kraftmaschine, die Drucksensoren enthält.
Anhand von 1 wird eine Brennkraftmaschine 10, die eine Mehrzahl von Zylindern umfasst, von denen in 1 ein Zylinder gezeigt ist, durch einen elektronischen Kraftmaschinencontroller 12 gesteuert. Die Kraftmaschine 10 enthält einen Verbrennungsraum 30 und Zylinderwände 32 mit einem Kolben 36, der darin positioniert und mit der Kurbelwelle 40 verbunden ist. Der Verbrennungsraum 30 ist in der Weise gezeigt, dass er über ein Einlassventil 52 bzw. über ein Auslassventil 54 mit einem Einlasskrümmer 44 und mit einem Auslasskrümmer 48 in Verbindung steht. Jedes Einlass- und Auslassventil kann durch einen Einlassnocken 51 und durch einen Auslassnocken 53 betrieben werden. Die Position des Einlassnockens 51 kann durch einen Einlassnockensensor 55 bestimmt werden. Die Position des Auslassnockens 53 kann durch einen Auslassnockensensor 57 bestimmt werden.
Es ist eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung 66 gezeigt, die zum direkten Einspritzen von Kraftstoff in den Verbrennungsraum 30 positioniert ist, was der Fachmann auf dem Gebiet als Direkteinspritzung kennt. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 66 liefert Kraftstoff proportional zu einer Impulsbreite von dem Controller 12. Der Kraftstoff wird an die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 66 durch ein Kraftstoffsystem (nicht gezeigt) geliefert, das einen Kraftstofftank, eine Kraftstoffpumpe, ein Kraftstoffverteilerrohr (nicht gezeigt) enthält. Der durch das Kraftstoffsystem gelieferte Kraftstoffdruck kann durch Ändern eines Positionsventils, das die Strömung zu einer Kraftstoffpumpe (nicht gezeigt) reguliert, eingestellt werden. Außerdem kann sich in dem Kraftstoffverteilerrohr oder in seiner Nähe ein Dosierventil für die Kraftstoffregelung befinden. Außerdem kann ein Pumpendosierventil die Kraftstoffströmung zu der Kraftstoffpumpe regulieren, wodurch der zu einer Hochdruckkraftstoffpumpe gepumpte Kraftstoff verringert wird.
Der Einlasskrümmer 44 ist in Verbindung mit einer optionalen elektronischen Drossel 62 gezeigt, die eine Position der Drosselklappe 64 einstellt, um die Luftströmung von der Einlass-Boost-Kammer 46 zu steuern. Der Kompressor 162 saugt Luft von dem Lufteinlass 42 an, um sie der Boost-Kammer 46 zuzuführen. Abgase lassen die Turbine 164 rotieren, die über die Welle 161 mit dem Kompressor 162 gekoppelt ist. Der Ladeluftkühler 115 kühlt Luft, die durch den Kompressor 162 verdichtet wird. Die Kompressordrehzahl kann über das Einstellen einer Position der variablen Flügelsteuerung 72 oder über ein Kompressorumgehungsventil 158 eingestellt werden. In alternativen Beispielen kann ein Ladedruckregelventil 74 die variable Flügelsteuerung 72 ersetzen oder zusammen mit ihr verwendet sein. Die variable Flügelsteuerung 72 stellt eine Position von Turbinenflügelrädern mit variabler Geometrie ein. Wenn die Flügel in einer offenen Position sind, können Abgase durch die Turbine 164 gehen, wobei sie der rotierenden Turbine 164 wenig Energie zuführen. Wenn die Flügel in einer geschlossenen Position sind, können Abgase durch die Turbine 164 gehen, wobei sie der Turbine 164 eine erhöhte Kraft verleihen. Alternativ ermöglicht das Ladedruckregelventil 74, dass Abgase die Turbine 164 umströmen, um die Menge der der Turbine zugeführten Energie zu verringern. Das Kompressorumgehungsventil 158 ermöglicht, dass Druckluft bei dem Auslass des Kompressors 162 zu dem Eingang des Kompressors 162 zurückgeführt wird. Auf diese Weise kann die Effizienz des Kompressors 162 verringert werden, um die Strömung des Kompressors 162 zu beeinflussen und um den Einlasskrümmerdruck zu verringern.
Wenn Kraftstoff über Selbstzündung zündet, während sich der Kolben 36 dem oberen Totpunkt Verdichtungstakt nähert, wird die Verbrennung in dem Verbrennungsraum 30 initiiert. In einigen Beispielen kann mit dem Auslasskrümmer 48 einlassseitig der Emissionsvorrichtung 70 ein universeller Abgassauerstoffsensor (UEGO-Sensor) 126 gekoppelt sein. In anderen Beispielen kann sich der UEGO-Sensor auslassseitig einer oder mehrerer Abgas-Nachbehandlungsvorrichtungen befinden. Ferner kann der UEGO-Sensor in einigen Beispielen durch einen NOx-Sensor ersetzt sein, der sowohl NOx- als auch Sauerstofferfassungselemente aufweist.
Bei niedrigeren Kraftmaschinentemperaturen kann eine Glühkerze 68 elektrische Energie in Wärmeenergie umwandeln, um eine Temperatur in dem Verbrennungsraum 30 zu erhöhen. Durch Erhöhen der Temperatur des Verbrennungsraums 30 kann es leichter sein, ein Zylinder-Luft-Kraftstoff-Gemisch über Verdichtung zu zünden. Der Controller 12 stellt den Stromfluss und die Spannung ein, die der Glühkerze 68 zugeführt werden. Auf diese Weise kann der Controller 12 eine Menge elektrischer Leistung einstellen, die der Glühkerze 68 zugeführt wird. Die Glühkerze 68 steht in den Zylinder vor und kann außerdem einen mit der Glühkerze integrierten Drucksensor enthalten, um den Druck innerhalb des Verbrennungsraums 30 zu bestimmen.
In einem Beispiel kann die Emissionsvorrichtung 70 ein Rußfilter und Katalysatorziegel enthalten. In einem anderen Beispiel können mehrere Emissionssteuervorrichtungen, jede mit mehreren Ziegeln, verwendet sein. In einem Beispiel kann die Emissionsvorrichtung 70 einen Oxidationskatalysator enthalten. In anderen Beispielen kann die Emissionsvorrichtung einen Abscheider für mageres NOx oder eine wahlweise Katalysatorreduktion (SCR) und/oder einen Dieselrußfilter (DPF) enthalten.
Für die Kraftmaschine kann über das AGR-Ventil 80 eine Abgasrückführung (AGR) vorgesehen sein. Das AGR-Ventil 80 ist ein Dreiwegeventil, das schließt oder das ermöglicht, dass Abgas von auslassseitig der Emissionsvorrichtung 70 zu einem Ort in dem Kraftmaschinen-Lufteinlasssystem einlassseitig des Kompressors 162 strömt. In alternativen Beispielen kann die AGR von einlassseitig der Turbine 164 zu dem Einlasskrümmer 44 strömen. Die AGR kann den AGR-Kühler 85 umgehen oder alternativ kann die AGR dadurch, dass sie über den AGR-Kühler 85 geht, gekühlt werden. In anderen Beispielen können ein Hochdruck- und ein Niederdruck-AGR-System vorgesehen sein.
