DE102017105239B4

DE102017105239B4 - Steuereinheit und Steuerverfahren für einen Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE102017105239B4
Application number: DE102017105239.9A
Authority: DE
Inventors: Kazuhiro TOKUYAMA; Hideki Hagari
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2016-04-06
Filing date: 2017-03-13
Publication date: 2022-04-21
Anticipated expiration: 2037-03-14
Also published as: JP2017186957A; JP6169214B1; US9938921B2; CN107269409B; DE102017105239A1; CN107269409A; US20170292466A1

Abstract

Eine Steuereinheit (50) für einen Verbrennungsmotor (1), welcher mit einer Vielzahl von detektierten Einheiten (25), welche in einem Rotationselement (27), welches integral mit einer Kurbelwelle (2) rotiert, bei einer Vielzahl von voreingestellten Kurbelwellenwinkeln vorgesehen sind, und einem bestimmten Kurbelwinkelsensor (6), welcher an einem Nicht-Rotationselement (24) befestigt ist und die detektierte Einheit (25) detektiert, versehen ist, wobei die Steuereinheit (50) für einen Verbrennungsmotor (1) umfasst:eine Winkelinformationsdetektionseinheit (51), welche einen Kurbelwellenwinkel (θd) basierend auf einem Ausgangssignal des bestimmten Kurbelwinkelsensors (6) detektiert und eine detektierte Zeit (Td), bei welcher der Kurbelwellenwinkel (θd) detektiert ist, detektiert und basierend auf einem detektierten Winkel (θd), welches der detektierte Kurbelwellenwinkel (θd) ist, und der detektierten Zeit (Td) ein Winkelintervall (Δθd) und ein Zeitintervall (ΔTd) berechnet, welche zu einer Winkelsektion (Sd) zwischen den detektierten Winkeln (θd) gehören;eine Winkelinformationskorrektureinheit (52), welche das Winkelintervall (Δθd) oder das Zeitintervall (ΔTd) in jeder der Winkelsektionen (Sd) um einen Korrekturwert (Kc) korrigiert, wobei jeweils ein Korrekturwert (Kc) zugehörend zu jeder der Winkelsektionen (Sd) vorgesehen ist;eine Winkelinformationsdetektionseinheit (53), welche für jeden der detektierten Winkel (θd), basierend auf dem Winkelintervall (Δθdc) und dem Zeitintervall (ΔTdc) nach einer Korrektur in jeder der Winkelsektionen (Sd) einer ersten Intervallnummer (N1) vor und nach dem detektierten Winkel (θd), eine erste Kurbelwinkelbeschleunigung (αd1) berechnet, welches eine Zeitänderungsrate der Zeitänderungsrate des Kurbelwellenwinkels (θd) ist; und basierend auf dem Winkelintervall (Δθdc) und dem Zeitintervall (ΔTdc) nach einer Korrektur in jeder der Winkelsektionen (Sd) vor und nach dem detektierten Winkel (θd) einer zweiten Intervallnummer (N2), welche als eine größere Nummer als die erste Intervallnummer (N1) eingestellt ist, eine zweite Kurbelwinkelbeschleunigung (αd2) berechnet, welche eine Zeitänderungsrate der Zeitänderungsrate des Kurbelwellenwinkels (θd) ist; undeine Korrekturwertänderungseinheit (54), welche für jeden der detektierten Winkel (θd) den Korrekturwert (Kc) in jeder der Winkelsektionen (Sd) derart ändert, dass sich die erste Kurbelwellenwinkelbeschleunigung (αd1) der zweiten Kurbelwinkelbeschleunigung (αd2) annähert.

Description

HINTERGRUND
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuereinheit und ein Steuerverfahren für einen Verbrennungsmotor, welcher mit einer Vielzahl von detektierten Einheiten, welche bei einem Rotationselement vorgesehen sind, welche sich mit einer Kurbelwelle einer Vielzahl von vorläufig eingestellten Kurbelwellenwinkeln einstückig (integral) dreht, und einem spezifischen Kurbelwinkelsensor, welcher an einem Nicht-Rotationselement befestigt ist und die detektierte Einheit detektiert, versehen ist.
Die in JP 2009-275618 A und in JP 2013-87724 A beschriebene Technologie ist bereits bekannt, welche die obige Steuereinheit betrifft. Bei der Technologie von JP 2009-275618 A ist diese ausgebildet, eine Kurbelwinkelgeschwindigkeit und eine Kurbelwinkelbeschleunigung basierend auf einem Ausgangssignal eines Kurbelwinkelsensors zu berechnen, ein Gasdruckdrehmoment, welches durch eine Verbrennung erzeugt wird, basierend auf der Kurbelwinkelgeschwindigkeit und der Kurbelwinkelbeschleunigung zu berechnen und eine Leistung/Arbeit von dem Gasdruckdrehmoment zu berechnen.
Bei der Technologie von JP 2013-87724 A ist diese ausgebildet die momentane Drehgeschwindigkeit der Kurbelwelle basierend auf dem Ausgangssignal des Kurbelwinkelsensors zu berechnen, einen Messparameter basierend auf der momentanen Drehgeschwindigkeit zu berechnen, einen zu einer Durchschnittsgeschwindigkeit der momentanen Drehgeschwindigkeit gehörigen Idealparameter von einem Speichermittel zu erhalten und einen Fehler des Messparameters zu dem Idealparameter zu erlernen.
ZUSAMMENFASSUNG
Im Übrigen, falls die detektierte Einheit einen Herstellungsfehler aufweist, wird eine Detektionsfehler bei der Kurbelwinkelgeschwindigkeit und der Kurbelwinkelbeschleunigung erzeugt. Allerdings ist in JP 2009-275618 A kein konkretes Verfahren beschrieben, wie mit diesem Detektionsfehler umzugehen ist. Entsprechend besteht bei der Technologie von JP 2009-275618 A die Möglichkeit, dass die Genauigkeit einer basierend auf der Kurbelwinkelgeschwindigkeit und der Kurbelwinkelbeschleunigung ausgeführten Steuerung verschlechtert wird.
Bei der Technologie von JP 2013-87724 A , da angenommen wird, dass der Idealparameter sich entsprechend einer Betriebsbedingung oder einer externen Last ändert, besteht die Möglichkeit, dass ein fehlerhaftes Lernen bei einem Lernen auf der Basis des Idealparameters verursacht wird.
DE 10 2014 213 547 A1 beschreibt eine elektronische Steuereinheit für einen Verbrennungsmotor, mit einer Messeinrichtung zum Messen einer Signalperiode eines Kurbelwinkelsignals, einer Vorhersageeinrichtung zur Vorhersage, jedes Mal, wenn ein Kurbelwinkelsignal eingegeben wird, der Signalperiode bis zur Eingabe eines nächsten Kurbelwinkelsignals auf der Grundlage einer vergangenen Signalperiode, die von der Messeinrichtung gemessen wird und einer Erzeugungseinrichtung zur Erzeugung, in der vorhergesagten Signalperiode, eines detaillierten Kurbelwinkelsignals. Wenn die vorhergesagte Signalperiode kürzer als die vergangene Signalperiode ist, erzeugt die Erzeugungseinrichtung das detaillierte Kurbelwinkelsignal derart, dass das Signalintervall des detaillierten Kurbelwinkelsignals in der vorhergesagten Signalperiode graduell kürzer wird.
In der nachveröffentlichten DE 10 2016 224 709 A1 wird eine Steuereinrichtung und ein Steuerverfahren für einen Verbrennungsmotor beschrieben, die fähig sind zum Korrigieren eines Erfassungsfehlers eines Kurbelwellenwinkels mit hoher Genauigkeit. Eine Steuereinrichtung für einen Verbrennungsmotor enthält eine Winkelinformation-Erfassungseinheit, die ein Winkelintervall und ein Zeitintervall durch einen spezifischen Kurbelwinkelsensor erfasst; eine Winkelinformation-Korrektureinheit (52), die das Winkelintervall oder das Zeitintervall durch den Korrekturwert korrigiert; eine Winkelinformation-Berechnungseinheit, die eine Kurbelwinkelgeschwindigkeit, eine Kurbelwinkelbeschleunigung und ein Winkelbeschleunigung-Änderungsausmaß auf Grundlage des korrigierten Winkelintervalls und des korrigierten Zeitintervalls berechnet; und eine Korrekturwert-Änderungseinheit, die den Korrekturwert so ändert, dass das Winkelbeschleunigung-Änderungsausmaß sich null nähert.
Somit ist die Aufgabe der Erfindung, eine Steuereinheit für einen Verbrennungsmotor und ein Steuerverfahren davon bereitzustellen, welche zum Korrigieren eines Detektionsfehlers eines Kurbelwellenwinkels mit hoher Genauigkeit geeignet sind.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Steuereinheit für einen Verbrennungsmotor mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 sowie durch ein Steuerverfahren für einen Verbrennungsmotor gemäß Patentanspruch 9. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Entsprechend der Steuereinheit und dem Steuerverfahren für den Verbrennungsmotor, betreffend die vorliegende Erfindung, da die erste Kurbelwinkelbeschleunigung basierend auf dem Winkelintervall und dem Zeitintervall nach einer Korrektur der ersten Intervallnummer, welche kleiner als die zweite Intervallnummer ist, berechnet wird, erscheint der Einfluss des Detektionsfehlers des Kurbelwellenwinkels bei der ersten Kurbelwinkelbeschleunigung leichter als bei der zweiten Kurbelwinkelbeschleunigung. Andererseits, da die zweite Kurbelwinkelbeschleunigung basierend auf dem Winkelintervall und dem Zeitintervall nach einer Korrektur der zweiten Intervallnummer, welche größer als die erste Intervallnummer ist, berechnet wird, wird die zweite Kurbelwinkelbeschleunigung ein Durchschnittsverhalten als die erste Kurbelwinkelbeschleunigung und der Einfluss des Detektionsfehlers des Kurbelwellenwinkels taucht kaum auf. Daher kann der Detektionsfehler des Kurbelwellenwinkels mit hoher Genauigkeit durch Ändern des Korrekturwerts derart korrigiert werden, dass sich die erste Kurbelwinkelbeschleunigung der zweiten Kurbelwinkelbeschleunigung annähert.
Figurenliste

1 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm eines Verbrennungsmotors und einer Steuereinheit gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
2 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm eines Verbrennungsmotors und einer Steuereinheit gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
3 ist ein Blockdiagramm einer Steuereinheit gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
4 ist ein Hardwarekonfigurationsdiagramm einer Steuereinheit gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
5 ist ein Zeitablaufsdiagramm zur Erläuterung einer Winkelinformationsdetektionsverarbeitung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
6 ist eine Figur zur Erläuterung eines in einer Speichervorrichtung gespeicherten Korrekturwerts gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
7 ist ein Zeitablaufsdiagramm zur Erläuterung einer Berechnungsverarbeitung einer ersten Kurbelwinkelbeschleunigung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
8 ist ein Zeitablaufsdiagramm zur Erläuterung einer Berechnungsverarbeitung für eine zweite Kurbelwinkelbeschleunigung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
9 ist ein Zeitablaufsdiagramm zur Erläuterung einer Änderung eines Korrekturwerts, falls eine erste Kurbelwinkelbeschleunigung größer als eine zweite Kurbelwinkelbeschleunigung ist, gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
10 ist ein Zeitablaufsdiagramm zur Erläuterung einer Änderung eines Korrekturwerts, falls eine erste Kurbelwinkelbeschleunigung kleiner als eine zweite Kurbelwinkelbeschleunigung ist, gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
11 ist eine Fig. zur Erläuterung eines Winkelintervalls und eines Zeitintervalls, welche in einer Speichervorrichtung gespeichert sind, gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
12 ist ein Flussdiagramm, welches eine Korrekturwertänderungsverarbeitung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt;
13 ist ein Zeitablaufsdiagramm für ein Verhalten einer ersten Kurbelwinkelbeschleunigung und einer zweiten Kurbelwinkelbeschleunigung vor einer Änderung des Korrekturwerts gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
14 ist ein Zeitablaufsdiagramm für ein Verhalten einer ersten Kurbelwinkelbeschleunigung und einer zweiten Kurbelwinkelbeschleunigung nach Abschluss einer Änderung des Korrekturwerts gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
15 ist ein Zeitablaufsdiagramm, welches ein Verhalten eines Zeitintervalls vor einer Änderung des Korrekturwerts und nach einem Abschluss einer Änderung des Korrekturwerts zeigt, gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
16 ist eine Figur, welche ein Spektralanalyseergebnis eines Zeitintervalls vor einer Änderung des Korrekturwerts und nach einem Abschluss einer Änderung des Korrekturwerts zeigt, gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
17 ist eine Figur, welche ein Ergebnis für den Fall eines Vergleichsbeispiels ohne Korrektur mit einem Ergebnis für den Fall der Ausführungsform 1 mit Korrektur vergleicht; und
18 ist ein Flussdiagramm, welches eine schematische Verarbeitung gemäß einer Steuereinheit zeigt, gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.

DETAILBESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
1. Ausführungsform 1
Eine Steuereinheit 50 für einen Verbrennungsmotor 1 (nachfolgend einfach als die Steuereinheit 50 bezeichnet) gemäß Ausführungsform 1 wird mit Bezug zu den Figuren erläutert. 1 und 2 sind ein schematisches Konfigurationsdiagramm des Verbrennungsmotors 1 und der Steuereinheit 50; 3 ist ein Blockdiagramm der Steuereinheit 50 gemäß Ausführungsform 1. Der Verbrennungsmotor 1 und die Steuereinheit 50 sind in einem Fahrzeug angebracht; der Verbrennungsmotor 1 fungiert als eine Antriebskraftquelle für das Fahrzeug (Räder).
1-1. Die Konfiguration des Verbrennungsmotors 1
Die Konfiguration des Verbrennungsmotors 1 wird erläutert. Wie in 1 gezeigt, ist der Verbrennungsmotor 1 mit einem Zylinder 7 versehen, in welchem ein Kraftstoff-Luft-Gemisch verbrannt wird. Der Verbrennungsmotor 1 ist mit einem Einlasspfad 23 zum Zuführen von Luft zu den Zylindern 7 und einem Abgaspfad 17 zum Abführen von Abgas von den Zylindern 7 versehen. Der Verbrennungsmotor 1 ist ein Benzinmotor. Der Verbrennungsmotor 1 ist mit einem Drosselventil 4 versehen, welches einen Einlasspfad 23 öffnet und schließt. Das Drosselventil 4 ist ein elektronisch gesteuertes Drosselventil, wobei ein Öffnungs- und Schließbetrieb mit dem durch die Steuereinheit 50 gesteuerten Elektromotor ausgeführt wird. Ein Drosselpositionssensor 19, welcher ein elektrisches Signal gemäß dem Öffnungsgrad des Drosselventils 4 ausgibt, ist in dem Drosselventil 4 vorgesehen.
Ein Luftflusssensor 3, welcher ein elektrisches Signal gemäß einer in den Einlasspfad 23 eingelassenen Einlassluftmenge ausgibt, ist in dem Einlasspfad 23 dem Drosselventil 4 vorgelagert vorgesehen. Ein Verbrennungsmotor 1 ist mit einer Abgasrückführungsvorrichtung 20 versehen. Eine Abgasrückführungsvorrichtung 20 weist einen EGR Gang 21 auf, welcher Abgas von dem Abgaspfad 17 in den Einlasskrümmer 12 zurückführt, und weist ein EGR Ventil 22 auf, welches den EGR Gang 21 öffnet und schließt. Ein Einlasskrümmer 12 ist ein Teil des Einlasspfads 23 auf der nachgelagerten Seite des Drosselventils 4. Das EGR Ventil 22 ist ein elektronisch gesteuertes EGR Ventil, welches einen Öffnungs- und Schließbetrieb mit dem durch die Steuereinheit 50 gesteuerten Elektromotor ausführt.
Ein Krümmerdrucksensor 8, welcher ein elektrisches Signal gemäß dem Druck in dem Einlasskrümmer 12 ausgibt, ist in dem Einlasskrümmer 12 vorgesehen. Eine Einspritzeinheit 13 zum Einspritzen eines Kraftstoffs ist an dem Teil der nachgelagerten Seite des Einlasskrümmers 12 vorgesehen. Die Einspritzeinheit 13 kann derart vorgesehen sein, dass ein Kraftstoff direkt in den Zylinder 7 eingespritzt wird. Ein Umgebungsdrucksensor 33, welcher ein elektrisches Signal gemäß einem Umgebungsdruck ausgibt, ist in dem Verbrennungsmotor 1 vorgesehen.