Der Controller 12 ist in 1 als ein herkömmlicher Mikrocomputer gezeigt, der Folgendes enthält: eine Mikroprozessoreinheit 102, Eingabe/Ausgabe-Anschlüsse 104, Nur-Lese-Speicher 106, Schreib-Lese-Speicher 108, Haltespeicher 110 und einen herkömmlichen Datenbus. Der Controller 12 ist in der Weise gezeigt, dass er zusätzlich zu den zuvor diskutierten Signalen verschiedene Signale von mit der Kraftmaschine 10 gekoppelten Sensoren empfängt, einschließlich: der Kraftmaschinenkühlmitteltemperatur (ECT) von einem Temperatursensor 112, der mit der Kühlhülse 114 gekoppelt ist; von einem Positionssensor 134, der mit einem Fahrpedal 130 gekoppelt ist, um die durch den Fahrer 132 eingestellte Fahrpedalposition zu erfassen; eines Messwerts des Kraftmaschinenkrümmerdrucks (MAP) von dem Drucksensor 121, der mit dem Einlasskrümmer 44 gekoppelt ist; eines Ladedrucks von dem Drucksensor 122; einer Abgassauerstoffkonzentration von dem Sauerstoffsensor 126; eines Kraftmaschinenpositionssensors von einem Hall-Effekt-Sensor 118, der die Position der Kurbelwelle 40 erfasst; eines Messwert der in die Kraftmaschine eintretenden Luftmasse von dem Sensor 120 (z. B. einem Hitzedraht-Luftströmungs-Messgerät); und eines Messwerts der Drosselposition von dem Sensor 58. Der Atmosphärendruck kann ebenfalls zur Verarbeitung durch den Controller 12 erfasst werden (Sensor nicht gezeigt). In einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Beschreibung erzeugt der Kraftmaschinenpositionssensor 118 bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle eine vorgegebene Anzahl äquidistanter Impulse, aus denen die Kraftmaschinendrehzahl (min^–1) bestimmt werden kann.
Während des Betriebs durchläuft jeder Zylinder innerhalb der Kraftmaschine 10 üblicherweise einen Viertaktzyklus: Der Zyklus enthält den Ansaugtakt, den Verdichtungstakt, den Arbeitstakt und den Ausstoßtakt. Während des Ansaugtakts schließt allgemein das Auslassventil 54 und öffnet das Einlassventil 52. Über den Einlasskrümmer 44 wird Luft in den Verbrennungsraum 30 eingeleitet und der Kolben 36 bewegt sich zum Boden des Zylinders, um das Volumen innerhalb des Verbrennungsraums 30 zu erhöhen. Die Position, bei der der Kolben 36 in der Nähe des Bodens des Zylinders und am Ende seines Hubs ist (z. B., wenn der Verbrennungsraum 30 sein größtes Volumen hat), wird vom Fachmann auf dem Gebiet üblicherweise als unterer Totpunkt (BDC) bezeichnet. Während des Verdichtungstakts sind das Einlassventil 52 und das Auslassventil 54 geschlossen. Der Kolben 36 bewegt sich in Richtung des Zylinderkopfs, um die Luft innerhalb des Verbrennungsraums 30 zu verdichten. Der Punkt, bei dem der Kolben 36 am Ende seines Hubs und dem Zylinderkopf am nächsten ist (z. B. wenn der Verbrennungsraum 30 sein kleinstes Volumen hat), wird vom Fachmann auf dem Gebiet üblicherweise als oberer Totpunkt (TDC) bezeichnet. In einem Prozess, der im Folgenden als Einspritzung bezeichnet ist, wird Kraftstoff in den Verbrennungsraum eingeführt. In einigen Beispielen kann während eines einzelnen Zylinderzyklus mehrmals Kraftstoff in einen Zylinder eingespritzt werden. In einem Prozess, der im Folgenden als Zündung bezeichnet ist, wird der eingespritzte Kraftstoff durch Selbstzündung gezündet, was zur Verbrennung führt. Während des Arbeitstakts schieben die sich ausdehnenden Gase den Kolben 36 zum BDC zurück. Die Kurbelwelle 40 wandelt die Kolbenbewegung in ein Drehmoment der Drehwelle um. Schließlich öffnet während des Ausstoßtakts das Auslassventil 54, um das verbrannte Luft-Kraftstoff-Gemisch zum Auslasskrümmer 48 freizusetzen, und kehrt der Kolben zum TDC zurück. Es wird angemerkt, dass das Obige lediglich als ein Beispiel beschrieben ist und dass die Einlass- und Auslassventil-Öffnungszeiteinstellungen und/oder die Einlass- und Auslassventil-Schließzeiteinstellungen variieren können, wie etwa, um eine positive oder negative Ventilüberlappung, spätes Schließen des Einlassventils oder verschiedene andere Beispiele bereitzustellen. Ferner kann in einigen Beispielen anstelle eines Viertaktzyklus ein Zweitaktzyklus verwendet sein.
Das System aus 1 stellt ein Kraftmaschinensystem bereit, das Folgendes umfasst: eine Kraftmaschine, die eine Mehrzahl von Verbrennungsräumen aufweist; einen ersten Drucksensor, der in einen ersten der Mehrzahl von Verbrennungsräumen vorsteht; einen zweiten Drucksensor, der in einen zweiten der Mehrzahl von Verbrennungsräumen vorsteht; und einen Controller, der Anweisungen enthält, die in einem nichttemporären Speicher gespeichert sind, um die Verbrennung in allen Kraftmaschinenzylindern in Ansprechen auf die Ausgabe des ersten Drucksensors und nicht auf die Ausgabe eines zweiten Drucksensors bei einer ersten vorgegebenen Kraftmaschinendrehzahl und Kraftmaschinenlast einzustellen.
In einigen Beispielen enthält das Kraftmaschinensystem, dass der erste der Mehrzahl von Verbrennungsräumen ein Verbrennungsraum ist, der bei der ersten vorgegebenen Kraftmaschinendrehzahl und bei der ersten vorgegebenen Kraftmaschinenlast einen niedrigsten mittleren quadratischen Fehlerwert des Kraftmaschinendrehmoments, wie er aus der Ausgabe von einem Zylinderdrucksensor bestimmt wird, der sich in dem ersten der Mehrzahl von Verbrennungsräumen befindet, zeigt. Ferner umfasst das Kraftmaschinensystem zusätzliche Controlleranweisungen zum Einstellen der Verbrennung in allen Kraftmaschinenzylindern in Ansprechen auf die Ausgabe des zweiten Drucksensors und nicht des ersten Drucksensors bei einer zweiten vorgegebenen Kraftmaschinengeschwindigkeit und Kraftmaschinenlast. Das Kraftmaschinensystem enthält, dass der zweite der Mehrzahl von Verbrennungsräumen ein Verbrennungsraum ist, der bei der zweiten vorgegebenen Kraftmaschinendrehzahl und bei der zweiten vorgegebenen Kraftmaschinenlast einen niedrigsten mittleren quadratischen Fehlerwert des Kraftmaschinendrehmoments, wie er aus der Ausgabe von einem Zylinderdrucksensor bestimmt wird, der sich in dem zweiten der Mehrzahl von Verbrennungsräumen befindet, zeigt. Das Kraftmaschinensystem enthält, dass die Anweisungen die Kraftstoffeinspritzzeiteinstellung und die Menge für einzelne Einspritzungen einstellen. Ferner umfasst das Kraftmaschinensystem zusätzliche Controlleranweisungen zum Einstellen der Verbrennung in jedem von allen Kraftmaschinenzylindern in Ansprechen auf die Ausgabe entweder des ersten Drucksensors oder auf die Ausgabe des zweiten Drucksensors bei einer dritten vorgegebenen Kraftmaschinendrehzahl und bei einer dritten vorgegebenen Kraftmaschinenlast.
Nun anhand von 2 ist ein Beispiel des Standes der Technik gezeigt, das Orte von Zylinderdrucksensoren zum Steuern der Verbrennung in der Kraftmaschine 10 zeigt. In diesem Beispiel enthält die Kraftmaschine 10 acht Zylinder, die Verbrennungsräume 30 aufweisen, die aufeinanderfolgend von 1–8 nummeriert sind. Jeder Zylinder ist in der Weise gezeigt, dass er einen Drucksensor 68 enthält. Jeder Drucksensor ist ein Eingang in den Controller 202. Die Verbrennung in jedem der Zylinder wird in Ansprechen auf eine Druckrückkopplung von einem Drucksensor in dem Zylinder, der gesteuert wird, eingestellt. Zum Beispiel enthält der Zylinder Nummer eins der Kraftmaschine 10 einen Drucksensor 68. In den Zylinder Nummer eins eingespritzter Kraftstoff wird in Ansprechen auf die Ausgabe des in den Zylinder Nummer eins eingebauten Drucksensors 68 gesteuert. Die Verbrennung in anderen Kraftmaschinenzylindern wird gleichfalls ähnlich gesteuert.
Nun anhand von 3 ist eine beispielhafte Kraftmaschine gezeigt, die Orte von Zylinderdrucksensoren zum Steuern der Verbrennung in der Kraftmaschine 10 in Übereinstimmung mit dem vorliegenden Verfahren zeigt. In diesem Beispiel enthält die Kraftmaschine 10 ebenfalls acht Zylinder, die Verbrennungsräume 30 aufweisen, die aufeinanderfolgend von 1–8 nummeriert sind. In die Kraftmaschinenzylinder sind nur zwei Drucksensoren 68 eingebaut gezeigt. Insbesondere enthalten der Zylinder Nummer eins und der Zylinder Nummer acht jeweils einen Drucksensor 68. Jeder Drucksensor ist ein Eingang in den Controller 12. Somit ist die Anzahl der Drucksensorverbindungen zum Controller 12 erheblich kleiner als für den in 2 gezeigten Controller 202.
Die Zylinderdruckrückkopplung, die durch den Drucksensor 68 bereitgestellt wird, der sich im Zylinder Nummer eins befindet, kann die Grundlage zum Steuern der Kraftstoffeinspritzzeiteinstellung und der Kraftstoffeinspritzmenge für die Zylinder 1–8 bei einer ersten Kraftmaschinendrehzahl und bei einer ersten Kraftmaschinenlast sein. Die Zylinderdruckrückkopplung, die durch den Drucksensor 68 bereitgestellt wird, der sich in dem Zylinder Nummer acht befindet, kann die Grundlage zum Steuern der Kraftstoffeinspritzzeiteinstellung für die Zylinder 1–8 bei einer zweiten Kraftmaschinendrehzahl und bei einer zweiten Kraftmaschinenlast sein. Ferner kann die Druckrückkopplung vom Drucksensor 68, der sich im Zylinder Nummer eins befindet, eine Grundlage zum Einstellen der Verbrennung in einer ersten Gruppe von Kraftmaschinenzylindern bei einer dritten Kraftmaschinendrehzahl und Kraftmaschinenlast sein, während die Druckrückkopplung von dem Drucksensor 68, der sich im Zylinder Nummer acht befindet, eine Grundlage zum Einstellen der Verbrennung in einer zweiten Gruppe von Kraftmaschinenzylindern, wobei sich die zweite Gruppe von Kraftmaschinenzylindern von der ersten Gruppe von Kraftmaschinenzylindern unterscheidet, bei der dritten Kraftmaschinendrehzahl und Kraftmaschinenlast sein kann. Zum Beispiel kann die Zylinderdruckrückkopplung von Zylinder Nummer eins die Grundlage zum Steuern der Kraftstoffeinspritzzeiteinstellung in den Zylindern 1, 2, 7, 5 und 4 während eines Kraftmaschinenzyklus (z. B. zweier Umdrehungen für eine Viertaktkraftmaschine) sein, während die Zylinderdruckrückkopplung von Zylinder Nummer acht die Grundlage zum Steuern der Kraftstoffeinspritzzeiteinstellung in den Zylindern 8, 3 und 6 während desselben Kraftmaschinenzyklus sein kann. Somit wird die Verbrennung in weniger als allen Kraftmaschinenzylindern auf der Grundlage von Zylinderdruckdaten gesteuert, die durch einen einzelnen Drucksensor während eines Zylinderzyklus beobachtet werden, während die Verbrennung in anderen Kraftmaschinenzylindern während eines selben Kraftmaschinenzyklus auf der Grundlage der Ausgabe eines anderen einzelnen Drucksensors eingestellt wird.
Nun in 4 zeigt ein Balkendiagramm Vorhersagedaten, um auszuwählen, welcher der Kraftmaschinenzylinder mit einem Drucksensor ausgestattet wird. Die vertikale Achse repräsentiert den mittleren quadratischen Fehler (RMSE) für einen durch die folgende Gleichung beschriebenen Kraftmaschinenparameter:
wobei in diesem Beispiel T ˆ das auf der Grundlage des Zylinderdrucks geschätzte Kraftmaschinendrehmoment ist und T das bei der Kurbelwelle gemessene Kraftmaschinendrehmoment ist. Alternativ kann der RMSE durch Folgendes gegeben sein, falls eine Mehrzahl von Kraftmaschinendrehmomentwerten aus dem Zylinderdruck geschätzt werden:
wobei in diesem Beispiel n die Gesamtzahl der Datenabtastwerte ist, t die Abtastwertnummer ist, T ˆ das auf der Grundlage des Zylinderdrucks geschätzte Kraftmaschinendrehmoment ist und T das gemessene Kraftmaschinendrehmoment ist. In einigen Beispielen können der indizierte mittlere effektive Zylinderdruck (IMEP), der prozentuale Massenverbrennungsanteil (z. B 0–100) (MFB) oder andere Kraftmaschinenparameter für das Kraftmaschinendrehmoment ersetzt sein, um RMSE-Werte zum Auswählen eines Zylinders, in dem ein Zylinderdrucksensor eingesetzt wird, zu bestimmen. Die horizontale Achse repräsentiert die Zylindernummer, in diesem Beispiel acht Zylinder. Die Höhe jedes Balkens gibt den RMSE-Wert für das Kraftmaschinendrehmoment an, wie er auf der Grundlage eines Zylinderdrucksensors, der sich innerhalb der jeweiligen Zylinder 1–8 befindet, bestimmt wird. Höhere Balken geben höhere RMSE-Werte an.
In diesem Beispiel stellt der Zylinder Nummer eins bei einer bestimmten Kraftmaschinendrehzahl und Kraftmaschinenlast einen niedrigsten RMSE-Wert für das Kraftmaschinendrehmoment bereit. Somit ist der Wert des Kraftmaschinendrehmoments, wie er von einem Zylinderdrucksensor bestimmt wird, der sich in dem Zylinder Nummer eins befindet, dem des Kraftmaschinendrehmoments, wie er aus einem Referenzstandard-Kraftmaschinendrehmoment bestimmt wird (z. B. dem durch ein Dynamometer bestimmten Kraftmaschinendrehmoment), am nächsten. Der RMSE-Wert ist durch die Linie 404 angegeben. Der Zylinder Nummer vier stellt den zweitniedrigsten RMSE-Wert bei dieser bestimmten Kraftmaschinendrehzahlbedingung und Kraftmaschinenlastbedingung bereit. Somit würde der Zylinder Nummer eins dafür ausgewählt, den Zylinderdrucksensor aufzunehmen, falls der Ort für einen Zylinderdrucksensor allein auf der Grundlage des Balkendiagramms aus 4 ausgewählt wurde, da er ein Signal bereitstellt, das im Vergleich zu dem Standard einen besten Kraftmaschinen-Drehmomentschätzwert bereitstellt. Dadurch, dass der Zylinder Nummer eins ausgewählt wird, kann das Signal-Rausch-Verhältnis für den Zylinderdrucksensor verbessert sein.