Eine Zündkerze zum Zünden eines Kraftstoff-LuftGemisches und eine Zündspule 16 zum Zuführen von Zündenergie an die Zündkerze sind oben auf dem Zylinder 7 vorgesehen. Oben auf dem Zylinder 7 sind ein Einlassventil 14 zum Einstellen der in den Zylinder 7 von dem Einlasspfad 23 einzulassenden Einlassluftmenge und ein Abgasventil 15 zum Einstellen der von dem Zylinder in den Abgaspfad 17 abzulassenden Abgasmenge vorgesehen.
Wie in 2 gezeigt, weist der Verbrennungsmotor 1 eine Vielzahl von Zylindern 7 auf (in diesem Beispiel 3). Ein Kolben 5 ist in jedem Zylinder 7 vorgesehen. Der Kolben 5 eines jeden Zylinders 7 ist mit einer Kurbelwelle 2 über eine Pleuelstange 9 und eine Kurbel 32 verbunden. Die Kurbelwelle 2 wird durch eine Hin- und Herbewegung des Kolbens 5 rotiert. Der Verbrennungsgasdruck, welcher in jedem Zylinder 7 erzeugt wird, drückt auf die obere Fläche des Kolbens 5 und rotiert die Kurbelwelle 2 über die Pleuelstange 9 und die Kurbel 32. Die Kurbelwelle 2 ist mit einer Leistungstransfervorrichtung verbunden, welche eine Antriebskraft an die Räder überträgt. Die Leistungstransfervorrichtung besteht aus einem Getriebe, einem Differenzialgetriebe und etwas Ähnlichem.
Der Verbrennungsmotor 1 ist mit einer Signalplatte versehen, welche mit der Kurbelwelle 2 integral rotiert. Eine Vielzahl von Zähnen ist an der Signalplatte 10 bei einer Vielzahl von voreingestellten Kurbelwellenwinkeln vorgesehen. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Zähne der Signalplatte 10 bei Intervallen von 10 Grad angeordnet. Die Zähne der Signalplatte 10 sind mit einem abgeschlagenen Zahnteil versehen, wobei ein Teil des Zahns abgeschlagen ist. Der Verbrennungsmotor 1 ist mit einem ersten Kurbelwinkelsensor 11 versehen, welcher an einem Motorblock 24 angebracht ist und den Zahn der Signalplatte 10 detektiert.
Der Verbrennungsmotor 1 ist mit einer Nockenwelle 29 versehen, welche mit der Kurbelwelle 2 über eine Kette 28 verbunden ist. Die Nockenwelle 29 führt den Öffnung- und Schließbetrieb des Einlassventils 14 und das Abgasventils 15 aus. Während die Kurbelwelle 2 zweimal rotiert, rotiert die Nockenwelle 29 einmal. Der Verbrennungsmotor 1 ist mit einer Signalplatte 31 für Nocken versehen, welche mit der Nockenwelle 29 integral rotiert. Eine Vielzahl von Zähnen ist an der Signalplatte 31 für Nocken bei einer Vielzahl von vorläufig eingestellten Nockenwellenwinkeln vorgesehen. Der Verbrennungsmotor 1 ist mit einem Nockenwinkelsensor 30 versehen, welcher an einem Motorblock 24 befestigt ist und den Zahn einer Signalplatte 31 für Nocken detektiert.
Basierend auf den zwei Arten von Ausgangssignalen des ersten Kurbelwinkelsensors 11 und des Nockenwinkelsensor S30 detektiert die Steuereinheit 50 den Kurbelwellenwinkel auf der Basis des oberen Totpunkts eines jeden Kolbens 5 und bestimmt den Takt eines jeden Zylinders 7. Der Verbrennungsmotor 1 ist ein Viertaktmotor, welcher einen Einlasstakt, einen Kompressionstakt, einen Expansionstakt und einen Abgastakt aufweist.
Der Verbrennungsmotor 1 ist mit einem Schwungrad 27 versehen, welches integral mit der Kurbelwelle 2 rotiert. Der periphere Teil des Schwungrads 27 ist ein Zahnkranz 25 und eine Vielzahl von Zähnen sind an dem Zahnkranz 25 bei einer Vielzahl von voreingestellten Kurbelwellenwinkeln vorgesehen. Die Zähne des Zahnkranzes 25 sind in der peripheren Richtung bei gleichwinkligen Intervallen angeordnet. In diesem Beispiel sind 90 Zähne mit Intervallen von 4 Grad vorgesehen. Die Zähne des Zahnkranzes 25 sind nicht mit einem abgeschlagenen Zahnteil versehen. Der Verbrennungsmotor 1 ist mit einem zweiten Kurbelwinkelsensor 6 versehen, welcher an dem Motorblock 24 befestigt ist und den Zahn des Zahnkranzes 25 detektiert. Der zweite Kurbelwinkelsensor 6 ist entgegengesetzt zu dem Zahnkranz 25 mit einem Abstand in einer radial nach außen gerichteten Richtung des Zahnkranzes 25 angeordnet.
Der erste Kurbelwinkelsensor 11, der Nockenwinkelsensor 30 und der zweite Kurbelwinkelsensor 6 geben jeweils ein elektrisches Signal gemäß einer Änderung des Abstands zwischen jedem Sensor und einem Zahn durch eine Rotation der Kurbelwelle 2 aus. Das Ausgangssignal eines jeden Winkelsensors 11, 30, 6 wird eine Rechteckenwelle, welche ein Signal ein oder ausschaltet, falls der Abstand zwischen einem Sensor und einem Zahn eng ist, oder, falls der Abstand weit ist. Ein Sensor eines elektromagnetischen Aufnahmetyps wird beispielsweise für jeden Winkelsensor 11, 30, 6 verwendet.
Da das Schwungrad 27 (das Zahnrad 25) eine größere Anzahl von Zähnen als die Anzahl von Zähnen der Signalplatte 10 aufweist und es ebenso keinen abgeschlagenen Zahnteil gibt, kann eine hohe Auflösungswinkeldetektion erwartet werden. Da das Schwungrad 27 eine größere Masse als die Masse der Signalplatte 10 aufweist und eine Hochfrequenz-Oszillation verhindert wird, kann eine hohe Genauigkeit einer Winkeldetektion erwartet werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform gehört der zweite Kurbelwinkelsensor 6 zu „einem bestimmten Kurbelwinkelsensor“ in der vorliegenden Erfindung, gehört das Schwungrad 27 zu dem „einen Rotationselement“ in der vorliegenden Erfindung, der Zahn des Zahnrads 25, vorgesehen an dem Schwungrad 27, gehört zu der „einen detektierten Einheit“ in der vorliegenden Erfindung und der Motorblock 24 gehört zu „einem Nicht-Rotationselement“ in der vorliegenden Erfindung.
1-2. Die Konfiguration der Steuereinheit 50
Als Nächstes wird die Steuereinheit 50 erläutert. Die Steuereinheit 50 ist diejenige, deren Steuerziel der Verbrennungsmotor 1 ist. Wie in 3 gezeigt, ist die Steuereinheit 50 mit Steuereinheiten einer Winkelinformationsdetektionseinheit 51, einer Winkelinformationskorrektureinheit 52, eine Winkelinformationsberechnungseinheit 53, einer Korrekturwertänderungseinheit 54, einer zylinderinternen Druckansicht 55, einer Verbrennungsparameterberechnungseinheit 56, einer Verbrennungssteuereinheit 57 und etwas Ähnlichem versehen. Die jeweiligen Steuereinheiten 51 bis 57 und etwas Ähnliches der Steuereinheit 50 werden durch in der Steuereinheit 50 umfasste Verarbeitungsschaltkreise realisiert. Insbesondere, wie in 4 gezeigt, umfasst die Steuereinheit 50 als einen Verarbeitungsschaltkreis eine Berechnungsverarbeitungseinheit (Computer) 90 wie beispielsweise eine CPU (zentrale Verarbeitungseinheit), Speichervorrichtungen 91, welche Daten mit der Berechnungsverarbeitungseinheit 90 austauschen, einen Eingabeschaltkreis 92, welche externe Signale an die Berechnungsverarbeitungseinheit 90 eingibt, einen Ausgabeschaltkreis 93, welcher Signale von der Berechnungsverarbeitungseinheit 90 nach außen ausgibt, und etwas Ähnliches.
Als die Speichervorrichtungen 91 sind ein RAM (Arbeitsspeicher), welcher von der Berechnungsverarbeitungseinheit 90 Daten auslesen und darauf Daten schreiben kann, ein ROM (nur Lesespeicher), welcher von der Berechnungsverarbeitungseinheit 90 Daten auslesen kann, und etwas Ähnliches vorgesehen. Der Eingabeschaltkreis 92 ist mit verschiedenen Arten von Sensoren und Schaltern verbunden und ist mit einem A/D Converter und etwas Ähnlichem zum Eingeben von Ausgangssignalen von den Sensoren und den Schaltern in die Berechnungsverarbeitungseinheit 90 versehen. Der Ausgabeschaltkreis 93 ist mit elektrischen Verbrauchern verbunden und ist mit einem Betriebsschaltkreis und etwas Ähnlichem zum Ausgeben eines Steuersignals von der Berechnungsverarbeitungseinheit 90 versehen.
Zusätzlich betreibt die Berechnungsverarbeitungseinheit 90 Softwareelemente (Programme), welche auf der Speichervorrichtung 91 wie beispielsweise einem ROM gespeichert sind, und arbeitet mit anderen Hardwarevorrichtungen in der Steuereinheit 50 wie beispielsweise der Speichervorrichtung 91, dem Eingabeschaltkreis 92 und dem Ausgabeschaltkreis 93 zusammen, sodass die jeweiligen Funktionen der in der Steuereinheit 50 umfassten Steuereinheiten 51 bis 57 realisiert werden. Einstellungsdatenelemente wie beispielsweise Tabellen und Bestimmungswerte, welche in den Steuereinheiten 51 bis 57 zu verwenden sind, werden als Teil von Softwareelementen (Programmen) in der Speichervorrichtung 91 wie beispielsweise einem ROM gespeichert. Datenelemente, welche von den jeweiligen Steuereinheiten 51 bis 57 berechnet werden, wie beispielsweise ein Korrekturwert Kc, ein Winkelintervall Δθd, ein Zeitintervall ΔTd, jeweilige berechnete Werte und jeweilige Detektionswerte werden in der überschreibaren Speichervorrichtung 91 wie beispielsweise einem RAM gespeichert.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Eingabeschaltkreis 92 mit dem ersten Kurbelwinkelsensor 11, dem Nockenwinkelsensor 30, dem zweiten Kurbelwinkelsensor 6, dem Luftflusssensor 3, dem Drosselpositionssensor 19, dem Krümmerdrucksensor 8, dem Umgebungsdrucksensor 33, dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 18, einem Beschleunigerpedalpositionssensor 26 und etwas Ähnlichem verbunden. Der Ausgabeschaltkreis 93 ist mit dem Drosselventil 4 (Elektromotor), dem EGR Ventil 22 (Elektromotor) der Einspritzeinheit 13, der Zündspule 16 und etwas Ähnlichem verbunden. Die Steuereinheit 50 ist mit verschiedenen Arten von nicht dargestellten Sensoren, Schaltern, Stellmotoren und etwas Ähnlichem verbunden. Die Steuereinheit 50 detektiert Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors 1 wie beispielsweise eine Einlassluftmenge, einen Druck in dem Einlasskrümmer 12, einen Umgebungsdruck, ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis und einen Beschleunigerpedalöffnungsgrad basierend auf den Ausgangssignalen von verschiedenen Sensoren.
Als eine Basissteuerung berechnet die Steuereinheit 50 eine Kraftstoffeinspritzmenge, einen Zündzeitpunkt und etwas Ähnliches basierend auf eingegebenen Ausgangssignalen und etwas Ähnlichem von den verschiedenen Arten von Sensoren und führt dann eine Betriebssteuerung der Einspritzeinheit 13, der Zündspule 16 und etwas Ähnlichem aus. Basierend auf dem Ausgangssignal des Beschleunigerpedalpositionssensor 26 und etwas Ähnlichem berechnet die Steuereinheit 50 ein gefordertes Abtriebsdrehmoment des Verbrennungsmotors 1 durch den Fahrer und steuert dann das Drosselventil 4 und etwas Ähnliches derart, dass eine Einlassluftmenge zum Realisieren des geforderten Abtriebsdrehmoments erhalten wird. Insbesondere berechnet die Steuereinheit 50 einen Zieldrosselöffnungsgrad und führt dann eine Betriebssteuerung des Elektromotors des Drosselventils 4 derart aus, dass der Drosselöffnungsgrad, welcher basierend auf dem Ausgangssignal des Drosselpositionssensors 19 detektiert ist, sich dem Zieldrosselöffnungsgrad annähert. Und die Steuereinheit 50 berechnet einen Zielöffnungsgrad des EGR Ventils 22 basierend auf eingegebenen Ausgangssignalen und etwas Ähnlichem von den verschiedenen Arten von Sensoren und führt dann eine Betriebssteuerung des Elektromotors des EGR Ventils 22 aus.
<Winkelinformationsdetektionseinheit 51>
Wie in 5 gezeigt, detektiert die Winkelinformationsdetektionseinheit 51 einen Kurbelwellenwinkel θd basierend auf dem Ausgangssignal des zweiten Kurbelwinkelsensor 6, welcher als der bestimmte Kurbelwinkelsensor verwendet wird, und detektiert eine detektierte Zeit Td, bei welcher der Kurbelwellenwinkel θd detektiert ist. Und basierend auf einem detektierten Winkel θd, welches der detektierte Kurbelwellenwinkel θd ist, und der detektierten Zeit Td berechnet die Winkelinformationsdetektionseinheit 51 ein Winkelintervall Δθd und ein Zeitintervall ΔTd, welche zu einer Winkelsektion Sd zwischen den detektierten Winkeln θd gehören.
Bei der vorliegenden Ausführungsform bestimmt die Winkelinformationsdetektionseinheit 51 den Kurbelwellenwinkel θd, wenn eine abfallende Flanke (oder ansteigende Flanke) des Ausgangssignals (Rechteckwelle) des zweiten Kurbelwinkelsensors 6 detektiert wird. Die Winkelinformationsdetektionseinheit 51 bestimmt eine Referenzpunktabfallflanke, welches eine zu einem Referenzpunktwinkel (beispielsweise 0 Grad, welches ein oberer Totpunkt Des Kolbens 5 des ersten Zylinders 7 ist) gehörende abfallende Flanke ist, und bestimmt den Kurbelwellenwinkel θd, welche zu der Nummer n der abfallenden Flanke gehört, welche auf der Basis der Referenzpunktabfallflanke hoch gezählt wird (nachfolgend als eine Winkelidentifikationsnummer n bezeichnet). Beispielsweise, wenn die Referenzpunktabfallflanke detektiert wird, stellt die Winkelinformationsdetektionseinheit 51 den Kurbelwellenwinkel θd auf den Referenzpunktwinkel (beispielsweise 0 Grad) ein und stellt die Identifikationsnummer n auf 1 ein. Und jedes Mal, wenn die abfallende Flanke detektiert wird, erhöht die Winkelinformationsdetektionseinheit 51 den Kurbelwellenwinkel θd um ein vorläufig eingestelltes Winkelintervall Δθd (in diesem Beispiel 4 Grad) und erhöht die Winkelidentifikationsnummer n um 1. Alternativ kann die Winkelinformationsdetektionseinheit 51 den zu der aktuellen Winkelidentifikationsnummer n gehörigen Kurbelwellenwinkel θd durch Verwenden einer Winkeltabelle auslesen, bei welcher die Beziehung zwischen der Winkelidentifikationsnummer n und dem Kurbelwellenwinkel θd vorläufig eingestellt ist die Winkelinformationsdetektionseinheit 51 korreliert den Kurbelwellenwinkel θd (den detektierten Winkel θd) mit der Winkelidentifikationsnummer n. Die Winkelidentifikationsnummer n kehrt nach einer maximalen Nummer (in diesem Beispiel 90) zu 1 zurück. Die letzte Winkelidentifikationsnummer n der Winkelidentifikationsnummer n = 1 ist 90 und die nächste Winkelidentifikationsnummer n der Winkelidentifikationsnummer N = 90 ist 1.
Bei der vorliegenden Ausführungsform, wie später beschrieben, bestimmt die Winkelinformationsdetektionseinheit 51 die Referenzpunktabfallflanke des zweiten Kurbelwinkelsensor 6 mit Bezug zu einem detektierten Referenzkurbelwellenwinkel θr basierend auf dem ersten Kurbelwinkelsensor 11 und dem Nockenwinkelsensor 30. Beispielsweise bestimmt die Winkelinformationsdetektionseinheit 51 die abfallende Flanke des zweiten Kurbelwinkelsensors 6, wobei der Referenzkurbelwellenwinkel θr dem Referenzpunktwinkel am nächsten kommt, als die Referenzpunktabfallflanke.