Nun anhand von 5 zeigt ein Balkendiagramm Vorhersagedaten, um auszuwählen, welcher der Kraftmaschinenzylinder mit einem Drucksensor ausgestattet wird. Die vertikale Achse repräsentiert den mittleren quadratischen Fehler (RMSE) für das Kraftmaschinendrehmoment und für den Massen-Verbrennungsanteil 50 (z. B. MFB50 – der Kurbelwellenort, wo 50 Prozent der Masse in dem Zylinder verbrannt sind). Die horizontale Achse repräsentiert die Zylinderanzahl, in diesem Beispiel acht Zylinder. Die Höhe jedes Balkens gibt den RMSE-Wert für das Kraftmaschinendrehmoment und für den MFB50, wie er auf der Grundlage eines Zylinderdrucksensors bestimmt wird, der sich innerhalb der jeweiligen Zylinder 1–8 befindet, an. Während die Höhe des Balkens zunimmt, nimmt der RMSE-Wert zu. Die wie der Balken 502 gekennzeichneten Balken repräsentieren das den RMSE des Kraftmaschinendrehmoments. Die wie der Balken 504 gekennzeichneten Balken repräsentieren den RMSE des MFB50 für den unter dem Balken angegebenen Zylinder.
In diesem Beispiel ist sowohl der RMSE-Wert des Kraftmaschinendrehmoments als auch der RMSE-Wert des MFB50 für den Zylinder Nummer acht bei dieser bestimmten Kraftmaschinendrehzahlbedingung und Kraftmaschinenlastbedingung niedriger als für alle anderen Kraftmaschinenzylinder. Somit ist es auf der Grundlage dieser Balkendiagrammdaten erwünscht, den Kraftmaschinenzylinder Nummer acht als den Kraftmaschinenzylinder, der einen Zylinderdrucksensor aufnimmt, auszuwählen.
Eine Matrix von Kraftmaschinenbetriebsbedingungen bei verschiedenen Kraftmaschinendrehzahlen und Kraftmaschinenlasten kann die Grundlage für Tests von Zylinderdrucksensororten und von Werten von Kraftmaschinenparametern, die auf verschiedenen Drucksensororten beruhen, sein. Zum Beispiel können die Korrelation von gemessen gegenüber nicht gemessen und von RMSE-Werten für das Kraftmaschinendrehmoment MFB50 und für andere Kraftmaschinenparameter bei Kraftmaschinendrehzahlen im Bereich von 500^–1 min bis 6000^–1 min in Inkrementen von 500^–1 min bestimmt werden. Ferner können dieselben Parameter bei Kraftmaschinenlasten im Bereich von 3 Bar bis 15 Bar in Inkrementen von 3 Bar bestimmt werden. Auf diese Weise können die besten Zylinder zum Aufnehmen von Drucksensoren bestimmt werden.
Nun in 6 ist eine Vorhersagetabelle bereitgestellt, die angibt, welche Kraftmaschinenzylinder bei bestimmten Kraftmaschinenbetriebsbedingungen (z. B. Kraftmaschinendrehzahlbedingungen und Kraftmaschinenlastbedingungen) das Drehmoment, den MFB50-Ort oder andere Kraftmaschinenparameter mit dem niedrigsten RMSE bereitstellen, wenn sich nur ein Drucksensor in einem Kraftmaschinenzylinder befindet. Somit kann sich der eine Zylinderdrucksensor für eine Achtzylinderkraftmaschine in einem von acht möglichen Zylinder befinden. Die horizontalen Zellen repräsentieren verschiedene Kraftmaschinendrehzahlen, wie sie im Kopf der Tabelle angegeben sind. Die vertikalen Zellen repräsentieren verschiedene Kraftmaschinenlasten (Bar), wie sie entlang der vertikalen Achse der Tabelle angegeben sind. Zum Beispiel repräsentiert die Zelle 602 Kraftmaschinenbetriebsbedingungen bei 1600^–1 min und eine Last von 15 Bar. Die Werte in jeder der Zellen repräsentieren Zylindernummern, die den niedrigsten RMSE-Wert und die beste Korrelation für den ausgewählten Kraftmaschinenparameter (z. B. das Drehmoment) bereitstellen. Die Zelle 602 und andere Zellen enthalten anstelle von Zahlen das Wort "alle", wobei "alle" angibt, dass alle Kraftmaschinenzylinder die niedrigen RMSE-Werte bereitstellen. In einem alternativen Beispiel können Kraftmaschinenzylinder, die, wie von Zylinderdrucksensoren bestimmt wird, RMSE-Werte von Kraftmaschinenparametern kleiner als ein Schwellenwert zeigen, ausgewählt werden, um Zylinderdrucksensoren aufzunehmen. Die Zelle 608 enthält die Zahlen 2, 5 und 6, um anzugeben, dass die Zylindernummern 2, 5 und 6 die niedrigen RMSE-Werte für den ausgewählten Kraftmaschinenparameter bereitstellen. Ein "-" gibt an, dass für den ausgewählten Kraftmaschinenparameter kein Kraftmaschinenzylinder einen akzeptablen RMSE-Wert bereitstellt. In diesem Beispiel repräsentieren Tabellenzellen wie jene, die durch den breiteren Rand 602 begrenzt sind, Kraftmaschinenbetriebsbedingungen, bei denen keiner oder nur wenige Kraftmaschinenzylinder akzeptable RMSE-Werte (z. B. kleiner als ein Schwellenwert) für den Kraftmaschinenzylinder bereitstellen. Außerdem können Tabellenzellen, die leer sind, Drehzahl/Last-Bedingungen sein, bei denen der Zylinderdruck nicht zum Ändern der Kraftmaschinenverbrennung verwendet wird.
Somit gibt die in 6 gezeigte Tabelle an, dass der einzelne Drucksensor keine erwünschten Daten für bestimmte Betriebsbedingungen bereitstellen kann, wenn nur ein einzelner Drucksensor die Grundlage zum Steuern der Verbrennung in allen Kraftmaschinenzylindern ist. Folglich kann die Verbrennung in den Kraftmaschinenzylindern nicht wie gewünscht verbessert werden, falls die Kraftstoffeinspritzung auf der Grundlage der Ausgabe des einzelnen Drucksensors in den mit dem breiten Rand umgebenen Bereichen eingestellt wird.
Nun anhand von 7 ist eine Vorhersagetabelle bereitgestellt, die angibt, welche Kraftmaschinenzylinder bei vorgegebenen Kraftmaschinenbedingungen (z. B. Kraftmaschinendrehzahl- und Kraftmaschinenlastbedingungen) das Drehmoment, den MFB50-Ort oder andere Kraftmaschinenparameter mit dem niedrigsten RMSE bereitstellen, wenn nur zwei Drucksensoren, die sich in zwei Kraftmaschinenzylindern befinden, vorgesehen sind. Somit können sich die zwei Zylinderdrucksensoren für eine Achtzylinderkraftmaschine in irgendwelchen zwei der acht Zylinder befinden. Die horizontalen Zellen repräsentieren verschiedene Kraftmaschinendrehzahlen, wie sie im Kopf der Tabelle angegeben sind. Die vertikalen Zellen repräsentieren Kraftmaschinenlasten (Bar), wie sie entlang der vertikalen Achse der Tabelle angegeben sind. Die Werte in jeder der Zellen repräsentieren Zylindernummern, die den niedrigsten RMSE-Wert für den ausgewählten Kraftmaschinenparameter (z. B. das Drehmoment) bereitstellen. Zellen, die anstelle von Zahlen das Wort "alle" enthalten, geben an, dass alle Kraftmaschinenzylinder akzeptable RMSE-Werte bereitstellen. Ein "-" gibt an, dass für den ausgewählten Kraftmaschinenparameter kein Kraftmaschinenzylinder einen niedrigen RMSE-Wert bereitstellt. Da die Kraftmaschine acht Zylinder mit zwei Drucksensoren in verschiedenen Zylindern enthält, gibt es 28 verschiedene Sensorkombinationsmöglichkeiten.
Die Zelle 708 enthält die Zahlen 25/28. Die Zahl 28 repräsentiert die Anzahl verschiedener Sensorkombinationsmöglichkeiten und die Zahl 25 repräsentiert die Anzahl von Sensororten, die einen niedrigen RMSE-Wert oder einen RMSE-Wert unter einem Schwellenwert bereitstellen. Somit stellen 25 der 28 möglichen Zylinderdruckkombinationen, 2, 5 und 6 zur Angabe, dass die Zylindernummern 2, 5 und 6 niedrige RMSE-Werte für den ausgewählten Kraftmaschinenparameter bereitstellen, niedrige RMSE-Werte für den Kraftmaschinenparameter bereit. In diesem Beispiel gibt es nur zwei Tabellenbereiche, die durch den breiten Rand 702 begrenzt sind, die angeben, dass es keine oder nur wenige Kraftmaschinenzylinder gibt, die für den Kraftmaschinenparameter niedrige RMSE-Werte bereitstellen. Ferner ist die Anzahl möglicher alternativer Zylinder, in denen die Drucksensoren niedrige RMSE-Werte bereitstellen, erhöht.
Somit gibt die in 7 gezeigte Tabelle an, dass die zwei Drucksensoren mehr Möglichkeiten bereitstellen können, um auf der Grundlage der Drucksensordaten erwünschte Parameterwerte bereitzustellen, wenn nur zwei Drucksensoren die Grundlage zum Steuern der Verbrennung in allen Kraftmaschinenzylindern sind. Folglich kann die Wahrscheinlichkeit, dass unerwünschte Kraftmaschinenparameterwerte berechnet werden, abnehmen, falls die Kraftstoffeinspritzung auf der Grundlage der Ausgabe der zwei Drucksensoren, die eine Grundlage für die Bestimmung von Kraftmaschinenparametern mit niedrigem RMSE-Wert sind, eingestellt wird.
8 ist nun eine Vorhersagetabelle, die angibt, welcher von zwei Zylinderdrucksensoren die Grundlage für die Einstellung der Verbrennung innerhalb der Kraftmaschinenzylinder ist. Die horizontalen Zellen repräsentieren verschiedene Kraftmaschinendrehzahlen, wie sie im Kopf der Tabelle angegeben sind. Die vertikalen Zellen repräsentieren verschiedene Kraftmaschinenlasten (Bar), wie sie entlang der vertikalen Achse der Tabelle angegeben sind. Jede der Kraftmaschinendrehzahl- und Kraftmaschinenlastbedingungen ist durch eine Zelle repräsentiert, wie sie durch eine breit umrandete Zelle 802 gezeigt ist. Jede Zelle ist ähnlich 804 und 806 in zwei Zellen unterteilt. Zellen, die keinen schattierten Hintergrund aufweisen, wie etwa die Zelle 804, repräsentieren den Betriebszustand, wenn sich der erste Drucksensor in einem ersten Zylinder befindet, der auf der Grundlage von Daten in einer ähnlichen Tabelle wie der in 7 gezeigten Tabelle ausgewählt wird. Zellen, die einen schattierten Hintergrund aufweisen, wie etwa die Zelle 806, repräsentieren den Betriebszustand, wenn sich der zweite Drucksensor in einem zweiten Zylinder befindet, der auf der Grundlage von Daten in einer ähnlichen Tabelle wie der in 7 gezeigten Tabelle ausgewählt wird.
Ein "X" in einer Zelle repräsentiert, dass der zugeordnete Sensor aktiv ist und dass die Verbrennungseinstellungen für die Kraftmaschinenzylinder auf Daten von dem durch das "X" angegebenen Sensor beruhen. Ein "F" in der Zelle repräsentiert, dass die Ausgabe des zugeordneten Sensors für Merkmale wie etwa die Bestimmung des IMEP für den Zylinder, in den der Drucksensor eingebaut ist, verwendet werden kann. Somit beruhen die Verbrennungseinstellungen für alle Kraftmaschinenzylinder auf der Grundlage der Zelle 802 bei 2600^–1 min und einer Last von 3 Bar auf der Ausgabe des ersten Drucksensors, wobei sich der erste Drucksensor in einem ersten Zylinder befindet. Die Ausgabe des zweiten Drucksensors kann für Merkmale verwendet werden.
Für die durch 810 bezeichnete Tabellenzelle sind der erste Drucksensor in einem ersten Zylinder (z. B. in dem Zylinder Nummer 3) und der zweite Drucksensor in einem zweiten Zylinder (z. B. in dem Zylinder Nummer 5) die Grundlage für die Verbrennungseinstellungen für alle Kraftmaschinenzylinder auf der Grundlage der Ausgabe des ersten und des zweiten Drucksensors. Die Verbrennungseinstellungen der Zelle 810 sind dafür, wenn die Kraftmaschinendrehzahl 2000^–1 min und die Kraftmaschinenlast 9 Bar beträgt. Die Verbrennungseinstellungen können den Zylinderdruck erhöhen oder verringern und/oder den MFB50 und/oder den MFB10 nach früh oder spät verstellen. Ferner können die Verbrennungseinstellungen ausgewählte Abgasbestandteile erhöhen oder verringern (z. B. HC in Zylinderabgasprodukten verringern).
Nun anhand von 9 ist ein Verfahren zum Betreiben einer Kraftmaschine gezeigt. Wenigstens Abschnitte des Verfahrens aus 9 können als Anweisungen enthalten sein, die in einem nichttemporären Speicher eines Controllers gespeichert sind. Ferner können andere Abschnitte des Verfahrens aus 9 als Tätigkeiten ausgeführt werden, die über eine Person und/oder einen Controller in der physikalischen Welt ausgeführt werden.
Bei 902 wird eine Kraftmaschine mit Drucksensoren instrumentiert. Für jeden Kraftmaschinenzylinder kann ein Drucksensor eingebaut werden oder alternativ kann ein einzelner Drucksensor zwischen verschiedenen Kraftmaschinenzylindern rotiert werden, während die Kraftmaschine bei einer Mehrzahl von Betriebsbedingungen wiederholt betrieben wird. Die Drucksensoren stellen eine elektrische Ausgabe (z. B. eine Spannung) bereit, die proportional zum Zylinderdruck ist. Nachdem die Drucksensoren in die Kraftmaschine eingebaut worden sind, geht das Verfahren 900 zu 904 über.
Bei 904 wird die Kraftmaschine bei einer Mehrzahl von Betriebsbedingungen betrieben. Die Zylinderdruckdaten und die Kraftmaschinenparameter werden im Speicher eines Controllers erhoben. Der Controller kann auf der Grundlage der Zylinderdrucksensorausgabe bei den verschiedenen Betriebsbedingungen für jeden Kraftmaschinenzylinder Werte von Kraftmaschinenparametern wie etwa das Kraftmaschinendrehmoment und den MFB50 bestimmen. Außerdem können zusätzlich ebenfalls Kraftmaschinenparameter bestimmt werden, die nicht auf Zylinderdrucksensoren beruhen. Zum Beispiel kann das Kraftmaschinendrehmoment über eine Dynamometerkraftmessdose bestimmt werden. Außerdem bestimmt das Verfahren 900 auf der Grundlage der Zylinderdrucksensorausgabe RMSE-Werte für jeden Kraftmaschinenzylinder. Die RMSE-Werte können wie für 4 beschrieben bestimmt werden. Nachdem die Zylinderdruckdaten und die Kraftmaschinenparameterwerte im Speicher eines Controllers oder einer Datenbank gespeichert worden sind, geht das Verfahren 900 zu 906 über.