Die Winkelinformationsdetektionseinheit 51 bestimmt den Takt des jeweiligen Zylinders 7, welcher zu dem Kurbelwellenwinkel θd gehört, mit Bezug zu dem bestimmten Takt des jeweiligen Zylinders 7 basierend auf dem ersten Kurbelwinkelsensor 11 und dem Nockenwinkelsensor 30.
Die Winkelinformationsdetektionseinheit 51 detektiert eine detektierte Zeit Td zu dem Zeitpunkt, bei welchem die abfallende Flanke des Ausgangssignals (Rechteckwelle) des zweiten Kurbelwinkelsensor 6 detektiert wird, und korreliert die detektierte Zeit Td mit der Winkelidentifikationsnummer n. Insbesondere detektiert die Winkelinformationsdetektionseinheit 51 die detektierte Zeit Td unter Verwendung der in der Berechnungsverarbeitungseinheit 90 vorgesehenen Timerfunktion.
Wie in 5 gezeigt, wenn eine abfallende Flanke detektiert wird, stellt die Winkelinformationsdetektionseinheit 51 die Winkelsektion zwischen dem detektierten Winkel θd (n), welche zu der aktuellen Winkelidentifikationsnummer (n) gehört, und dem detektierten Winkel θd (n-1), welcher zu der letzten Winkelidentifikationsnummer (n-1) gehört, als die Winkelsektion Sd (n), welche zu der aktuellen Winkelidentifikationsnummer (n) gehört.
Wie in Gleichung (1) gezeigt, wenn eine abfallende Flanke detektiert wird, berechnet die Winkelinformationsdetektionseinheit 51 die Abweichung zwischen dem detektierten Winkel θd (n), welcher zu der aktuellen Winkelidentifikationsnummer (n) gehört, und dem detektierten Winkel θd (n-1), welcher zu der letzten Winkelidentifikationsnummer (n-1) gehört, und stellt die berechnete Abweichung als das Winkelintervall Δθd (n) ein, welches zu der aktuellen Winkelidentifikationsnummer (n) (der aktuellen Winkelsektion Sd (n)) gehört. $Δ θ d (n) = θ d (n) - θ d (n - 1)$
Bei der vorliegenden Ausführungsform, da alle Winkelintervalle des Zahns des Zahnkranzes 25 gleich ausgebildet sind, stellt die Winkelinformationsdetektionseinheit 51 das Winkelintervall Δθd aller Winkelidentifikationsnummern n als einen vorläufig eingestellten Winkel (in diesem Beispiel 4 Grad) ein.
Wie in einer Gleichung (2) gezeigt, wenn eine abfallende Flanke detektiert wird, berechnet die Winkelinformationsdetektionseinheit 51 die Abweichung zwischen der detektierten Zeit Td (n), welche zu der aktuellen Winkelidentifikationsnummer (n) gehört, und der detektierten Zeit Td (n-1), welche zu der letzten Winkelidentifikationsnummer (n-1) gehört, und stellt die berechnete Abweichung als das Zeitintervall ΔTd (n) ein, welches zu der aktuellen Winkelidentifikationsnummer (n) (der aktuellen Winkelsektion Sd (n)) gehört. $Δ Td (n) = Td (n) - Td (n - 1)$
Basierend auf zwei Arten von Ausgangssignalen des ersten Kurbelwinkelsensors 11 und des Nockenwinkelsensor 30 detektiert die Winkelinformationsdetektionseinheit 51 den Referenzkurbelwellenwinkel θr auf der Basis des oberen Totpunkts des Kolbens 5 des ersten Zylinders 7 und bestimmt den Takt eines jeden Zylinders 7. Beispielsweise bestimmt die Winkelinformationsdetektionseinheit 51 die abfallende Flanke gerade nach dem abgeschlagenen Zahnteil der Signalplatte 10 basierend auf dem Zeitintervall der abfallenden Flanke des Ausgangssignals (Rechteckwelle) des ersten Kurbelwinkelsensors 11. Und dann bestimmt die Winkelinformationsdetektionseinheit 51 die Korrespondenz zwischen der jeweiligen abfallenden Flanke auf der Basis der abfallenden Flanke gerade nach dem abgeschlagenen Zahnteil und den Referenzkurbelwellenwinkel θr auf der Basis des oberen Totpunkts und berechnet den Referenzkurbelwellenwinkel θr auf der Basis des oberen Totpunkts zu dem Zeitpunkt, bei welchem die jeweilige abfallende Flanke detektiert ist. Die Winkelinformationsdetektionseinheit 51 bestimmt den Takt eines jeden Zylinders 7 basierend auf der Beziehung zwischen der Position des abgeschlagenen Zahnteils in dem Ausgangssignal (Rechteckwelle) des ersten Kurbelwinkelsensors 11 und dem Ausgangssignal (Rechteckwelle) des Nockenwinkelsensor S30.
<Winkelinformationskorrektureinheit 52>
Die Winkelinformationskorrektureinheit 52 korrigiert das Winkelintervall Δθd oder das Zeitintervall ΔTd in jedem der Winkelsektionen Sd um einen Korrekturwert Kc, wobei jeweils einer zugehörend zu jedem der Winkelsektionen Sd vorgesehen ist.
Bei der vorliegenden Ausführungsform stellt die Winkelinformationskorrektureinheit 52 einen Korrekturwert Kc (n) in jeder Winkelsektion Sd (n) einer jeden Winkelidentifikationsnummer n bereit. In diesem Beispiel, da die Winkelidentifikationsnummer n und die Winkelsektion Sd als 90 bereitgestellt sind, wird der Korrekturwert Kc ebenfalls als 90 bereitgestellt. Wie in 6 dargestellt, wird der jeweilige Korrekturwert Kc mit der jeweiligen Winkelidentifikationsnummer n korreliert und wird in der über schaltbaren Speichervorrichtung 91 wie beispielsweise einem RAM der Speichereinheit 50 gespeichert.
Wie in einer Gleichung (3) gezeigt, multipliziert Die Winkelinformationskorrektureinheit 52 den Korrekturwert Kc (n), welcher zu der aktuellen Winkelidentifikationsnummer (n) gehört, mit dem Winkelintervall Δθd (n) oder dem Zeitintervall ΔTd (n), welche zu der aktuellen Winkelidentifikationsnummer (n) gehören, um das korrigierte Winkelintervall Δθdc (n) oder das korrigierte Zeitintervall ΔTdc (n) zu berechnen, welche zu der aktuellen Winkelidentifikationsnummer (n) gehören. $\begin{array}{l} Δ θ dc(n) = Kc (n) \times Δ θ d (n) \\ oder \\ Δ Tdc (n) = Kc (n) \times Δ Td (n) \end{array}$
Bei der aktuellen Ausführungsform wird der Fall erläutert, bei welchem das Zeitintervall ΔTd um den Korrekturwert Kc korrigiert wird. Das Winkelintervall ΔTd, welches nicht durch den Korrekturwert Kc korrigiert wird, wird ebenso als das Korrekturwinkelintervall Δθdc zur Vereinfachung der Erläuterung bezeichnet.
<Winkelinformationsberechnungseinheit 53>
Die Winkel Informationsberechnungseinheit 53 um jeden der detektierten Winkel θd berechnet basierend auf dem Winkelintervall Δθdc und dem Zeitintervall ΔTdc nach einer Korrektur (ebenso als das korrigierte Winkelintervall Δθdc und das korrigierte Zeitintervall ΔTdc bezeichnet) in jedem der Winkelsektionen Sd der ersten Intervallnummer 1 vor und nach dem detektierten Winkel θd eine erste Kurbelwinkelbeschleunigung αd1, welches eine Zeitänderungsrate der Zeitänderungsrate des Kurbelwellenwinkels Δd ist. Die Winkelinformationsberechnungswert 53 berechnet um jeden der detektierten Winkel Δd basierend auf dem korrigierten Winkelintervall Δθdc und dem korrigierten Zeitintervall ΔTdc in jeder der Winkelsektionen Sd vor und nach dem detektierten Winkel θd einer zweiten Intervallnummer 2, welche als eine größere Nummer als die erste Intervallnummer 1 eingestellt ist, eine zweite Kurbelwinkelbeschleunigung αd2, welches eine Zeitänderungsrate der Zeitänderungsrate des Kurbelwellenwinkels θd ist.
Gemäß dieser Konfiguration, da die erste Kurbelwinkelbeschleunigung αd1 basierend auf dem korrigierten Winkelintervall Δθdc und dem korrigierten Zeitintervall ΔTdc der ersten Intervallnummer 1, welches eine kleinere Nummer als die zweite Intervallnummer 2 ist, berechnet ist, scheint der Einfluss des Detektionsfehlers des Kurbelwellenwinkels leichter als die zweite Kurbelwinkelbeschleunigung αd2. Andererseits, da die zweite Kurbelwinkelbeschleunigung αd2 basierend auf dem korrigierten Winkelintervall Δθdc und dem korrigierten Zeitintervall ΔTdc der zweiten Intervallnummer 2, welches eine größere Nummer als die erste Intervallnummer N1 ist, berechnet ist, wird die zweite Kurbelwinkelbeschleunigung αd2 ein durchschnittliches Verhalten als die erste Kurbelwinkelbeschleunigung αd1 und der Einfluss des Detektionsfehlers des Kurbelwellenwinkels taucht kaum auf. Daher ist der Detektionsfehler des Kurbelwellenwinkels durch Vergleichen der ersten Kurbelwinkelbeschleunigung αd1 und der zweiten Kurbelwinkelbeschleunigung αd2 detektierbar.
Bei der aktuellen Ausführungsform ist die erste Intervallnummer 1 auf 2 eingestellt, welches die Summe der gerade vorhergehenden Winkelsektion Sd und der gerade nachfolgenden Winkelsektion Sd des detektierten Winkels θd ist. Die zweite Intervallnummer 2 ist auf 4 eingestellt, welches die Summe der gerade vorhergehenden zwei Winkelsektionen Sd und der gerade nachfolgenden zwei Winkelsektionen Sd des detektierten Winkels θd ist. Beispielsweise falls der Zahn des Zahnkranzes 25, welcher zu dem detektierten Winkel θd gehört, einen Herstellungsfehler aufweist, da der Einfluss des Herstellungsfehlers in dem einen gerade vor (gerade vorhergehendem) und dem einen geraden nach (gerade nachfolgendem) einem Winkelintervall Δθdc und dem Zeitintervall ΔTdc auftaucht, verschwindet der Einfluss des Herstellungsfehlers in der ersten Kurbelwinkelbeschleunigung αd1. Andererseits, da die zweite Kurbelwinkelbeschleunigung αd2 basierend auf den zwei gerade vor und den zwei gerade nach den Winkelintervallen Δθdc und den Zeitintervall ΔTdc berechnet ist, wird der Einfluss des Herstellungsfehlers geringer als bei der ersten Kurbelwinkelbeschleunigung αd1. Da die zweite Intervallnummer N2 auf gerade zwei vor und gerade zwei nach um die zweite Kurbelwinkelbeschleunigung αd2 beschränkt ist, wird ein Durchschnittsgrad einer Änderung einer tatsächlichen Kurbelwinkelbeschleunigung, welche durch Faktoren mit Ausnahme eines Herstellungsfehlers verursacht wird, wie beispielsweise einem Gasdruckdrehmoment, niedrig und die Änderung einer tatsächlichen Kurbelwinkelbeschleunigung wird gut wiedergegeben. Daher ist der Detektionsfehler des Kurbelwellenwinkels mit ausreichender Genauigkeit durch Vergleichen der ersten Kurbelwinkelbeschleunigung αd1 und der zweiten Kurbelwinkelbeschleunigung αd2 detektierbar.
Die Berechnung der ersten Kurbelwinkelbeschleunigung αd1 wird unter Verwendung von 7 erläutert. Die Winkelinformationsberechnungseinheit 53 berechnet basierend auf dem korrigierten Winkelintervall Δθdc (n) und dem korrigierten Zeitintervall ΔTdc (n) in gerade vor einer Winkelsektion Sd (n) eines detektierten Zielwinkels θd (n), welches der detektierte Winkel θd ist, bei welchem die erste Kurbelwinkelbeschleunigung αd1 (n) berechnet ist, die Kurbelwinkelgeschwindigkeit ωd1 (n), welches eine Zeitänderungsrate des Kurbelwellenwinkels in der gerade einen vorher Winkelsektion Sd (n) ist. Die Winkelinformationsberechnungseinheit 53 berechnet basierend auf dem korrigierten Winkelintervall Δθdc (n+1) und dem korrigierten Zeitintervall ΔTdc (n+1) in gerade nach einer Winkelsektion Sd (n+1) des detektierten Zielwinkels θd (n) die Kurbelwinkelgeschwindigkeit ωd1 (n+1) in der gerade nach einer Winkelsektion Sd (n+1).
Insbesondere berechnet die Winkelinformationsberechnungseinheit 53 die Kurbelwinkelgeschwindigkeit ωd1 (n), welche zu der gerade vor einer Winkelsektion Sd (n) gehört, durch Dividieren des korrigierten Winkelintervalls Δθdc (n) durch das korrigierte Zeitintervall ΔTdc (n) der gerade vor einer Winkelsektion Sd (n), wie in einer Gleichung (4) gezeigt; und berechnet die Kurbelwinkelgeschwindigkeit ωd1 (n+1), welche zu der gerade nachher einen Winkelsektion Sd (n+1) gehört, durch Dividieren des korrigierten Winkelintervall Δθdc (n+1) durch das korrigierte Zeitintervall ΔTdc (n+1) der gerade nach einer Winkelsektion Sd (n+1). $\begin{array}{l} ω d 1 (n) = Δ θ dc (n) / Δ Tdc (n) \\ ω d 1 (n + 1) = Δ θ dc (n + 1) / Δ Tdc (n + 1) \end{array}$
Dann berechnet die Winkelinformationsberechnungseinheit 53 die erste Kurbelwinkelbeschleunigung αd1 (n), welche zu dem detektierten Zielwinkel θd (n) gehört, basierend auf den Kurbelwinkelgeschwindigkeiten ωd1 (n), ωd1 (n+1) in jeder der gerade vor einer und gerade nach einer Winkelsektionen Sd (n), Sd (n+1). Insbesondere, wie in einer Gleichung (5) gezeigt, berechnet die Winkelinformationsberechnungseinheit 53 die erste Kurbelwinkelbeschleunigung αd1 (n) durch Dividieren eines Subtraktionswerts, wobei die gerade vor einer Kurbelwinkelgeschwindigkeit ωd1 (n) von der gerade nach einer Kurbelwinkelgeschwindigkeit ωd1 (n+1) subtrahiert ist, durch einen Mittelwert des gerade nach einer korrigierten Zeitintervall ΔTdc (n+1) und dem gerade vor einem korrigierten Zeitintervall ΔTdc (n). $α d 1 (n) = {ω d 1 (n + 1) - ω d 1 (n)} / {Δ Tdc (n + 1) + Δ Tdc (n)} \times 2$
Als Nächstes wird die Berechnung der zweiten Kurbelwinkelbeschleunigung αd2 gemäß der vorliegenden Ausführungsform unter Verwendung von 8 erläutert. Die Winkelinformationsberechnungseinheit 53 berechnet basierend auf den korrigierten Winkelintervallen Δθdc (n), Δθdc (n-1) und den korrigierten Zeitintervall ΔTdc (n), ΔTdc (n-1) in jeder der gerade vor zwei Winkelsektionen Sd (n), Sd (n-1) des detektierten Zielwinkels θd (n), welches der detektierte Winkel θd ist, bei welchem die zweite Kurbelwinkelbeschleunigung αd2 (n) berechnet wird, eine Kurbelwinkelgeschwindigkeit ωd2 (n-1), welche zu dem gerade vor einem detektierten Winkel θd (n-1) des detektierten Zielwinkels θd (n) gehört. Die Winkelinformationsberechnungseinheit 53 berechnet basierend auf den korrigierten Winkelintervall Δθdc (n+1), Δθdc (n+2) und den korrigierten Zeitintervall ΔTdc (n+1), ΔTdc (n+2) in jeder von gerade nach zwei Winkelsektionen Sd (n+1), Sd (n+2) des detektierten Zielwinkels θd (n) eine Kurbelwinkelgeschwindigkeit ωd2 (n+1), welche zu dem gerade nach einem detektierten Winkel θd (n+1) des detektierten Zielwinkels θd (n) gehört.
Insbesondere, wie in Gleichung (6) gezeigt, berechnet die Winkelinformationsberechnungseinheit 53 die Kurbelwinkelgeschwindigkeit ωd2 (n-1), welche zu dem gerade vor einem detektierten Winkel θd (n-1) gehört, durch Dividieren eines Additionswerts der gerade vor 2 korrigierten Winkelintervallen Δθdc (n), Δθdc (n-1) durch einen Additionswert der gerade vor zwei korrigierten Zeitintervallen ΔTdc (n), ΔTdc (n-1). Die Informationsberechnungseinheit 53 berechnet die Kurbelwinkelgeschwindigkeit ωd2 (n+1), welche zu dem gerade nach einem detektierten Winkel θd (n+1) gehört, durch Dividieren eines Additionswerts der gerade nach 2 korrigierten Winkelintervall in Δθdc (n+2), Δθdc (n+1) durch einen Additionswert der gerade nach zwei korrigierten Zeitintervall ΔTdc (n+2), ΔTdc (n+1). $\begin{array}{l} ω d 2 (n - 1) = {Δ θ dc (n - 1) + Δ θ dc (n)} / {Δ Tdc (n - 1) + Δ Tdc (n)} \\ ω d 2 (n + 1) = {Δ θ dc (n + 1) + Δ θ dc (n + 2)} / {Δ Tdc (n + 1) + Δ Tdc (n + 2)} \end{array}$
Dann berechnet die Winkelinformationsberechnungseinheit 53 die zweite Kurbelwinkelbeschleunigung αd2 (n), welche zu dem detektierten Zielwinkel θd (n) gehört, basierend auf den Kurbelwinkelgeschwindigkeiten ωd2 (n-1), wd2 (n+1) bei jedem der gerade vor einem und gerade nach einem detektierten Winkel θd (n-1), θd (n+1). Insbesondere, wie in Gleichung (7) gezeigt, berechnet die Winkelinformationsberechnungseinheit 53 die zweite Kurbelwinkelbeschleunigung αd2 (n) durch Dividieren eines Subtraktionswerts, wobei die gerade vor einer Kurbelwinkelgeschwindigkeit ωd2 (n-1) von der gerade nach einer Kurbelwinkelgeschwindigkeit ωd2 (n+1) subtrahiert wird, durch einen Gesamtwert des gerade nach einer korrigierten Zeitintervall ΔTdc (n+1) und dem gerade nach einem korrigierten Zeitintervall ΔTdc (n). $α d 2 (n) = {ω d 2 (n + 1) - ω d 2 (n - 1)} / {Δ Tdc (n + 1) + Δ Tdc (n)}$
Um die zweite Kurbelwinkelbeschleunigung αd2 (n) zu berechnen, sind die Winkelintervalle Δθd und die Zeitintervalle ΔTd in dem gerade nach zwei Winkelsektionen Sd (n+1), Sd (n+2) des detektierten Zielwinkels θd (n) notwendig. Daher stellt die Die Winkelinformationsberechnungseinheit 53 den detektierten Winkel θd, welcher zumindest zwei später als der letzte detektierte Winkel θd als der detektierte Zielwinkel ist, ein und führt eine Berechnung der ersten Kurbelwinkelbeschleunigung αd1 (n) und der zweiten Kurbelwinkelbeschleunigung αd2 (n) aus.
<Korrekturwertänderungseinheit 54>
Die Korrektur der Änderungseinheit 54 ändert für jeden der detektierten Winkel θd den Korrekturwert Kc in jeder der Winkelsektionen Sd derart, dass die erste Kurbelwinkelbeschleunigung αd1 sich der zweiten Kurbelwinkelbeschleunigung αd2 annähernd.
Gemäß dieser Konfiguration kann durch Ändern des Korrekturwerts Kc derart, dass die erste Kurbelwinkelbeschleunigung αd1, bei welcher der Einfluss des Detektionsfehlers des Kurbelwellenwinkels als leichter auftaucht, sich der zweiten Kurbelwinkelbeschleunigung αd2 annähert, bei welcher der Einfluss des Detektionsfehlers des Kurbelwellenwinkels kaum auftritt, der Detektionsfehler des Kurbelwellenwinkels reduziert werden.
9 zeigt ein Beispiel für den Fall, bei welchem der Zahn des Zahnkranzes 25, welcher zu dem detektierten Zielwinkel θd (n) gehört, einen Herstellungsfehler aufweist, dass Zeitintervall ΔTd (n) der gerade vor Winkelsektion Sd (n) des detektierten Zielwinkels θd (n) lang wird und das Zeitintervall ΔTd (n+1) der gerade nach Winkelsektion Sd (n+1) des detektierten Zielwinkels θd (n) kurz wird. Entsprechend vermindert sich die Kurbelwinkelgeschwindigkeit ωd1 (n), welche zu der gerade vor einer Winkelsektion Sd (n) gehört, zum Berechnen der ersten Kurbelwinkelbeschleunigung αd1 (n) deutlich und erhöht sich die Kurbelwinkelgeschwindigkeit ωd1 (n+1), welche zu der gerade nach einer Winkelsektion Sd (n+1) gehört, deutlich. Andererseits wird um die Kurbelwinkelgeschwindigkeit ωd2 (n-1), welche zu den gerade vor zwei Winkelsektionen Sd (n), Sd (n-1) gehört, zum Berechnen der zweiten Kurbelwinkelbeschleunigung αd2 (n), da der Einfluss des Herstellungsfehlers auf die Hälfte reduziert ist, ein Verminderungsbetrag auf die Hälfte reduziert, mehr als die Kurbelwinkelgeschwindigkeit ωd1 (n); um die Kurbelwinkelgeschwindigkeit ωd2 (n+1), welche zu den gerade nach zwei Winkelsektionen Sd (n+1), Sd (n+2) gehört, da der Einfluss des Herstellungsfehlers auf die Hälfte reduziert wird, ein Zunahmebetrag auf die Hälfte reduziert, eher als die Kurbelwinkelgeschwindigkeit ωd1 (n+1).
Entsprechend ist der Zunahmebetrag der ersten Kurbelwinkelbeschleunigung αd1 (n) des detektierten Zielwinkels θd (n) viermal größer als der Zunahmebetrag der zweiten Kurbelwinkelbeschleunigung αd2 (n). Das heißt, der Einfluss des Herstellungsfehlers tritt in der ersten Kurbelwinkelbeschleunigung αd1 (n) deutlicher hervor als bei der zweiten Kurbelwinkelbeschleunigung αd2 (n). Daher kann der Detektionsfehler des Kurbelwellenwinkels durch Ändern des Korrekturwerts Kc derart reduziert werden, dass die erste Kurbelwinkelbeschleunigung αd1 (n) sich der zweiten Kurbelwinkelbeschleunigung αd2 (n) annähert. Um die erste Kurbelwinkelbeschleunigung αd1 (n) nahe an die zweite Kurbelwinkelbeschleunigung αd2 (n) zu bringen, kann die gerade vor Kurbelwinkelgeschwindigkeit ωd1 (n) erhöht werden oder kann die gerade nach Kurbelwinkelgeschwindigkeit ωd1 (n+1) vermindert werden.
Um die gerade vor Kurbelwinkelgeschwindigkeit ωd1 (n) zu erhöhen, kann der gerade vor Korrekturwert Kc (n) derart geändert werden, dass das gerade vor korrigierte Winkelintervall Δθdc (n) sich erhöhen kann, oder derart, dass das gerade vor korrigierte Zeitintervall ΔTdc (n) sich vermindern kann. Andererseits, um die gerade nach Kurbelwinkelgeschwindigkeit ωd1 (n+1) zu vermindern, kann der gerade nach Korrekturwert Kc (n+1) derart geändert werden, dass das gerade nach korrigierte Winkelintervall Δθdc (n+1) vermindert werden kann, oder derart, dass das gerade nach korrigierte Zeitintervall ΔTdc (n+1) sich erhöhen kann.
10 zeigt ein Beispiel des Falls, bei welchem der Zahn des Zahnkranzes 25, welche zu dem detektierten Zielwinkel θd (1) gehört, einen Herstellungsfehler aufweist, das Zeitintervall ΔTd (n) der gerade vor Winkelsektion Sd (n) des detektierten Zielwinkels θd (n) kurz wird und das Zeitintervall ΔTd (n+1) der gerade nach Winkelsektion Sd (n+1) des detektierten Zielwinkels θd (n) lang wird. Entsprechend erhöht sich die Kurbelwinkelgeschwindigkeit ωd1 (n), welche zu der gerade vor einen Winkelsektion Sd (n) gehört, zum Berechnen der ersten Kurbelwinkelbeschleunigung αd1 (n) deutlich und vermindert sich die Kurbelwinkelgeschwindigkeit ωd1 (n+1), welche zu der gerade nach einer Winkelsektion Sd (n+1) gehört, deutlich. Andererseits vermindert sich um die Kurbelwinkelgeschwindigkeit ωd2 (n-1), welche zu den gerade vor zwei Winkelsektionen Sd (n), Sd (n-1) gehört, zum Berechnen der zweiten Kurbelwinkelbeschleunigung αd2 (n), da der Einfluss des Herstellungsfehlers auf die Hälfte reduziert wird, ein Zunahmebetrag auf die Hälfte eher als die Kurbelwinkelgeschwindigkeit ωd1 (n); vermindert sich um die Kurbelwinkelgeschwindigkeit ωd2 (n+1), welche zu den gerade nach zwei Winkelsektionen Sd (n+1), Sd (n+2) gehört, da der Einfluss des Herstellungsfehlers auf die Hälfte reduziert ist, ein Abnahmebetrag auf die Hälfte, eher als die Kurbelwinkelgeschwindigkeit ωd1 (n+1).
Entsprechend ist der Abnahmebetrag der ersten Kurbelwinkelbeschleunigung αd1 (n) des detektierten Zielwinkels θd (n) viermal größer als der Abnahmebetrag der zweiten Kurbelwinkelbeschleunigung αd2 (n). Das heißt, der Einfluss des Herstellungsfehlers tritt bei der ersten Kurbelwinkelbeschleunigung αd1 (n) deutlicher als bei der zweiten Kurbelwinkelbeschleunigung αd2 (n) hervor. Daher kann der Detektionsfehler des Kurbelwellenwinkels durch Ändern des Korrekturwerts Kc derart reduziert werden, dass sich die erste Kurbelwinkelbeschleunigung αd1 (n) der zweiten Kurbelwinkelbeschleunigung αd2 (n) annähert. Um die erste Kurbelwinkelbeschleunigung αd1 (n) nahe an die zweite Kurbelwinkelbeschleunigung αd2 (n) zu bringen, kann die gerade vor Kurbelwinkelgeschwindigkeit ωd1 (n) vermindert werden, oder kann die gerade nach Kurbelwinkelgeschwindigkeit ωd1 (n+1) erhöht werden.
Um die gerade vor Kurbelwinkelgeschwindigkeit ωd1 (n) zu vermindern, kann der gerade vor Korrekturwert Kc (n) derart geändert werden, dass das gerade vor korrigierte Winkelintervall Δθdc (n) sich vermindern kann, oder derart, dass das gerade nach korrigierte Zeitintervall ΔTdc (n) sich erhöhen kann. Andererseits, um die gerade nach Kurbelwinkelgeschwindigkeit ωd1 (n+1) zu erhöhen, kann der gerade nach Korrekturwert Kc (n+1) derart geändert werden, dass das gerade nach korrigierte Winkelintervall Δθdc (n+1) sich erhöhen kann, oder derart, dass das gerade nach korrigierte Zeitintervall ΔTdc (n+1) sich vermindern kann.
Daher ist die Korrekturwertänderungseinheit 54 wie folgt ausgebildet. Zuerst wird der Fall erläutert, bei welchem diese ausgebildet ist, um das Winkelintervall Δθd um den Korrekturwert Kc zu korrigieren. Falls die erste Kurbelwinkelbeschleunigung αd1 (n) größer als die zweite Kurbelwinkelbeschleunigung αd2 (n) bei dem detektierten Zielwinkels θd (n) Größe ist, führt die Korrekturwertänderungseinheit 54 eine Erhöhungskorrektur, bei welcher der Korrekturwert Kc (n) der gerade vor einen Winkelsektion Sd (n) des detektierten Zielwinkels θd (n) geändert wird (in diesem Beispiel erhöht wird), um das korrigierte Winkelintervall Δθdc (n) der gerade vor einer Winkelsektion Sd (n) zu erhöhen, und/oder eine Verminderungskorrektur, bei welcher der Korrekturwert Kc (n+1) der gerade nach einer Winkelsektion Sd (n+1) des detektierten Zielwinkels θd (n) geändert wird (in diesem Beispiel vermindert wird), um das korrigierte Winkelintervall Δθdc (n+1) der gerade nach einer Winkelsektion Sd (n+1) zu vermindern. Andererseits, falls die erste Kurbelwinkelbeschleunigung αd1 (n) kleiner als die zweite Kurbelwinkelbeschleunigung αd2 (n) bei dem detektierten Zielwinkels θd (n) ist, für die Korrekturwertänderungseinheit 54 eine Verminderungskorrektur, wobei der Korrekturwert Kc (n) der gerade vor einer Winkelsektion Sd (n) des detektierten Zielwinkels θd (n) geändert wird (in diesem Beispiel vermindert wird), um das korrigierte Winkelintervall Δθdc (n) der gerade vor einer Winkelsektion Sd (n) zu vermindern, und/oder eine Erhöhungskorrektur bei welcher der Korrekturwert Kc (n+1) der gerade nach einer Winkelsektion Sd (n+1) des detektierten Zielwinkels θd (n) geändert wird (in diesem Beispiel erhöht wird), um das korrigierte Winkelintervall Δθdc (n+1) der gerade nach einer Winkelsektion Sd (n+1) zu erhöhen.
Als Nächstes wird der Fall erläutert, bei welchem das Zeitintervall ΔTd durch den Korrekturwert Kc korrigiert wird. Falls die erste Kurbelwinkelbeschleunigung αd1 (n) größer als die zweite Kurbelwinkelbeschleunigung αd2 (n) bei dem detektierten Zielwinkels θd (n) ist, führt die Korrekturwertänderungseinheit 54 eine Verminderungskorrektur, bei welcher der Korrekturwert Kc (n) der gerade nach einer Winkelsektion Sd (n des detektierten Zielwinkels θd (n) geändert wird (in diesem Beispiel vermindert wird), um das korrigierte Zeitintervall ΔTb (n) der gerade vor einer Winkelsektion Sd (n) zu vermindern, und/oder eine Erhöhungskorrektur, bei welcher der Korrekturwert Kc (n+1) der gerade nach einer Winkelsektion Sd (n+1) des detektierten Zielwinkels θd (n) geändert wird (in diesem Beispiel erhöht wird), um das korrigierte Zeitintervall ΔTd (n+1) der gerade nach einer Winkelsektion Sd (n+1) zu erhöhen. Andererseits, falls die erste Kurbelwinkelbeschleunigung αd1 (n) größer als die zweite Kurbelwinkelbeschleunigung αd2 (n) bei dem detektierten Zielwinkel θd (n) ist, für die Korrekturwertänderungseinheit 54 eine Erhöhungskorrektur, bei welcher der Korrekturwert Kc (n) der gerade vor einer Winkelsektion Sd (n) des detektierten Zielwinkels θd (n) geändert wird (in diesem Beispiel erhöht wird), um das korrigierte Zeitintervall ΔTd (n) der gerade vor einer Winkelsektion Sd (n) zu erhöhen, und/oder eine Abnahmekorrektur, bei welcher der Korrekturwert Kc (n+1) der gerade nach einer Winkelsektion Sd (n+1) des detektierten Zielwinkels θd (n) geändert wird (in diesem Beispiel vermindert wird), um das korrigierte Zeitintervall ΔTd (n+1) der gerade nach einer Winkelsektion Sd (n+1) zu vermindern.
Die Korrekturwertänderungseinheit 54 erhöht oder vermindert den Korrekturwert Kc einer jeden Winkelsektion Sd um einen voreingestellten Änderungsbetrag ΔKc. Die Korrekturwertänderungseinheit 54 kann ausgebildet sein, um den Änderungsbetrag ΔKc gemäß einer Beschleunigungsabweichung Δαd (= αd2 - ad1) zwischen der ersten Kurbelwinkelbeschleunigung αd1 und der zweiten Kurbelwinkelbeschleunigung αd2 zu ändern. In diesem Fall erhöht die Korrekturwertänderungseinheit 54 den Änderungsbetrag ΔKc, wenn der Absolutwert der Beschleunigungsänderung Δαd groß wird. Falls der Absolutwert der Beschleunigungsabweichung Δαd kleiner als oder gleich einem voreingestellten Totzonen-Bestimmungswert ist, kann die Korrekturwertänderungseinheit 54 ausgebildet sein eine Totzonenverarbeitung auszuführen, bei welcher der Korrekturwert Kc nicht geändert wird.