Bei 906 wird auf der Grundlage der Drucksensorausgabe in Kraftmaschinenzylindern, die die niedrigsten RMSE-Werte und die beste Korrelation für Kraftmaschinenparameter bereitgestellt haben, ein Anteil der Kraftmaschinenzylinder dafür ausgewählt, Zylinderdrucksensoren aufzunehmen. Die RMSE-Werte beruhen auf der Zylinderdrucksensorausgabe, wobei weniger als alle Kraftmaschinenzylinder zum Aufnehmen von Zylinderdrucksensoren ausgewählt werden. In einem Beispiel werden auf der Grundlage ähnlicher Datenkennlinien wie der in 6 und 7 gezeigten Tabellen zwei Kraftmaschinenzylinder dafür ausgewählt, Zylinderdrucksensoren aufzunehmen. Die ausgewählten Zylinder beruhen auf der Ausgabe der Drucksensoren in Kraftmaschinenzylindern, die über einen Betriebsbereich der Kraftmaschine für einen oder mehrere Kraftmaschinenparameter (z. B. Kraftmaschinendrehmoment, MFB50, MFB10, Kurbelwellenzahnzeit oder andere Kraftmaschinenparameter) die niedrigsten RMSE-Werte bereitstellen. Die Kurbelwellenzahnzeit bezieht sich auf eine Zeitdauer zwischen dem Zeitpunkt, zu dem ein erster Zahn einer Kurbelwelle detektiert wird, und dem, zu dem ein zweiter Zahn der Kurbelwelle detektiert wird. Es können für verschiedene Kraftmaschinendrehzahlen und Kraftmaschinenlasten der RMSE und die besten Korrelationswerte zwischen den gemessenen und den nicht gemessenen Zylinder-Kurbelwellenzahnzeiten bestimmt werden. Da sich die Werte zwischen verschiedenen Betriebsbedingungen ändern können, werden RMSE- und Korrelationswerte bei verschiedenen Kraftmaschinendrehzahlen und Kraftmaschinenlasten bestimmt.
Die beste Korrelation zwischen einer geschätzten Variablen und einem Messwert der Variable kann über einen Korrelationskoeffizienten bestimmt werden, wie er über die folgende Gleichung bestimmt wird:
wobei ρ_xy der Korrelationskoeffizient ist, cov(x, y) die Kovarianz ist, σ_x die Standardabweichung von x ist und wobei σ_y die Standardabweichung von y ist, wobei x die gemessene Variable ist und y die geschätzte Variable ist. Korrelationskoeffizienten, die dem Wert 1 am nächsten sind, sind Korrelationen von Variablen, die als "beste" Werte angesehen werden. Somit werden Korrelationskoeffizienten von Variablen von Zylindern, die Werte am nächsten bei eins (z. B. die höchsten Werte zwischen 0 und 1) und die niedrigsten RMSE-Werte aufweisen, dafür ausgewählt, Drucksensoren aufzunehmen. Nachdem die Kraftmaschinenzylinder, die für einen Kraftmaschinenparameter über den Kraftmaschinenbetriebsbereich die niedrigsten RMSE-Werte bereitgestellt haben, ausgewählt worden sind, geht das Verfahren 900 zu 908 über.
Bei 908 werden in Kraftmaschinenzylinder, die für den Kraftmaschinenparameter über den Kraftmaschinenbetriebsbereich die niedrigsten RMSE-Werte zeigen, Zylinderdrucksensoren eingebaut. In einem Beispiel werden die Zylinderdrucksensoren in Glühkerzen integriert, die Wärme für Kraftmaschinenzylinder bereitstellen. Wie in 4 und 5 gezeigt ist, können z. B. die mit eins und acht nummerierten Zylinder Zylinderdrucksensoren aufnehmen. Somit wird mehr als ein Kraftmaschinenzylinder einer Kraftmaschine mit einem Drucksensor instrumentiert. Ferner wird weniger als die Gesamtzahl der Kraftmaschinenzylinder mit Drucksensoren instrumentiert. Zum Beispiel können höchstens sieben Zylinderdrucksensoren in sieben Kraftmaschinenzylindern angeordnet werden, falls die Kraftmaschine eine Achtzylinderkraftmaschine ist. Außerdem wird in dem Controllerspeicher eine Tabelle oder ein Kennfeld (z. B. eine Tabelle ähnlich der Tabelle aus 8) gespeichert, die bzw. das mit Einträgen bevölkert ist, die definieren, welcher Drucksensor bei verschiedenen Kraftmaschinenbetriebsbedingungen angewendet werden soll, um die Verbrennung in den Kraftmaschinenzylindern zu steuern. Nachdem die Zylinderdrucksensoren in die Kraftmaschinenzylinder eingebaut worden sind, geht das Verfahren 900 zu 910 über.
Bei 910 werden ein oder mehrere Drucksensoren ausgewählt, um eine Kraftmaschinenrückkopplung für den Controller bereitzustellen. Der Controller wählt einen Drucksensor auf der Grundlage der Betriebsbedingungen aus. In einem Beispiel wird die Kraftmaschine zum Verbrennen von Luft und Kraftstoff betrieben. Der Sensor oder die Sensoren werden aus der bei 908 beschriebenen Tabelle ausgewählt. Von dem Drucksensor oder von den Drucksensoren werden Daten erhoben, wobei sie die Grundlage für Verbrennungssteuereinstellungen sind. Zum Beispiel werden Zylinderdruckdaten von dem ersten Zylinderdrucksensor in dem ersten Zylinder (nicht notwendig dem Zylinder Nummer eins) erhoben und sind die Daten die Grundlage für Verbrennungseinstellungen in den verbleibenden Zylindern, falls die Kraftmaschine bei 2600 min^–1 und einer Last von 3 Bar (z. B. die Zelle 802 aus 8) arbeitet. Bei 910 kann das Verfahren 900 in Übereinstimmung mit bekannten Verfahren das Kraftmaschinendrehmoment, den IMEP, den MFB50 oder andere vom Zylinderdruck abgeleitete Kraftmaschinenparameter bestimmen. Die Zylinderdruckdaten können für einen einzelnen Zylinderzyklus oder für mehrere Zylinderzyklen erhoben werden. Nachdem die Zylinderdaten erhoben worden sind und die Kraftmaschinenparameter bestimmt worden sind, geht das Verfahren 900 zu 912 über.
Bei 912 werden Kraftmaschinenaktuatoren eingestellt, um die Verbrennung in Kraftmaschinenzylindern einzustellen. Die Kraftmaschinenaktuatoren werden in Ansprechen auf Daten von den Zylinderdrucksensoren eingestellt, die bei 910 ausgewählt wurden. In einem Beispiel sind die Aktuatoren Kraftstoffeinspritzeinrichtungen und können der Anfang der Einspritzzeit, das Ende der Einspritzzeit und/oder die Menge des eingespritzten Kraftstoffs eingestellt werden, um das Kraftmaschinendrehmoment zu erhöhen und/oder um den Zeitpunkt des Zylinderspitzendrucks während eines Zyklus des Zylinders einzustellen. Ferner können die Nockenzeiteinstellung und die Drosselposition ebenfalls in Ansprechen auf Zylinderdruckdaten und auf aus Zylinderdruckdaten bestimmten Kraftmaschinenparametern eingestellt werden. Falls die Kraftmaschine eine Fremdzündungskraftmaschine ist, kann die Zündfunkenzeiteinstellung ebenfalls in Ansprechen auf Zylinderdruckdaten eingestellt werden. Zum Beispiel kann die Menge des eingespritzten Kraftstoffs erhöht werden und kann der Drosselöffnungsbetrag ebenfalls erhöht werden, falls das aus den Zylinderdruckdaten geschätzte Kraftmaschinendrehmoment kleiner als erwünscht ist. Nachdem die Kraftmaschinenaktuatoren in Ansprechen auf Zylinderdruckdaten von ausgewählten Zylinderdrucksensoren eingestellt worden sind, geht das Verfahren 900 zum Austritt über.