<Abschlussbestimmung einer Änderung eines Korrekturwerts Kc>
Jedes Mal wenn sich die Kurbelwelle 2 um einen vorläufig eingestellten Bestimmungswinkel (in diesem Beispiel 360 Grad) dreht, berechnet die Korrekturwertänderungseinheit 54 einen Variationsgrad der Beschleunigungsabweichung Δαd (= αd2 - αd1) zwischen der ersten Kurbelwinkelbeschleunigung αd1 und der zweiten Kurbelwinkelbeschleunigung αd2. Bei der vorliegenden Ausführungsform berechnet die Korrekturwertänderungseinheit 54 eine Standardabweichung σ der Beschleunigungsabweichung Δαd als den Variationsgrad. Falls ein Absolutwert |Δσ| eines Änderungsbetrags zwischen der zuletzt berechneten Standardabweichung und der aktuell berechneten Standardabweichung σ geringer als ein vorläufig eingestellter Bestimmungsänderungsbetrag Xσ ist, bestimmt die Korrekturwertänderungseinheit 54, dass die Änderung des Korrekturwerts Kc abgeschlossen ist, hält die Änderung des Korrekturwerts Kc an und behält den Korrekturwert Kc bei.
Wenn der Korrekturwert Kc einer jeden Winkelsektion Sd geeignet geändert ist, nähert sich die Beschleunigungsabweichung Δαd eines jeden detektierten Winkels θd an 0 an. Dann, wenn die Beschleunigungsabweichung Δαd eines jeden detektierten Winkels θd sich an 0 annähert, vermindert sich der Absolutwert |Δσ| des Änderungsbetrags der Standardabweichung σ der Beschleunigungsabweichung Δαd graduell. Entsprechend der oben beschriebenen Konfiguration, falls der Absolutwert |Δσ| des Änderungsbetrags der Standardabweichung σ sich vermindert, bis der Absolutwert |Δσ| geringer oder gleich dem Bestimmungsänderungsbetrag Xσ wird, kann bestimmt werden, dass eine geeignete Änderung des Korrekturwerts Kc abgeschlossen ist und die Änderungsverarbeitung des Korrekturwerts Kc angehalten werden kann. Daher kann die Verarbeitungslast der Steuereinheit 50 reduziert werden. Selbst nach dem die geeignete Änderung des Korrekturwerts Kc abgeschlossen ist, kann durch weiterführen der Änderungsverarbeitung des Korrekturwerts Kc verhindern, dass eine inkorrekte Änderung des Korrekturwerts Kc durch einen bestimmten Faktor erzeugt wird.
Bei der vorliegenden Ausführungsform berechnet die Korrekturwertänderungseinheit 54 die Standardabweichung σ basierend auf den Daten der Beschleunigungsabweichungen Δαd (in diesem Beispiel 90 Teile) für den Bestimmungswinkel unter Verwendung der Gleichung (8). $\begin{array}{l} σ = \sqrt{\frac{1}{N - 1} {\sum_{n = 1}^{N} Δ α d {(n)}^{2} - \frac{1}{N} {(\sum_{n = 1}^{N} Δ α d (n))}^{2}}} \\ Δ α d (n) = α d 2 (n) - α d 1 (n) \end{array}$
Wie in der Gleichung (9) gezeigt, berechnet jedes Mal, wenn die Standardabweichung σ M-mal berechnet ist, die Korrekturwertänderungseinheit 45 einen Durchschnittswert σave der M Standardabweichungen σ. Dann berechnet die Korrekturwertänderungseinheit 54 einen Absolutwert eines Werts, welcher durch Dividieren der Differenz zwischen dem Durchschnittswert σave (k - 1) der das letzte Mal berechneten Standardabweichung und dem Durchschnittswert σave (k) der aktuell berechneten Standardabweichung durch einen Durchschnittswert σave (k) der aktuell berechneten Standardabweichung erhalten wird, als den Absolutwert |Δσ| des Änderungsbetrags der Standardabweichung. Daher wird der Änderungsbetrag der Standardabweichung dimensionslos berechnet. $\begin{array}{l} σ ave (k) = \frac{1}{M} \sum_{m = 1}^{M} σ (m) \\ | Δ σ | = | \frac{σ ave (k - 1) - σ ave (k)}{σ ave (k)} | \end{array}$
<Änderung eines Korrekturwerts Kc unter Verwendung von gespeicherten Daten>
Bei der vorliegenden Ausführungsform speichert die Winkelinformationsdetektionseinheit 51 das Winkelintervall Δθd und das Zeitintervall ΔTd bei jeder der detektierten Winkelsektion Sd. Dann führen die Winkelinformationskorrektureinheit 52, die Winkelinformationsberechnungseinheit 53 und die Korrekturwertänderungseinheit 54 eine Verarbeitung an dem Winkelintervall Δθd und dem Zeitintervall ΔTd in jeder der gespeicherten Winkelsektionen Sd aus, um den Korrekturwert Kc zu ändern.
Entsprechend dieser Konfiguration wird es unnötig das Winkelintervall Δθd und das Zeitintervall ΔTd, welche detektiert wurden, um den Korrekturwert Kc zu ändern, in Echtzeit zu verarbeiten. Entsprechend kann eine Verarbeitung zum Ändern des Korrekturwerts Kc zeitlich verteilt werden und ausgeführt werden. Daher kann die Verarbeitungslast der Steuereinheit 50 reduziert werden und die für die Steuereinheit 50 benötigte Verarbeitungsleistung kann reduziert werden.
Falls eine vorläufig eingestellte Speicherzulassungsbedingung erfüllt ist, speichert die Winkelinformationsdetektionseinheit 51 das Winkelintervall Δθd und das Zeitintervall ΔTd für eine voreingestellte Speicherrotationsanzahl auf der überschreibbaren Speichervorrichtung 91 der Steuereinheit 50 wie beispielsweise einem RAM. Die Winkelinformationsdetektionseinheit 51 zählt die Speichernummer i jedes Mal hoch, wenn der Kurbelwellenwinkel θd und die detektierte Zeit Td detektiert werden und die Winkelidentifikationsnummer n, das Winkelintervall Δθd und das Zeitintervall ΔTd berechnet werden; und, wie in 11 gezeigt, speichert die Winkelinformationsdetektionseinheit 51 die Winkelidentifikationsnummer n, das Winkelintervall Δθd und das Zeitintervall ΔTd auf der Speichervorrichtung 91 durch Korrelieren mit der hochgezählten Speichernummer i. Die Speicherzulassungsbedingung ist erfüllt, falls dies eine voreingestellte Betriebsbedingung einer vorbestimmten Drehgeschwindigkeit, Last und etwas Ähnlichem während einem stetigen Betrieb ist.
Die Winkelinformationskorrektureinheit 52 korrigiert das gespeicherte Winkelintervall Δθd oder das gespeicherte Zeitintervall ΔTd um den Korrekturwert Kc. Die Winkelinformationsberechnungseinheit 53 berechnet die erste Kurbelwinkelbeschleunigung αd1 und die zweite Kurbelwinkelbeschleunigung αd2 um jeden detektierten Winkel θd basierend auf dem korrigierten Winkelintervall Δθdc und dem korrigierten Zeitintervall ΔTdc. Die Korrekturwertänderungseinheit 54 ändert den Korrekturwert Kc für jeden der detektierten Winkel θd, sodass die erste Kurbelwinkelbeschleunigung αd1 (n) sich in der zweiten Kurbelwinkelbeschleunigung αd2 (n) annähert.
Die Winkelinformationskorrektureinheit 52, die Winkelinformationsberechnungseinheit 53 und die Korrekturwertänderungseinheit 54 führen eine Verarbeitung zum Ändern des Korrekturwerts Kc durch wiederholtes Verwenden des gespeicherten Winkelintervalls Δθd und des gespeicherten Zeitintervalls ΔTd für die Speicherrotationsanzahl. Die gespeicherten Daten können wiederholt verwendet werden und der Korrekturwert Kc kann mit hoher Genauigkeit geändert werden.
<Flussdiagramm einer Änderungsverarbeitung eines Korrekturwerts Kc>
Als Nächstes wird unter Verwendung des in 12 gezeigten Flussdiagramms eine Änderungsverarbeitung des Korrekturwerts Kc betreffend der vorliegenden Ausführungsform erläutert. Zuerst bestimmt in dem Schritt S01 die Korrekturwertänderungseinheit 54, ob die voreingestellte Speicherzulassungsbedingung erfüllt ist oder nicht. Falls die Speicherzulassungsbedingung erfüllt ist (Schritt S01: Ja), speichert in dem Schritt S02 die Winkelinformationsdetektionseinheit 51, wie oben angegeben, das Winkelintervall Δθd und das Zeitintervall ΔTd, welche detektiert wurden. In diesem Beispiel werden die Daten für die Speicherrotationsanzahl gespeichert.
In dem Schritt S03 stellt die Korrekturwertänderungseinheit 54 2 als die Speichernummer i ein. Dies liegt daran, dass eine Berechnung der zweiten Kurbelwinkelbeschleunigung αd2 erfordert, dass die Daten des gerade bevor einem Winkelintervall Δθd (i-1) und des gerade vor einem Zeitintervall ΔTd (i-1) bei der vorliegenden Ausführungsform benötigt werden. Dann korrigiert in dem Schritt S04 die Winkelinformationskorrektureinheit 52 das Winkelintervall Δθd oder das Zeitintervall ΔTd, welche zu der Speichernummer i gehören, um den Korrekturwert Kc der Winkelidentifikationsnummer n, welcher zu der Speichernummer i gehört. Bei der vorliegenden Ausführungsform korrigiert, um die erste Kurbelwinkelbeschleunigung αd1 und die zweite Kurbelwinkelbeschleunigung αd2 zu berechnen, die Winkelinformationskorrektureinheit 52 die Winkelintervalle Δθd oder die Zeitintervalle ΔTd, welche zu einer vorhergehenden, einer aktuellen, einer nachhergehenden und zwei nachhergehenden Speichernummern (i-1), (i), (i+1), (i+2) gehören, um den Korrekturwert Kc.
In dem Schritt S05 berechnet die Winkelinformationsberechnungseinheit 53 die erste Kurbelwinkelbeschleunigung αd1 und die zweite Kurbelwinkelbeschleunigung αd2 basierend auf dem korrigierten Winkelintervall Δθdc und dem korrigierten Zeitintervall ΔTdc, welche zu der Speichernummer i gehören. Bei der vorliegenden Ausführungsform berechnet die Winkelinformationsberechnungseinheit 53 die erste Kurbelwinkelbeschleunigung αd1 (i), welche zu der Speichernummer i gehört, durch Verwenden der korrigierten Winkelintervalle Δθdc und der korrigierten Zeitintervalle ΔTdc,welche zu der aktuellen und einer nachfolgenden Speichernummer (i), (i+1) gehören; und berechnet die zweite Kurbelwinkelbeschleunigung αd2 (i), welche zu der Speichernummer i gehört, durch Verwenden der korrigierten Winkelintervalle Δθdc und der korrigierten Zeitintervalle ΔTdc,welche zu der einer vorhergehenden, der aktuellen, der einen nachhergehenden und zwei nachherhehenden Speichernummern (i -1), (i), (i+1), (i+2).
Bei dem Schritt S06 ändert die Korrekturwertänderungseinheit 54 den Korrekturwert Kc der Winkelidentifikationsnummer n, welche zu der Speichernummer i gehört, sodass die erste Kurbelwinkelbeschleunigung αd1 (i), welche zu der Speichernummer i gehört, sich der zweiten Kurbelwinkelbeschleunigung αd2 (i) annähert.
In dem Schritt S07 berechnet die Korrekturwertänderungseinheit 54 Σ der Beschleunigungsabweichung Δαd in der Gleichung (8) zum Berechnen der Standardabweichung σ. Die Korrekturwertänderungseinheit 54 berechnet die Standardabweichung der Gleichung (8), falls N ∑ (in diesem Beispiel 90 Teile) für den Bestimmungswinkel berechnet sind.
In dem Schritt S08 bestimmt die Korrekturwertänderungseinheit 54, ob die Speichernummer i größer oder gleich der Anzahl von gespeicherten Daten für die Speicherrotationsanzahl wird. Falls die Speichernummer i kleiner als die Anzahl von gespeicherten Daten (Schritt S08: Nein), fügt in dem Schritt S09 die Korrekturwertänderungseinheit 54 1 zu der Speichernummer i hinzu, kehrt zu dem Schritt S04 zurück und führt wiederholt eine Verarbeitung von dem Schritt S04 bis zu dem Schritt S07 unter Verwendung der gespeicherten Daten der nächsten Speichernummer i aus.
Andererseits, falls die Speichernummer i größer oder gleich der Anzahl von gespeicherten Daten ist (Schritt S08: Ja), berechnet in dem Schritt S10 die Korrekturwertänderungseinheit 54 den Durchschnittswert σave der M Standardabweichungen σ, welche während der Speichernummer i berechnet sind, welche von 2 zu der Anzahl von gespeicherten Daten erhöht ist, unter Verwendung einer Gleichung (9). Dann berechnet die Korrekturwertänderungseinheit 54 den Absolutwert |Δσ| des Änderungsbetrags der Standardabweichung basierend auf dem Durchschnittswert σave (km - 1) der das letzte Mal berechneten Standardabweichung und den Durchschnittswert σave (km - 1) der aktuell berechneten Standardabweichung unter Verwendung der Gleichung (9).
In dem Schritt S11 bestimmt die Korrekturwertänderungseinheit 54, ob der Absolutwert |Δσ| des Änderungsbetrags der Standardabweichung geringer als der Bestimmungsänderungsbetrag Xσ wird. Falls der Absolutwert |Δσ| des Änderungsbetrags der Standardabweichung größer oder gleich dem Bestimmungsänderungsbetrag Xσ ist (Schritt S11: Nein), kehrt die Korrekturwertänderungseinheit 54 zu dem Schritt S03 zurück und führt eine Verarbeitung für eine Änderung des Korrekturwerts Kc durch Verwenden des Winkelintervalls Δθd und des Zeitintervalls ΔTd für die Speicherrotationsanzahl, welche gespeichert wurden, wiederholt aus. Andererseits, falls der Absolutwert |Δσ| des Änderungsbetrags der Standardabweichung geringer als der Bestimmungsänderungsbetrag Xσ (Schritt S11: Ja) ist, fährt die Korrekturwertänderungseinheit 54 mit dem Schritt S12 fort, bestimmt, dass die Änderung eines Korrekturwerts Kc abgeschlossen ist, und beendet die Änderungsverarbeitung des Korrekturwerts Kc.
<Korrekturergebnisse durch Korrekturwert der Kc>
13 zeigt das Verhalten der ersten Kurbelwinkelbeschleunigung αd1 und der zweiten Kurbelwinkelbeschleunigung αd2 vor einer Änderung des Korrekturwerts Kc; und 14 zeigt das Verhalten der ersten Kurbelwinkelbeschleunigung αd1 und der zweiten Kurbelwinkelbeschleunigung αd2 nach einem Abschluss einer Änderung des Korrekturwerts Kc. Wie in 13 gezeigt, wird vor einer Änderung des Korrekturwerts Kc die Vibrationskomponente einer hohen Frequenz auf die erste Kurbelwinkelbeschleunigung αd1 aufgrund des Einflusses des Herstellungsfehlers des Zahns des Zahnkranzes 25 überlagert. Andererseits ist die Vibrationskomponente der zweiten Kurbelwinkelbeschleunigung αd2 kleiner als die Vibrationskomponente der ersten Kurbelwinkelbeschleunigung αd1 und der Einfluss des Herstellungsfehlers des Zahns des Zahnkranzes 25 wird kaum auftauchen. Daher wurde gefunden, dass durch Annähern der ersten Kurbelwinkelbeschleunigung αd1 an die zweite Kurbelwinkelbeschleunigung αd2, der Detektionsfehler des Kurbelwellenwinkels reduziert werden kann.
Wie in 14 gezeigt, nach einem Abschluss einer Änderung des Korrekturwerts Kc nähern sich die erste Kurbelwinkelbeschleunigung αd1 genug der zweiten Kurbelwinkelbeschleunigung αd2 an und die Vibrationskomponente einer hohen Frequenz der ersten Kurbelwinkelbeschleunigung αd1 und der zweiten Kurbelwinkelbeschleunigung αd2 ist genügend reduziert. Der Detektionsfehler des Kurbelwellenwinkels kann deutlich reduziert werden.
15 zeigt ein Verhalten des korrigierten Zeitintervalls ΔTdc um den Korrekturwert Kc vor einer Änderung und den Korrekturwert Kc nach einem Abschluss einer Änderung. Die Vibrationskomponente einer hohen Frequenz des Zeitintervalls ΔTdc nach einem Abschluss einer Änderung des Korrekturwerts Kc wird reduziert mehr als vor einer Änderung des Korrekturwerts Kc und der Detektionsfehler des Kurbelwellenwinkels Scan reduziert werden.
16 zeigt ein Spektrum Analyseergebnis des Zeitintervall ΔTdc vor einer Änderung des Korrekturwerts Kc und des Zeitintervalls ΔTdc nach einem Abschluss einer Änderung des Korrekturwerts Kc aus 15. In der Spektralanalyse wird das Zeitintervall ΔTd, welches zu 4 Grad gehört, als die Daten eines Punkt verwendet, und wird eine schnelle Fouriertransformation unter Verwendung der Daten von 64 Punkten verwendet. Die Frequenzordnung auf der horizontalen Achse gibt die Probenposition der Spektralanalysenergebnisse an. Die erste Frequenzordnung gehört ungefähr zu 0,7 mal (= 64/90) einer Rotationsfrequenz der Kurbelwelle 2; die n-te Frequenzordnung gehört zu n×0,7 mal die Rotationsfrequenz der Kurbelwelle 2. Durch abschließen einer Änderung des Korrekturwerts Kc werden die Frequenzkomponenten größer oder gleich der 8,5-ten Ordnung deutlich reduziert. Vor einer Änderung des Korrekturwerts Kc werden die Frequenzkomponenten einer Frequenz der 8,5-ten Ordnung und höherer Ordnungen als 8,5 Aufgrund des Einflusses des Detektionsfehlers des Kurbelwellenwinkels. Viele Frequenzkomponenten werden aufgrund einer Änderung des Gasdruckdrehmoments durch eine Verbrennung und etwas Ähnliches in den Frequenzkomponenten einer Frequenz niedriger als der 9-ten Ordnung Umgebung gehalten. Falls die Korrektur durch den Korrekturwert Kc nicht ausgeführt wird, im Gegensatz zu der vorliegenden Ausführungsform, da es notwendig ist die Abschnittsfrequenz der Tiefpassfilter Verarbeitung einzustellen, welche die Rauschkomponente des Zeitintervall ΔTd vermindert, auf eine Frequenz einer niedrigeren oder gleich der 8,5-ten Ordnung (beispielsweise die 8-te Ordnung), vermindert sich die Frequenz Komponente aufgrund einer Änderung des Gasdruckdrehmoments durch eine Verbrennung und etwas Ähnliches ebenfalls und die Abschätzungsgenauigkeit des später beschriebenen Verbrennungsparameters wird verschlechtert.
Andererseits können um das Zeitintervall ΔTdc nach einem Abschluss einer Änderung des Korrekturwerts Kc die Frequenzkomponenten einer Frequenz der 8,5-ten Ordnung und höherer Ordnung als 18,5-te deutlich reduziert werden. Daher, falls Ausführen einer Tiefpassfilter Verarbeitung, welche die Vibrationskomponente des Zeitintervall ΔTdc aufgrund des Detektionsfehler des Kurbelwellenwinkels vermindert, kann die Abschnittsfrequenzen der Tiefpassfilter Verarbeitung auf eine Frequenz einer höheren oder gleich der 8,5-ten Ordnung erhöht werden. Daher, wird durch die Korrektur des Korrekturwerts Kc es ermöglicht zu verhindern, dass die Frequenzkomponenten durch eine Änderung des Gasdruckdrehmoments durch eine Verbrennung und etwas Ähnliches vermindert werden und, dass eine nachfolgend beschriebene Genauigkeitsabschätzung des Zylinder Innendrucks und etwas Ähnliches verbessert wird.
<Zylinderinnendruckabschätzungseinheit 55>
Die Zylinderinnendruckabschätzungseinheit 55 berechnet ein Verbrennungsgasdruckabtriebsdrehmoment Tb, welches durch eine Verbrennung erzeugt wird, durch Verwenden einer Bewegungsgleichung eines Rotationssystems der Kurbelwelle 2, welches einen Kolben, eine Pleuelstange und eine Kurbel des Verbrennungsmotors 1 umfasst, basierend auf dem Kurbelwellenwinkel θd und der Kurbelwinkelbeschleunigung αd, welche eine Zeitänderungsrate der Zeitänderungsrate des Kurbelwellenwinkels ist, berechnet basierend auf dem korrigierten Winkelintervall Δθdc und dem korrigierten Zeitintervall ΔTdc; und schätzt einen Zylinderinnendrucks Pcylb des Zylinders b ab, welcher verbrennt, basierend auf dem Verbrennungsgasdruckabtriebsdrehmoment Tb und dem Kurbelwellenwinkel θd.
Bei der vorliegenden Ausführungsform korrigieren zusätzlich zu der Verarbeitung, welche an dem Winkelintervall Δθd oder dem Zeitintervall ΔTd ausgeführt wird, welche während einer Erfüllung der Speicherzulassungsbedingung gespeichert sind, für die Änderungsverarbeitung des Korrekturwerts Kc, die Winkelinformationskorrektureinheit 52 und die Winkelinformationsberechnungseinheit 53 in Echtzeit das Winkelintervall Δθd oder das Zeitintervall ΔTd, welche in Echtzeit berechnet werden, um den Korrekturwert Kc und berechnen die Kurbelwinkelgeschwindigkeit ωd und die Kurbelwinkelbeschleunigung αd in Echtzeit. Bei der vorliegenden Ausführungsform berechnet die Winkelinformationsberechnungseinheit 53 eine Kurbelwinkelgeschwindigkeit ωd basierend auf denselben Verfahren wie bei der Berechnung der ersten Kurbelwinkelbeschleunigung αd1, das heißt der Gleichung (4), und berechnet eine Kurbelwinkelbeschleunigung αd basierend auf der Gleichung (5). Die Winkelinformationsberechnungseinheit 53 führt eine Tiefpassfilter Verarbeitung an dem korrigierten Zeitintervall ΔTdc oder der Kurbelwinkelbeschleunigung αd aus, um eine Rauschkomponente einer hohen Frequenz zu reduzieren.
Die Bewegungsgleichung des Rotationssystems der Kurbelwelle 2, welche einen Kolben, eine Pleuelstange und eine Kurbel des Verbrennungsmotors 1 umfasst, kann durch Gleichung (10) wiedergegeben werden. $\begin{array}{l} I \cdot α d = \sum_{j = 1}^{L} {({Pcyl}_{j} \cdot Sp + mp \cdot α p_{j}) \cdot R_{j}} - Tex \\ R_{j} = r \cdot (sin θ d_{j} + tan ϕ_{j} \cdot cos θ d_{j}) \end{array}$
Hierbei ist I ein Trägheitsmoment einer Kurbelwelle 2; Pcylj ist der Zylinderinnendrucks des j-ten Zylinders 7; Sp ist eine Projektionsfläche einer Oberseite des Kolbens 5; mp ist eine Masse des Kolbens 5; αpj ist eine Beschleunigung des Kolbens 5 des j-ten Zylinders 7; Rj ist ein Konversionsfaktor, welcher eine Kraft, welche bei dem Kolben 5 des j-ten Zylinders 7 erzeugt wird, in ein Drehmoment um die Kurbelwelle 2 konvertiert; Tex ist ein externes Lastdrehmoment, welches an die Kurbelwelle 2 von außen übertragen wird, wie beispielsweise eine Reibung, eine Last einer Hilfsmaschine und ein Fahrtwiderstand. L ist eine Anzahl der Zylinder und L ist gleich 3 (L = 3) bei der vorliegenden Ausführungsform. R ist ein Radius der Kurbel; θdj ist ein Kurbelwellenwinkel auf der Basis des oberen Totpunkts des Kolbens 5 des j-ten Zylinders 7; φj ist ein Winkel der Pleuelstange des j-ten Zylinders 7 und wird basierend auf einem Pleuelverhältnis, welches ein Verhältnis einer Kurbellänge und einer Pleuelstangenlänge ist, und dem Kurbelwellenwinkel θdj bestimmt.
Die Zylinderinnendruckabschätzungseinheit 55 berechnet eine Beschleunigung αpj des Kolbens 5 von jedem Zylinder j basierend auf der geometrischen Beziehung der Pleuelstange 9 und der Kurbel 32, welche sich entsprechend dem Kurbelwellenwinkel θdj eines jeden Zylinders J ändert, und der Kurbelwinkelbeschleunigung αd. Die Zylinderinnendruckabschätzungseinheit 55 berechnet einen Konversionsfaktor Rj eines jeden Zylinders j basierend auf dem Kurbelwellenwinkel θdj eines jeden Zylinders j.
Ein Zylinderinnendruck Pcylj bei dem Takt mit Ausnahme der letzten Hälfte des Kompressionstakts und des Expansionstakts, bei welchem eine Verbrennung ausgeführt wird, ist ein Druck, welcher zu dem Druck in dem Einlasskrümmer 12, dem Umgebungsdruck und dem Kurbelwellenwinkel θdj gehört. Die Zylinderinnendruckabschätzungseinheit 55 schätzt einen Zylinderinnendruck Pcylubj eines jeden nicht verbrannten Zylinders j, welcher in dem Einlasstakt, dem Kompressionstakt (mit Ausnahme der letzteren Hälfte) oder dem Ablasstakt ist, basierend auf dem Druck in dem Einlasskrümmer 12, dem Umgebungsdruck und dem Kurbelwellenwinkel θdj ab. Falls der b-te Zylinder 7 in der letzten Hälfte des Kompressionstakts oder des Expansionstakts ist und eine Verbrennung ausgeführt wird, kann die Gleichung (10) in eine Gleichung (11) überführt werden. Hierbei ist Pcylb der Zylinderinnendruck des Verbrennungszylinders b; Pcylubj ist der Zylinderinnendruck eines jeden nicht verbrannten Zylinders j (j ! = b) . $\begin{array}{l} I \cdot α d = ({Pcyl}_{b} \cdot Sp + mp \cdot α p_{b}) \cdot R_{b} \\ + \sum_{j = 1, j \neq b}^{L} {({Pcylub}_{j} \cdot Sp + mp \cdot α p_{j}) \cdot R_{j}} - Tex \end{array}$
Da der erste Term auf der rechten Seite der Gleichung (11) 0 wird, falls der Kolben 5 des Verbrennungszylinders b an dem oberen Totpunkt positioniert ist, wird durch Umordnen der Gleichung (11) mit Bezug zu dem externen Lastendrehmoment Tex wie Gleichung (12). Es wird angenommen, dass das externe Lastendrehmoment Tex ein an dem oberen Totpunkt abgeschätzter konstanter Wert ist, da sich das externe Lastendrehmoment Tex nicht stark für einen Zyklus verändert. $Tex = \sum_{j = 1, j \neq b}^{L} {({Pcylub}_{j} \cdot Sp + mp \cdot α p_{j}) \cdot R_{j}} - I \cdot α d$
Durch Verwenden der Gleichung (12) schätzt die Zylinderinnendruckabschätzungseinheit 55 das externe Lastendrehmoment Tex basierend auf dem Zylinderinnendruck Pcylubj, der Beschleunigung αpj des Kolbens 5 und dem Konversionsfaktor Rj eines jeden unverbrannten Zylinders j und der Kurbelwinkelbeschleunigung αd ab, falls der Kolben 5 des Verbrennungszylinders b an dem oberen Totpunkt ist.
Eine Gleichung (13) wird durch Umordnen der Gleichung (11) mit Bezug zu „Pcylb × Sp × Rb“ erhalten, was zu dem Verbrennungsgasdruckdrehmoment Tb gehört, welches in der Kurbelwelle 2 durch eine Verbrennung erzeugt wird. $\begin{matrix} T_{b} = {Pcyl}_{b} \cdot Sp \cdot R_{b} \\ = I \cdot α d - mp \cdot α p_{b} \cdot R_{b} - \sum_{j = 1, j \neq b}^{L} {({Pcylub}_{b} \cdot Sp + mp \cdot α p_{j}) \cdot R_{j}} + TEX \end{matrix}$
Die Zylinderinnendruckabschätzungseinheit 55 schätzt das Verbrennungsgasdruckdrehmoment Tb basierend auf dem Kurbelwellenwinkel θd und der Kurbelwinkelbeschleunigung αd durch Verwendung der Bewegungsgleichung eines Rotationssystems der Kurbelwelle 2, gezeigt in Gleichung (13), ab. Zu diesem Zeitpunkt, wie oben beschrieben, berechnet die Zylinderinnendruckabschätzungseinheit 55 die Beschleunigung αpb des Kolbens und den Konversionsfaktor Rb des Verbrennungszylinders b; den Zylinderinnendruck Pcylubj, die Beschleunigung αpj des Kolbens 5 und den Konversionsfaktor Rj eines jeden unverbrannten Zylinders j; und das externe Lastendrehmoment Tex.
Dann berechnen die Zylinderinnendruckabschätzungseinheit 55 den Zylinderinnendruck Pcylb des Verbrennungszylinders b durch Dividieren des Verbrennungsgasdruckdrehmoment Tb durch die Projektionsfläche Sp des Kolbens 5 und des Konversionsfaktors Rb des Verbrennungszylinders b, wie in Gleichung (14) gezeigt. ${Pcyl}_{b} = \frac{T_{b}}{Sp \cdot R_{b}}$
<Verbrennungsparameterberechnungseinheit 56>
Die Verbrennungsparameterberechnungseinheit 56 berechnet den Verbrennungsparameter einer Wärmeabgaberate und/oder einer Massenverbrennungsrate MFB basierend auf dem Zylinderinnendruck Pcylb des Verbrennungszylinders b.
Bei der vorliegenden Ausführungsform berechnet die Verbrennungsparameterberechnungseinheit 56 die Wärmeabgaberate dQ/dθ pro Einheitskurbelwellenwinkel unter Verwendung einer Gleichung (15). Hierbei κ ist ein Verhältnis einer spezifischen Wärme; Vb ist ein Zylindervolumen des Verbrennungszylinders b. Die Verbrennungsparameterberechnungseinheit 56 berechnet das Zylindervolumen Vb und die Zylindervolumenänderungsrate dVb/dθ pro Einheitskurbelwellenwinkel basierend auf der geometrischen Beziehung des Kurbelwellenwinkels θdb, der Pleuelstange 9 und der Kurbel 32 des Verbrennungszylinders b. $\frac{dQ}{d θ} = \frac{κ}{κ - 1} {Pcyl}_{b} \cdot \frac{{dV}_{b}}{d θ} + \frac{1}{κ - 1} V_{b} \frac{{dPcyl}_{b}}{d θ}$
Durch Verwenden einer Gleichung (16) berechnet die Verbrennungsparameterberechnungseinheit 56 die Massenverbrennungsrate MFB eines jeden Kurbelwellenwinkels θdb durch Dividieren des momentanen Integralwerts, welcher die Wärmeabgaberate dQ/dθ von einem Verbrennungsstartwinkel 90 zu einem Kurbelwellenwinkel θdb integriert, durch einen Gesamtintegralwert Q0, welcher die Wärmeabgaberate dQ/dθ über eine gesamte Verbrennungswinkelsektion integriert. $MBF (θ d_{b}) = \frac{\int_{θ_{0}}^{θ d_{b}} \frac{dQ}{d θ} d θ}{Q_{0}}$
<Verbrennungssteuereinheit 57>
Die Verbrennungssteuereinheit S57 führt eine Verbrennungssteuerung aus, welche den Zündzeitpunkt und/oder die EGR Menge basierend auf dem Verbrennungsparameter ändert. Der vorliegende Ausführungsform bestimmt die Verbrennungssteuereinheit 57 einen Kurbelwellenwinkel θdb, bei welchem die Massenverbrennungsrate MFB gleich 0,5 (50%) wird, (als Verbrennungsmittenwinkel bezeichnet), und ändert den Zündzeitpunkt und/oder die EGR Menge derart, dass der Verbrennungsmittenwinkel sich einem voreingestellten Zielwinkel annähert. Beispielsweise, falls der Verbrennungsmittenwinkel mehr auf der Seite des Verzögerungswinkels als der Zielwinkel ist, ändert die Verbrennungssteuereinheit 57 den Zündzeitpunkt auf eine Seite eines vorlaufenden Winkels, oder vermindert den Öffnungsgrad des EGR Ventils 22 derart, damit sich die EGR Menge erhöht. Wenn sich die EGR Menge erhöht, wird eine Verbrennungsgeschwindigkeit geringer und der Verbrennungsmittenwinkel ändert sich auf die Seite eines vorlaufenden Winkels. Andererseits, falls der Verbrennungsmittenwinkel mehr auf der Seite eines vorlaufenden Winkels als der Zielwinkel ist, ändert die Verbrennungssteuereinheit 57 den Zündzeitpunkt auf die Seite des Verzögerungswinkels, oder vermindert den Öffnungsgrad des EGR Ventils 22 derart, dass die EGR Menge sich vermindert.