Das Verfahren aus 9 stellt ein Kraftmaschinenbetriebsverfahren bereit, das Folgendes umfasst: Auswerten des Betriebs einer Mehrzahl von Kraftmaschinenzylindern für zwei oder mehr Kraftmaschinenzylinder, aber weniger als die Mehrzahl von Kraftmaschinenzylindern, die auf der Grundlage eines Parameters die niedrigsten mittleren quadratischen Fehlerwerte bereitstellen; und Einbauen von Drucksensoren in zwei oder mehr Kraftmaschinenzylinder, aber weniger als die Mehrzahl von Kraftmaschinenzylindern, die auf der Grundlage des Parameters die niedrigsten mittleren quadratischen Fehlerwerte bereitstellen. Das Verfahren enthält, dass die zwei oder mehr Kraftmaschinenzylinder nur zwei Kraftmaschinenzylinder enthalten, die auf der Grundlage des Parameters den niedrigsten mittleren quadratischen Fehlerwert bereitstellen. Das Verfahren enthält, dass die Auswertungsoperation der Mehrzahl von Kraftmaschinenzylindern das Vergleichen von Schätzwerten des Kraftmaschinendrehmoments auf der Grundlage von Drucksensoren in jedem der Mehrzahl von Kraftmaschinenzylindern gegenüber einem gemessenen Kraftmaschinendrehmoment enthält und dass die Schätzwerte des Kraftmaschinendrehmoments für jeden der Mehrzahl von Kraftmaschinenzylindern, der einen Drucksensor aufnimmt, einen Kraftmaschinen-Drehmomentschätzwert enthalten.
In einigen Beispielen umfasst das Verfahren ferner das Einstellen eines Kraftmaschinenaktuators in Ansprechen auf die Ausgabe der in die zwei oder mehr Kraftmaschinenzylinder eingebauten Drucksensoren. Das Verfahren enthält, dass der Kraftmaschinenaktuator eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist, und umfasst ferner das Einstellen einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung in wenigstens einem Zylinder, der keinen Drucksensor enthält, in Ansprechen auf einen oder mehrere der eingebauten Drucksensoren. Das Verfahren enthält, dass die Auswertungsoperation der Mehrzahl von Kraftmaschinenzylindern das Betreiben einer Kraftmaschine, die die Mehrzahl von Kraftmaschinenzylindern enthält, bei einer Mehrzahl von Kraftmaschinendrehzahlbedingungen und Kraftmaschinenlastbedingungen enthält. Das Verfahren enthält, dass der Parameter ein Massenanteil des verbrannten Kraftstoffs ist.
Außerdem stellt das Verfahren aus 9 ein Kraftmaschinenbetriebsverfahren bereit, das Folgendes umfasst: Einbauen von Sensoren in zwei oder mehr Kraftmaschinenzylinder, aber in weniger als alle Zylinder einer Kraftmaschine, die auf der Grundlage eines Parameters die niedrigsten mittleren quadratischen Fehlerwerte bereitstellen; Empfangen von Daten von den Sensoren bei einem Controller; und Einstellen des Betriebs aller Zylinder in Ansprechen nur auf einen ersten Sensor der Sensoren bei einer ersten Kraftmaschinendrehzahl und bei einer ersten Kraftmaschinenlast. Das Verfahren enthält, dass der Betrieb aller Zylinder über das Einstellen einer Menge des in jeden Kraftmaschinenzylinder der Kraftmaschine eingespritzten Kraftstoffs eingestellt wird. Ferner umfasst das Verfahren das Einstellen des Betriebs aller Zylinder in Ansprechen auf nur einen zweiten Sensor der Sensoren bei einer zweiten Kraftmaschinendrehzahl und bei einer zweiten Kraftmaschinenlast.
In einigen Beispielen umfasst das Verfahren ferner das Einstellen des Betriebs aller Zylinder in Ansprechen auf nur zwei Sensoren der Sensoren bei einer dritten Kraftmaschinendrehzahl und bei einer dritten Kraftmaschinenlast. Das Verfahren enthält, dass der Betrieb aller Zylinder über das Einstellen der Zeiteinstellung des in alle Zylinder eingespritzten Kraftstoffs eingestellt wird. Das Verfahren enthält, dass die Sensoren Drucksensoren sind. Das Verfahren enthält, dass die niedrigsten mittleren quadratischen Fehlerwerte Fehlerwerte des Kraftmaschinendrehmoments sind.
Der Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet wird würdigen, dass das in 9 beschriebene Verfahren eine oder mehrere irgendeiner Anzahl von Verarbeitungsstrategien wie etwa ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen repräsentieren kann. Somit können verschiedene dargestellte Schritte oder Funktionen in der dargestellten Reihenfolge ausgeführt werden, parallel ausgeführt werden oder in einigen Fällen weggelassen sein. Gleichfalls ist die Reihenfolge der Verarbeitung nicht notwendig erforderlich, um die hier beschriebenen Aufgaben, Merkmale und Vorteile zu erzielen, sondern werden sie zur Erleichterung der Veranschaulichung und Beschreibung gegeben. Ferner können die hier beschriebenen Verfahren eine Kombination von Aktionen, die von einem Controller in der physikalischen Welt vorgenommen werden, und von Anweisungen innerhalb des Controllers sein. Wenigstens Abschnitte der hier offenbarten Steuerverfahren und Steuerroutinen können als ausführbare Anweisungen in einem nichttemporären Speicher gespeichert sein und durch das Steuersystem, das den Controller enthält, zusammen mit den verschiedenen Sensoren, Aktuatoren und anderer Kraftmaschinenhardware ausgeführt werden. Obgleich dies nicht explizit dargestellt ist, erkennt der Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet, dass einer oder mehrere der dargestellten Schritte, Verfahren oder Funktionen in Abhängigkeit von der bestimmten Strategie, die verwendet wird, wiederholt ausgeführt werden können.
In einer anderen Darstellung ist ein Verfahren zum Betreiben einer Kraftmaschine wie etwa einer Dieselkraftmaschine mit Einspritzung über eine gemeinsame Kraftstoffleitung beschrieben. Das Verfahren kann das Einstellen des Kraftmaschinenbetriebs in Ansprechen auf einen erfassten Zylinderdruck erhalten. In einem Beispiel kann der Zylinderdruck in einer Mehrzahl verschiedener Zylinder der Kraftmaschine erfasst werden, wobei die Kraftmaschine mehr als die Mehrzahl von Zylinder aufweist, wobei andere Zylinder als die Mehrzahl von Zylindern keine Zylinderdrucksensoren aufweisen. In einem Beispiel können die Kraftstoffeinspritzmenge und/oder die Kraftstoffeinspritzzeiteinstellung usw. für alle Zylinder der Kraftmaschine während einer ersten Betriebsart in Ansprechen auf den Zylinderdruck von einem ersten der Zylinder (und nicht in Ansprechen auf den Zylinderdruck von einem zweiten der Zylinder) eingestellt werden, während die Kraftstoffeinspritzmenge und/oder die Kraftstoffeinspritzzeiteinstellung usw. für alle der Zylinder während einer zweiten, verschiedenen Betriebsart in Ansprechen auf den Zylinderdruck von dem zweiten der Zylinder eingestellt werden kann. In einer abermals dritten Betriebsart können die Kraftstoffeinspritzmenge und/oder die Kraftstoffeinspritzzeiteinstellung usw. für alle Zylinder der Kraftmaschine in Ansprechen auf den Zylinderdruck sowohl von dem ersten als auch von dem zweiten der Zylinder (z. B. über eine Mittelung der Druckablesungen bei ausgerichteten Kurbelwinkeln) eingestellt werden. Die erste und die zweite Betriebsart können über ein Geschwindigkeits-Last-Kennfeld der Kraftmaschine schachbrettartig angeordnet sein, so dass es sowohl für die erste als auch für die zweite Betriebsart mehrere diskontinuierliche und verschiedene nicht überlappende Gebiete gibt. Nochmals weiter kann es eine vierte Betriebsart geben, bei der die Kraftstoffeinspritzmenge und/oder die Kraftstoffeinspritzzeiteinstellungen nicht in Ansprechen entweder auf den ersten oder auf den zweiten erfassten Zylinderdruckwert eingestellt werden (wobei z. B. die Daten von beiden Sensoren ignoriert werden).