Alternativ kann die Verbrennungssteuereinheit 57 derart ausgebildet sein, dass diese den Kurbelwellenwinkel θdb bestimmt, bei welchem die Wärmeabgaberate dQ/dθ einen Maximalwert annimmt, und ändert den Zündzeitpunkt und/oder die EGR Menge derart, dass der Kurbelwellenwinkel θdb sich einem voreingestellten Zielwinkel annähert.
<Verbesserung einer Berechnungsgenauigkeit eines Zylinderinnendrucks, einer Wärmeabgaberate und einer Massenverbrennungsrate>
Unter Verwendung von 17 für den Fall der vorliegenden Ausführungsform, welche die Korrektur durch den Korrekturwert Kc ausführt, und für den Fall des Vergleichsbeispiels, welches die Korrektur nicht ausführt, werden eine Berechnungsgenauigkeit des Zylinderinnendrucks, der Wärmeabgaberate und der Massenverbrennungsrate erläutert. Die Spalte auf der linken Seite von 17 zeigt ein Verhalten eines jeden berechneten Werts für den Fall des Vergleichsbeispiels, welches die Korrektur durch den Korrekturwert Kc nicht ausführt. Die Spalte auf der rechten Seite von 17 zeigt ein Verhalten eines jeden berechneten Werts für den Fall der vorliegenden Ausführungsform, welche die Korrektur durch den Korrekturwert Kc ausführt, nach dem Änderungsabschluss.
Für den Fall des Vergleichsbeispiels auf der linken Seite, wie oben beschrieben, um die 8,5-te Ordnung einer Frequenzkomponente, überlagert auf das Zeitintervall ΔTd, zu entfernen, wird die Tiefpassfilterverarbeitung der 8-ten Ordnung einer Abschnittsfrequenzen ausgeführt. Andererseits, für den Fall der vorliegenden Ausführungsform auf der rechten Seite ist die Abschnittsfrequenz der Tiefpassfilterverarbeitung höher als für den Fall des Vergleichsbeispiels (in diesem Beispiel 12-te Ordnung). Entsprechend werden für den Fall des Vergleichsbeispiels, wie mit Messwerten verglichen, Wellenformen glatt, insbesondere verschlechtert sich die Berechnungsgenauigkeit der Wärmeabgaberate und der Massenverbrennungsrate MFB. Andererseits für den Fall der vorliegenden Ausführungsform auf der rechten Seite ist selbst, wenn dies mit Messwerten verglichen wird, dass Klippen von Wellenformen klein und die Berechnungsgenauigkeit insbesondere der Wärmeabgaberate und dermaßen Verbrennungsrate MFB wird deutlich verbessert. Daher kann bei der vorliegenden Ausführungsform die Steuergenauigkeiten der Verbrennungssteuerung, welche den Verbrennungsparameter der Wärmeabgaberate und der Massenverbrennungsrate MFB verwendet, verbessert werden.
<Überblicksflussdiagramm einer Gesamtverarbeitung>
Das die vorliegende Ausführungsform betreffende Verfahren (das Steuerverfahren eines Verbrennungsmotors 1) einer schematischen Verarbeitung der Steuereinheit 50 wird basierend auf dem in 18 gezeigten Flussdiagramm erläutert. Die in dem Flussdiagramm in 18 dargestellte Verarbeitung wird beispielsweise jeden konstanten Betriebszyklus wiederkehrend umgesetzt, während die Berechnungsverarbeitungseinheit 90 eine auf der Speichervorrichtung 91 gespeicherte Software (ein Programm) umsetzt.
In dem Schritt S51, wie oben beschrieben, setzt die Winkelinformationsdetektionseinheit 51 eine Winkel Informationsdetektionsverarbeitung (einen Winkelinformationsdetektionsschritt) um, welcher den detektierten Winkel θd und die detektierte Zeit T b basierend auf dem Ausgangssignal des bestimmten Kurbelwinkelsensors 6 detektiert, und berechnet das Winkelintervall Δθd basierend auf dem detektierten Winkel θd und der detektierten Zeit Td.
Als Nächstes setzt in dem Schritt S52, wie oben beschrieben, die Winkelinformationskorrektureinheit 52 eine Winkelinformationskorrekturverarbeitung (einen Winkelinformationskorrekturschritt) um, welcher das Winkelintervall Δθd oder das Zeitintervall ΔTd in jeder der Winkelsektionen Sd durch den Korrekturwert Kc korrigiert, welcher zugehörend für jede der Winkelsektionen Sd bereitgestellt wird.
In dem Schritt S53, wie oben beschrieben, setzt die Winkelinformationsberechnungseinheit 53 eine Winkelinformationsberechnungsverarbeitung (einen Winkelinformationsberechnungsschritt) um, welche um jeden der detektierten Winkel θd basierend auf dem korrigierten Winkelintervall Δθdc und dem korrigierten Zeitintervall ΔTdc in jedem der Winkelsektionen Sd eine ersten Intervallnummer N1 von vor und nach dem detektierten Winkel θd eine erste Kurbelwinkelbeschleunigung αd1, welches eine Zeitänderungsrate der Zeitänderungsrate des Δd ist, berechnet; und um jeden detektierten Winkel θd basierend auf dem korrigierten Winkelintervall Δθdc und dem korrigierten Zeitintervall ΔTdc in jedem der Winkelsektionen Sd vor und nach dem detektierten Winkel θd einer zweiten Intervallnummer N2, welche als eine größere Nummer als die erste Intervallnummer N1 eingestellt ist, eine zweite Kurbelwinkelbeschleunigung αd2 berechnet, welches eine Zeitänderungsrate der Zeitänderungsrate des θd ist.
Dann setzt in dem Schritt S54, wie oben beschrieben, die Korrekturwertänderungseinheit 54 eine Korrekturwertänderungsverarbeitung (einen Korrekturwertänderungsschritt) um, welche den Korrekturwert Kc für jeden der detektierten Winkel θd derart ändert, dass sich die erste Kurbelwinkelbeschleunigung αd1 der zweiten Kurbelwinkelbeschleunigung αd2 annähert.
In dem Schritt S55, wie oben beschrieben, setzte die Zylinderinnendruckabschätzungseinheit 55 eine Zylinderinnendruckabschätzungsverarbeitung (einen Zylinderinnendruckabschätzungsschritt) um, welche das Verbrennungsgasdruckdrehmoment Tb durch Verwenden der Bewegungsgleichung eines Rotationssystems einer Kurbelwelle 2, welches einen Kolben, eine Pleuelstange und eine Kurbel des Verbrennungsmotors 1 umfasst, basierend auf dem Kurbelwellenwinkel θd und der Kurbelwinkelbeschleunigung αd, berechnet, basierend auf dem korrigierten Winkelintervall Δθdc und dem korrigierten Zeitintervall ΔTdc, berechnet; und den Zylinderinnendruck Pcylb des Verbrennungszylinders b basierend auf dem Verbrennungsgasdruckdrehmoment Tb und dem Kurbelwellenwinkel θd abschätzt.
In dem Schritt S56, wie oben beschrieben, setzt die Verbrennungsparameterberechnungseinheit 56 eine Verbrennungsparameterberechnungsverarbeitung (einen Verbrennungsparameterberechnungsschritt) um, welche den Verbrennungsparameter der Wärmeabgaberate und der Massenverbrennungsrate MFB basierend auf dem Zylinderinnendrucks Pcylb des Verbrennungszylinders B berechnet.
Dann setzt in dem Schritt S57, wie oben beschrieben, die Verbrennungssteuereinheit 57 eine Verbrennungssteuerverarbeitung (einen Verbrennungssteuerschritt) um, welche den Zündzeitpunkt und/oder die EGR Menge basierend auf dem Verbrennungsparameter ändert.
[Andere Ausführungsformen]
Schließlich werden andere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erläutert. Jede der Konfigurationen von nachfolgend zu erläuternden Ausführungsformen ist nicht darauf beschränkt, dass diese getrennt verwendet werden, sondern können in Kombination mit den Konfigurationen von anderen Ausführungsformen verwendet werden, solange keine Widersprüche auftreten.
(1) Bei der oben beschriebenen Ausführungsform 1 wurde der Fall erläutert, bei welchem der zweite Kurbelwinkelsensor 6 zu dem „bestimmten Kurbelwinkelsensor“ in der vorliegenden Erfindung gehört, das Schwungrad 27 zu dem „Rotationselement“ in der vorliegenden Erfindung gehört, der Zahn eines Zahnkranzes 25, vorgesehen in dem Schwungrad 27, zu der „detektierten Einheit“ in dieser vorliegenden Erfindung gehört. Allerdings sind Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nicht auf den vorstehenden Fall beschränkt. Das heißt, der erste Kurbelwinkelsensor 11 kann zu dem „bestimmten Kurbelwinkelsensor“ in der vorliegenden Erfindung gehören, die Signalplatte 10 kann zu dem „Rotationselement“ in der vorliegenden Erfindung gehören, eine Vielzahl von Zähnen, vorgesehen in der Signalplatte 10, kann zu der „detektierten Einheit“ in der vorliegenden Erfindung gehören.
(2) Bei der oben beschriebenen Ausführungsform 1 wurde der Fall beschrieben, bei welchem der Verbrennungsmotor 1 ein Benzinmotor ist. Allerdings sind Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nicht auf den vorstehenden Fall beschränkt. Das heißt, der Verbrennungsmotor 1 kann verschiedene Arten von Verbrennungsmotoren sein, wie beispielsweise ein Dieselmotor und ein Motor, welcher eine HCCI Verbrennung (Homogene-Ladung-Kompression-Zündverbrennung) ausführt.
(3) Bei der oben beschriebenen Ausführungsform 1 wurde der Fall erläutert, bei welchem die erste Intervallnummer N1 auf 2 eingestellt ist, welches die Summe der gerade vor einer Winkelsektion Sd und der gerade nach einer Winkelsektion Sd des detektierten Winkel θd ist, und die zweite Intervallnummer 2 auf 4 eingestellt ist, was die Summen der gerade vor zwei Winkelsektionen Sd und der gerade nach zwei Winkelsektionen Sd des detektierten Winkel θd ist. Allerdings sind Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nicht auf den vorstehenden Fall beschränkt. Das heißt solange die zweite Intervallnummer 2 als eine größere Nummer als die erste Intervallnummer N1 eingestellt ist, können die erste Intervallnummer N1 und die zweite Intervallnummer N2 auf eine beliebige Nummer eingestellt sein.
(4) Bei der oben beschriebenen Ausführungsform 1 wurde der Fall erläutert, bei welchem die Winkelinformationsberechnungseinheit 53 die erste Kurbelwinkelbeschleunigung αd1 und die zweite Kurbelwinkelbeschleunigung αd2 mit dem unter Verwendung von 7 und 8 erläuterten Berechnungsverfahren berechnet. Allerdings sind Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nicht auf den vorstehenden Fall beschränkt. Das heißt, Die Winkelinformationsberechnungseinheit 53 kann ein beliebiges Berechnungsverfahren verwenden, solange diese die erste Kurbelwinkelbeschleunigung αd1 um jeden der detektierten Winkel θd basierend auf dem korrigierten Winkelintervall Δθdc und dem korrigierten Zeitintervall ΔTdc in jeder der Winkelsektionen Sd einer ersten Intervallnummer N1 vor und nach dem detektierten Winkel θd berechnet; und die zweite Kurbelwinkelbeschleunigung αd2, um jeden der detektierten Winkel θd basierend auf dem korrigierten Winkelintervall Δθdc und dem korrigierten Zeitintervall ΔTdc in jeder der Winkelsektionen Sd vor und nach dem detektierten Winkel θd einer zweiten Intervallnummer N2, welche als eine größere Nummer als die erste Intervallnummer N1 eingestellt ist, berechnet. Beispielsweise berechnet die Winkelinformationsberechnungseinheit 53 die erste Kurbelwinkelbeschleunigung αd1 (n) des detektierten Zielwinkel θd (n) mit dem unter Verwendung von 7 erläuterten Berechnungsverfahren. Dann kann die Winkelinformationsberechnungseinheit 53 als die zweite Kurbelwinkelbeschleunigung αd2 (n) des detektierten Zielwinkels θd (n) einen Durchschnittswert einer ersten Kurbelwinkelbeschleunigung αd1 (n), berechnet um einen detektierten Zielwinkel αd (n), einer ersten Kurbelwinkelbeschleunigung αd1 (n-1), berechnet um gerade vor einem detektierten Winkel αd (n-1) des detektierten Zielwinkels αd (n), und einer ersten Kurbelwinkelbeschleunigung αd1 (n+1), berechnet um gerade nach einem detektierten Winkel θd (n+1) des detektierten Zielwinkels θd (n).
(5) Bei der oben beschriebenen Ausführungsform 1 wurde der Fall erläutert, bei welchem die Winkelinformationskorrektureinheit 52, die Winkelinformationsberechnungseinheit 53 und die Korrekturwertänderungseinheit 54 eine Verarbeitung an dem Winkelintervall Δθd und dem Zeitintervall ΔTd in jedem der Winkelsektionen Sd ausführen, welche für den Fall gespeichert sind, bei welchem die vorläufig eingestellte Speicherzulassungsbedingung erfüllt ist, um den Korrekturwert Kc zu ändern. Allerdings sind Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nicht auf den vorstehenden Fall beschränkt. Das heißt, die Winkelinformationskorrektureinheit 52, Die Winkelinformationsberechnungseinheit 53 und die Korrekturwertänderungseinheit 54 kann eine Verarbeitung in Echtzeit des Winkelintervalls Δθd oder des Zeitintervalls ΔTd in jeder der Winkelsektionen Sd, berechnet in Echtzeit, und des Korrekturwerts Kc ausführen.
(6) Bei der oben beschriebenen Ausführungsform 1 wurde der Fall erläutert, bei welchem die Korrekturwertänderungseinheit 54 die Standardabweichung σ der Beschleunigungsabweichung Δαd für den Bestimmungswinkel berechnet; falls der Absolutwert |Δσ| des Änderungsbetrags zwischen dem zuletzt berechneten Wert und dem aktuell berechneten Wert der Standardabweichung σ geringer als der Bestimmungsänderungsbetrag wird, die Korrekturwertänderungseinheit 54 die Änderung des Korrekturwerts Kc anhält und den Korrekturwert Kc hält. Allerdings sind Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nicht auf den vorstehenden Fall beschränkt. Das heißt, die Korrekturwertänderungseinheit 54 kann die Änderung des Korrekturwerts Kc nicht anhalten. Alternativ, falls eine Bedingung außer der Bedingung durch den Absolutwert |Δσ| des Änderungsbetrags der Standardabweichung σ erfüllt ist, beispielsweise falls die Standardabweichung geringer oder gleich einer voreingestellten Bestimmungsabweichung ist, kann die Korrekturwertänderungseinheit 54 die Änderung des Korrekturwerts Kc anhalten und den Korrekturwert Kc beibehalten.
(7) Bei der oben beschriebenen Ausführungsform 1 wurde der Fall erläutert, bei welchem basierend auf der Kurbelwinkelgeschwindigkeit ωd und der Kurbelwinkelbeschleunigung αd, welche basierend auf dem korrigierten Winkelintervall Δθdc und dem korrigierten Zeitintervall ΔTdc um den Korrekturwert Kc berechnet sind, die Steuereinheit 50 den Zylinderinnendruck, die Wärmeabgaberate und die Massenverbrennungsrate berechnet und die Verbrennungssteuerung ausführt. Allerdings sind Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nicht auf den vorstehenden Fall beschränkt. Das heißt, die Steuereinheit 50 kann eine andere Steuerung wie beispielsweise eine Fehlzündung Detektion einer Verbrennung eines jeden Zylinders 7 basierend auf der Kurbelwinkelgeschwindigkeit ωd und der Kurbelwinkelbeschleunigung αd, welche basierend auf dem korrigierten Winkelintervall Δθdc und dem korrigierten Zeitintervall ΔTdc berechnet sind, ausführen.