Claims

Kraftmaschinenbetriebsverfahren, das Folgendes umfasst: Auswerten des Betriebs einer Mehrzahl von Kraftmaschinenzylindern für zwei oder mehr Kraftmaschinenzylinder, aber weniger als die Mehrzahl von Kraftmaschinenzylindern, die auf der Grundlage eines Parameters die niedrigsten mittleren quadratischen Fehlerwerte bereitstellen; und Einbauen von Drucksensoren in zwei oder mehr Kraftmaschinenzylinder, aber weniger als die Mehrzahl von Kraftmaschinenzylindern, die auf der Grundlage des Parameters die niedrigsten mittleren quadratischen Fehlerwerte bereitstellen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die zwei oder mehr Kraftmaschinenzylinder nur zwei Kraftmaschinenzylinder enthalten, die auf der Grundlage des Parameters den niedrigsten mittleren quadratischen Fehlerwert bereitstellen, und wobei Drucksensoren in zwei oder mehr Kraftmaschinenzylinder eingebaut werden, die einen höchsten Wert der Korrelation zwischen geschätzten und gemessenen Werten des Parameters bereitstellen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Auswertungsoperation der Mehrzahl von Kraftmaschinenzylindern das Vergleichen von Schätzwerten des Kraftmaschinendrehmoments auf der Grundlage von Drucksensoren in jedem der Mehrzahl von Kraftmaschinenzylindern gegenüber einem bei der Kurbelwelle gemessenen Kraftmaschinendrehmoment enthält und wobei die Schätzwerte des Kraftmaschinendrehmoments für jeden der Mehrzahl von Kraftmaschinenzylindern, der einen Drucksensor aufnimmt, einen Kraftmaschinen-Drehmomentschätzwert enthalten.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner das Einstellen eines Kraftmaschinenaktuators in Ansprechen auf die Ausgabe der in die zwei oder mehr Kraftmaschinenzylinder eingebauten Drucksensoren umfasst.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Kraftmaschinenaktuator eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist und wobei das Verfahren ferner das Einstellen einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung in wenigstens einem Zylinder, der keinen Drucksensor enthält, in Ansprechen auf einen oder mehrere der eingebauten Drucksensoren umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Auswertungsoperation der Mehrzahl von Kraftmaschinenzylindern das Betreiben einer Kraftmaschine, die die Mehrzahl von Kraftmaschinenzylindern enthält, bei einer Mehrzahl von Kraftmaschinendrehzahlbedingungen und Kraftmaschinenlastbedingungen enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Parameter irgendein Ort des Massenanteils des verbrannten Kraftstoffs von 0–100 ist.
Kraftmaschinenbetriebsverfahren, das Folgendes umfasst: Einbauen von Sensoren in zwei oder mehr Kraftmaschinenzylinder, aber in weniger als alle Zylinder einer Kraftmaschine, die auf der Grundlage eines Parameters die niedrigsten mittleren quadratischen Fehlerwerte bereitstellen; Empfangen von Daten von den Sensoren bei einem Controller; und Einstellen des Betriebs aller Zylinder in Ansprechen nur auf einen ersten Sensor der Sensoren bei einer ersten Kraftmaschinendrehzahl und bei einer ersten Kraftmaschinenlast.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Betrieb aller Zylinder über das Einstellen einer Menge des in jeden Kraftmaschinenzylinder der Kraftmaschine eingespritzten Kraftstoffs eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, das ferner das Einstellen des Betriebs aller Zylinder in Ansprechen auf nur einen zweiten Sensor der Sensoren bei einer zweiten Kraftmaschinendrehzahl und bei einer zweiten Kraftmaschinenlast umfasst.
Verfahren nach Anspruch 8, das ferner das Einstellen des Betriebs aller Zylinder in Ansprechen auf nur zwei Sensoren der Sensoren bei einer dritten Kraftmaschinendrehzahl und bei einer dritten Kraftmaschinenlast umfasst.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Betrieb aller Zylinder über das Einstellen der Zeiteinstellung des in alle Zylinder eingespritzten Kraftstoffs eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Sensoren Drucksensoren sind.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei die niedrigsten mittleren quadratischen Fehlerwerte Fehlerwerte des Kraftmaschinendrehmoments sind.
Kraftmaschinensystem, das Folgendes umfasst: eine Kraftmaschine, die eine Mehrzahl von Verbrennungsräumen aufweist; einen ersten Drucksensor, der in einen ersten der Mehrzahl von Verbrennungsräumen vorsteht; einen zweiten Drucksensor, der in einen zweiten der Mehrzahl von Verbrennungsräumen vorsteht; und einen Controller, der Anweisungen enthält, die in einem nichttemporären Speicher gespeichert sind, um die Verbrennung in allen Kraftmaschinenzylindern in Ansprechen auf eine Ausgabe des ersten Drucksensors und nicht auf die Ausgabe eines zweiten Drucksensors bei einer ersten vorgegebenen Kraftmaschinendrehzahl und bei einer ersten vorgegebenen Kraftmaschinenlast einzustellen.
Kraftmaschinensystem nach Anspruch 15, wobei der erste der Mehrzahl von Verbrennungsräumen ein Verbrennungsraum mit einem niedrigsten mittleren quadratischen Fehlerwert des Kraftmaschinendrehmoments, wie er aus der Ausgabe von einem Zylinderdrucksensor bestimmt wurde, der sich in dem ersten der Mehrzahl von Verbrennungsräumen befindet, bei der ersten vorgegebenen Kraftmaschinendrehzahl und bei der ersten vorgegebenen Kraftmaschinenlast ist.
Kraftmaschinensystem nach Anspruch 15, das ferner zusätzliche Controlleranweisungen zum Einstellen der Verbrennung in allen Kraftmaschinenzylindern in Ansprechen auf eine Ausgabe des zweiten Drucksensors und nicht des ersten Drucksensors bei einer zweiten vorgegebenen Kraftmaschinendrehzahl und bei einer zweiten vorgegebenen Kraftmaschinenlast umfasst.
Kraftmaschinensystem nach Anspruch 17, wobei der zweite der Mehrzahl von Verbrennungsräumen ein Verbrennungsraum mit einem niedrigsten mittleren quadratischen Fehlerwert des Kraftmaschinendrehmoments, wie er aus der Ausgabe eines Zylinderdrucksensors, der sich in dem zweiten der Mehrzahl von Verbrennungsräumen befindet, bei der zweiten vorgegebenen Kraftmaschinendrehzahl und bei der zweiten vorgegebenen Kraftmaschinenlast bestimmt wurde, ist.
Kraftmaschinensystem nach Anspruch 15, wobei die Anweisungen die Kraftstoffeinspritzzeiteinstellung einstellen.
Kraftmaschinensystem nach Anspruch 15, das ferner zusätzliche Controlleranweisungen zum Einstellen der Verbrennung in jedem von allen Kraftmaschinenzylindern in Ansprechen auf die Ausgabe entweder des ersten Drucksensors oder die Ausgabe des zweiten Drucksensors bei einer dritten vorgegebenen Kraftmaschinendrehzahl und bei einer dritten vorgegebenen Kraftmaschinenlast umfasst.