(8) Bei der oben beschriebenen Ausführungsform 1 wurde der Fall erläutert, bei welchem die Korrekturwertänderungseinheit 54 die Standardabweichung σ der Beschleunigungsabweichung Δαd für den Bestimmungswinkel als den Variationsgrad berechnet. Allerdings sind Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nicht auf den vorstehenden Fall beschränkt. Das heißt, die Korrekturwertänderungseinheit 54 kann eine Varianz σ² der Beschleunigungsabweichungen Δαd für den Bestimmungswinkel als den Variationsgrad berechnen. Die Korrekturwertänderungseinheit 54 berechnet die Varianz σ² unter Verwendung der Gleichungen (17), welche zu einem Quadrat der Standardabweichung σ der Gleichung (8) gehört. $σ^{2} = \frac{1}{N - 1} {\sum_{n = 1}^{N} Δ α d {(n)}^{2} - \frac{1}{N} {(\sum_{n = 1}^{N} Δ α d (n))}^{2}}$

Claims

Eine Steuereinheit (50) für einen Verbrennungsmotor (1), welcher mit einer Vielzahl von detektierten Einheiten (25), welche in einem Rotationselement (27), welches integral mit einer Kurbelwelle (2) rotiert, bei einer Vielzahl von voreingestellten Kurbelwellenwinkeln vorgesehen sind, und einem bestimmten Kurbelwinkelsensor (6), welcher an einem Nicht-Rotationselement (24) befestigt ist und die detektierte Einheit (25) detektiert, versehen ist, wobei die Steuereinheit (50) für einen Verbrennungsmotor (1) umfasst: eine Winkelinformationsdetektionseinheit (51), welche einen Kurbelwellenwinkel (θd) basierend auf einem Ausgangssignal des bestimmten Kurbelwinkelsensors (6) detektiert und eine detektierte Zeit (Td), bei welcher der Kurbelwellenwinkel (θd) detektiert ist, detektiert und basierend auf einem detektierten Winkel (θd), welches der detektierte Kurbelwellenwinkel (θd) ist, und der detektierten Zeit (Td) ein Winkelintervall (Δθd) und ein Zeitintervall (ΔTd) berechnet, welche zu einer Winkelsektion (Sd) zwischen den detektierten Winkeln (θd) gehören; eine Winkelinformationskorrektureinheit (52), welche das Winkelintervall (Δθd) oder das Zeitintervall (ΔTd) in jeder der Winkelsektionen (Sd) um einen Korrekturwert (Kc) korrigiert, wobei jeweils ein Korrekturwert (Kc) zugehörend zu jeder der Winkelsektionen (Sd) vorgesehen ist; eine Winkelinformationsdetektionseinheit (53), welche für jeden der detektierten Winkel (θd), basierend auf dem Winkelintervall (Δθdc) und dem Zeitintervall (ΔTdc) nach einer Korrektur in jeder der Winkelsektionen (Sd) einer ersten Intervallnummer (N1) vor und nach dem detektierten Winkel (θd), eine erste Kurbelwinkelbeschleunigung (αd1) berechnet, welches eine Zeitänderungsrate der Zeitänderungsrate des Kurbelwellenwinkels (θd) ist; und basierend auf dem Winkelintervall (Δθdc) und dem Zeitintervall (ΔTdc) nach einer Korrektur in jeder der Winkelsektionen (Sd) vor und nach dem detektierten Winkel (θd) einer zweiten Intervallnummer (N2), welche als eine größere Nummer als die erste Intervallnummer (N1) eingestellt ist, eine zweite Kurbelwinkelbeschleunigung (αd2) berechnet, welche eine Zeitänderungsrate der Zeitänderungsrate des Kurbelwellenwinkels (θd) ist; und eine Korrekturwertänderungseinheit (54), welche für jeden der detektierten Winkel (θd) den Korrekturwert (Kc) in jeder der Winkelsektionen (Sd) derart ändert, dass sich die erste Kurbelwellenwinkelbeschleunigung (αd1) der zweiten Kurbelwinkelbeschleunigung (αd2) annähert.
Steuereinheit (50) für den Verbrennungsmotor (1) gemäß Anspruch 1, wobei die Korrekturwertänderungseinheit (54) jedes Mal, wenn die Kurbelwelle (2) um einen voreingestellten Bestimmungswinkel rotiert, einen Variationsgrad einer Beschleunigungsabweichung (Δαd) zwischen der ersten Kurbelwinkelbeschleunigung (αd1) und der zweiten Kurbelwinkelbeschleunigung (αd2) berechnet und, falls ein Absolutwert eines Änderungsbetrags zwischen dem zuletzt berechneten Variationsgrad und dem aktuell berechneten Variationsgrad geringer als ein voreingestellter Bestimmungsänderungsbetrag wird, die Änderung des Korrekturwerts (Kc) anhält und den Korrekturwert (Kc) beibehält.
Steuereinheit (50) für den Verbrennungsmotor (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Winkelinformationsdetektionseinheit (51) das Winkelintervall (Δθd) und das Zeitintervall (ΔTd) in jeder der detektierten Winkelsektionen (Sd) speichert, wobei die Winkelinformationskorrektureinheit (52), die Winkelinformationsberechnungseinheit (53) und die Korrekturwertänderungseinheit (54) eine Verarbeitung an dem Winkelintervall (Δθd) und dem Zeitintervall (ΔTd) in jeder der gespeicherten Winkelsektionen (Sd) ausführt, um den Korrekturwert (Kc) zu ändern.
Steuereinheit (50) für den Verbrennungsmotor (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Winkelinformationsberechnungseinheit (53) basierend auf dem Winkelintervall (Δθdc (n)) und dem Zeitintervall (ΔTdc (n)) nach einer Korrektur in gerade vor einer Winkelsektion (Sd (n)) eines detektierten Zielwinkels (θd (n)), welches der detektierte Winkel ist, bei welchem die erste Kurbelwinkelbeschleunigung (ad1 (n)) und die zweite Kurbelwinkelbeschleunigung (αd2 (n)) berechnet sind, die Kurbelwinkelgeschwindigkeit (ωd1 (n)), welches eine Zeitänderungsrate des Kurbelwellenwinkels (θd) ist, in der gerade vor einer Winkelsektion (Sd (n)), berechnet; basierend auf dem Winkelintervall (Δθdc (n+1)) und dem Zeitintervall (ΔTdc (n+1)) nach einer Korrektur in gerade nach einer Winkelsektion (Sd (n+1)) des detektierten Zielwinkels (θd (n)) die Kurbelwinkelgeschwindigkeit (odi (n+1)) in der gerade nach einer Winkelsektion (Sd (n+1)) berechnet; basierend auf der Kurbelwinkelgeschwindigkeit (ωd1 (n)), welche zu der gerade vor einer Winkelsektion (Sd (n)) gehört, und der Kurbelwinkelgeschwindigkeit (ωd1 (n+1)), welche zu der gerade nach einer Winkelsektion (Sd (n+1)) gehört, die erste Kurbelwinkelbeschleunigung (αd1 (n)), welche zu dem detektierten Zielwinkel (θd (n)) gehört, berechnet; und basierend auf dem Winkelintervall (Δθdc (n), Δθdc (n-1)) und dem Zeitintervall (ΔTdc (n), ΔTdc (n-1)) nach einer Korrektur in jeder von gerade vor zwei Winkelsektionen (Sd (n), Sd (n-1)) des detektierten Zielwinkels (θd (n)) die Kurbelwinkelgeschwindigkeit (ωd2 (n-1)), welche zu dem gerade vor einem detektierten Winkel (θd (n-1)) des detektierten Zielwinkels (θd (n)) gehört, berechnet; basierend auf dem Winkelintervall (Δθdc (n+1), Δθdc (n+2)) und dem Zeitintervall (ΔTdc (n+1), ΔTdc (n+2)) nach einer Korrektur in jedem von gerade nach zwei Winkelsektionen (Sd (n+1), Sd (n+2)) des detektierten Zielwinkels (θd (n)) die Kurbelwinkelgeschwindigkeit (ωd2 (n+2)), welche zu dem gerade nach einem detektierten Winkel (θd (n+1)) des detektierten Zielwinkels (θd (n)) gehört, berechnet; basierend auf der Kurbelwinkelgeschwindigkeit (ωd2 (n-1)), welche zu dem gerade vor einem detektierten Winkel (θd (n-1)) gehört, und der Kurbelwinkelgeschwindigkeit (ωd2 (n+2)), welche zu dem gerade nach einem detektierten Winkel (θd, (n+1)) gehört, die zweite Kurbelwinkelbeschleunigung (αd2 (n)), welche zu dem detektierten Zielwinkel (θd (n)) gehört, berechnet.
Steuereinheit (50) für den Verbrennungsmotor (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die erste Intervallnummer (N1) gleich 2 ist, was die Summe der gerade vor einer Winkelsektion (Sd) und der gerade nach einer Winkelsektion (Sd) des detektierten Winkels (θd) ist, und die zweite Intervallnummer (N2) gleich 4 ist, was die Summe der gerade vor zwei Winkelsektionen (Sd) und der gerade nach zwei Winkelsektionen (Sd) des detektierten Winkels (θd) ist.
Steuereinheit (50) für den Verbrennungsmotor (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Korrekturwertänderungseinheit (54), falls das Winkelintervall (Δθd) um den Korrekturwert (Kc) korrigiert ist, und, falls die erste Kurbelwinkelbeschleunigung (αd1 (n)) größer als die zweite Kurbelwinkelbeschleunigung (αd2 (n)) bei dem detektierten Zielwinkel (θd (n)) ist, welches der detektierte Winkel (θd) ist, welcher zu einem Verarbeitungsziel gemacht ist, eine Erhöhungskorrektur, bei welcher der Korrekturwert (Kc (n)) der gerade vor einer Winkelsektion (Sd (n)) des detektierten Zielwinkels (θd (n)) geändert wird, um das Winkelintervall (Δθdc (n)) zu erhöhen, nach einer Korrektur der gerade vor einer Winkelsektion (Sd (n)), und/oder eine Verminderungskorrektur, bei welcher der Korrekturwert (Kc (n+1)) der gerade nach einer Winkelsektion (Sd (n+1)) des detektierten Zielwinkels (θd (n)) geändert wird, um das Winkelintervall Δθdc (n+1)) zu vermindern, nach einer Korrektur der gerade nach einer Winkelsektion (Sd (n+1)), falls die erste Kurbelwinkelbeschleunigung (αd1 (n)) kleiner als die zweite Kurbelwinkelbeschleunigung (αd2 (n)) bei dem detektierten Zielwinkel (θd (n)) ist, ausführt, eine Verminderungskorrektur, bei welcher der Korrekturwert (Kc (n)) der gerade vor einer Winkelsektion (Sd (n)) des detektierten Zielwinkels (θd (n)) geändert wird, um das Winkelintervall (Δθdc (n)) zu vermindern, nach einer Korrektur der gerade vor einer Winkelsektion (Sd (n)), und/oder eine Erhöhungskorrektur, bei welcher der Korrekturwert (Kc (n+1)) der gerade nach einer Winkelsektion (Sd (n+1)) des detektierten Zielwinkels (θd (n)) geändert wird, um das Winkelintervall (Δθdc (n+1)) zu erhöhen, nach einer Korrektur der gerade nach einer Winkelsektion (Sd (n+1)), ausführt; alternativ, falls eine Korrektur des Zeitintervalls (ΔTd) um den Korrekturwert (Kc) korrigiert ist, und, falls die erste Kurbelwinkelbeschleunigung (αd1 (n)) größer als die zweite Kurbelwinkelbeschleunigung (αd2 (n)) bei dem detektierten Zielwinkel (θd (n)) ist, eine Verminderungskorrektur, bei welcher der Korrekturwert (Kc (n)) der gerade vor einer Winkelsektion (Sd (n)) des detektierten Zielwinkels (θd (n)) geändert wird, um das Zeitintervall (ΔTdc (n)) zu vermindern, nach einer Korrektur der gerade vor einer Winkelsektion (Sd (n)), und/oder eine Erhöhungskorrektur, bei welcher der Korrekturwert (Kc (n+1)) der gerade nach einer Winkelsektion (Sd (n+1)) des detektierten Zielwinkels (θd (n)) geändert wird, um das Zeitintervall (ΔTdc (n+1) zu erhöhen, nach einer Korrektur der gerade nach einer Winkelsektion (Sd (n+1)), falls die erste Kurbelwinkelbeschleunigung (αd1 (n)) kleiner als die zweite Kurbelwinkelbeschleunigung (αd2 (n)) bei dem detektierten Zielwinkel (θd (n)) ist, ausführt, eine Erhöhungskorrektur, bei welcher der Korrekturwert (Kc (n)) der gerade vor einer Winkelsektion (Sd (n)) des detektierten Zielwinkels (θd (n)) geändert wird, um das Zeitintervall (ΔTdc (n)) zu erhöhen, nach einer Korrektur der gerade vor einer Winkelsektion (Sd (n)), und/oder eine Verminderungskorrektur, bei welcher der Korrekturwert (Kc (n+1)) der gerade nach einer Winkelsektion (Sd (n+1)) des detektierten Zielwinkels (θd (n)) geändert wird, um das Zeitintervall (ΔTdc (n+1) zu vermindern, nach einer Korrektur der gerade nach einer Winkelsektion (Sd (n+1)), ausführt.
Steuereinheit (50) für den Verbrennungsmotor (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, weiter umfassend eine Zylinderinnendruckabschätzungseinheit (55), welche ein Gasdruckdrehmoment (Tb), welches durch eine Verbrennung erzeugt wird, durch Verwenden einer Bewegungsgleichung eines Rotationssystems der Kurbelwelle (2), welches einen Kolben, eine Pleuelstange und eine Kurbel des Verbrennungsmotors (1) umfasst, basierend auf dem Kurbelwellenwinkel (θd) und der Kurbelwinkelbeschleunigung (αd), welches eine Zeitänderungsrate der Zeitänderungsrate des Kurbelwellenwinkels (θd) ist, berechnet basierend auf dem Winkelintervall (Δθdc) und dem Zeitintervall (ΔTdc) nach einer Korrektur, berechnet; und einen Zylinderinnendruck (Pcylb) eines Verbrennungszylinders (b), basierend auf dem Gasdruckdrehmoment (Tb) und dem Kurbelwellenwinkel (θd) abschätzt.
Steuereinheit (50) für den Verbrennungsmotor (1) gemäß Anspruch 7, weiter umfassend: eine Verbrennungsparameterberechnungseinheit (56), welche einen Verbrennungsparameter einer Wärmeabgaberate und/oder einer Massenverbrennungsrate (MFB) basierend auf dem Zylinderinnendruck (Pcylb) abschätzt; und eine Verbrennungssteuereinheit (57), welche einen Zündzeitpunkt und/oder eine EGR Menge basierend auf dem Verbrennungsparameter ändert.
Ein Steuerverfahren für einen Verbrennungsmotor (1), welche mit einer Vielzahl von detektierten Einheiten (25), welche in einem Rotationselement (27), welches integral mit einer Kurbelwelle (2) rotiert, bei einer Vielzahl von voreingestellten Kurbelwellenwinkeln vorgesehen ist, und einem bestimmten Kurbelwinkelsensor (6), welcher an einem nicht-Rotationselement (24) befestigt ist und die detektierte Einheit (25) detektiert, versehen ist, wobei das Steuerverfahren für einen Verbrennungsmotor (1) umfasst: einen Winkelinformationsdetektionsschritt, welcher einen Kurbelwellenwinkel (θd) basierend auf einem Ausgangssignal des bestimmten Kurbelwinkelsensors (6) detektiert und eine detektierte Zeit (Td), bei welchem der Kurbelwellenwinkel (θd) detektiert ist, detektiert und basierend auf einem detektierten Winkel (θd), welches der detektierte Kurbelwellenwinkel (θd) ist, und der detektierten Zeit (Td) ein Winkelintervall (Δθd) und ein Zeitintervall (ΔTd) berechnet, welche zu einer Winkelsektion (Sd) zwischen den detektierten Winkeln (θd) gehören; einen Winkelinformationskorrekturschritt, welcher das Winkelintervall (Δθd) oder das Zeitintervall (ΔTd) in jeder der Winkelsektionen (Sd) um einen Korrekturwert (Kc) korrigiert, wobei jeweils ein Korrekturwert (Kc) zugehörend zu jeder der Winkelsektionen (Sd) vorgesehen ist; einen Winkelinformationsberechnungsschritt, welcher für jeden der detektierten Winkel (θd) basierend auf dem Winkelintervall (Δθdc) und dem Zeitintervall (ΔTdc) nach einer Korrektur in jeder der Winkelsektionen (Sd) der ersten Intervallnummer (N1) vor und nach dem detektierten Winkel (θd) eine erste Kurbelwinkelbeschleunigung (αd1), welches eine Zeitänderungsrate der Zeitänderungsrate des Kurbelwellenwinkels (θd) ist, berechnet und basierend auf dem Winkelintervall (Δθdc) und dem Zeitintervall (ΔTdc) nach einer Korrektur in jeder der Winkelsektionen (Sd) vor und nach dem detektierten Winkel (θd) einer zweiten Intervallnummer (N2), welche größer als die erste Intervallnummer (N1) eingestellt ist, eine zweite Kurbelwinkelbeschleunigung (αd2) berechnet, welches eine Zeitänderungsrate der Zeitänderungsrate des Kurbelwellenwinkels (θd) ist; und einen Korrekturwertänderungsschritt, welcher für jeden der detektierten Winkel (θd) den Korrekturwert (Kc) in jeder der Winkelsektionen (Sd) derart ändert, dass sich die erste Kurbelwinkelbeschleunigung (αd1) der zweiten Kurbelwinkelbeschleunigung (αd2) annähert.