DE102019102867A1 - Verfahren und System für Klopfsensordiagnose - Google Patents

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Abstract

Diese Offenbarung stellt ein Verfahren und System für Klopfsensordiagnose bereit. Es sind Verfahren und Systeme bereitgestellt, um einen Klopfsensor eines Verbrennungsmotorsystems zu diagnostizieren, indem in einem Verbrennungsmotorzylinder aktiv Klopfen induziert wird. Eine Laserzündvorrichtung wird in einem Verbrennungsmotorzylinder betrieben, der sich am nächsten zu dem Klopfsensor befindet, während sich der Verbrennungsmotor im Ruhezustand befindet, und wobei der Zylinder geparkt ist, wobei ein Einlassventil und ein Auslassventil geschlossen sind, um Wärme zu erzeugen und in dem Zylinder einzuschließen. Der Zündzeitpunkt ist in dem Zylinder bei dem anschließenden Neustart vorgezogen, wodurch in Kombination mit der eingeschlossenen Wärme Klopfen erzeugt wird und eine Reaktion von einem funktionierenden Klopfsensor hervorruft.

Description

  • Gebiet
  • Die vorliegende Beschreibung betrifft im Allgemeinen Verfahren und Systeme zum Diagnostizieren eines Klopfsensors eines Verbrennungsmotors.
  • Allgemeiner Stand der Technik
  • Wenn Verbrennungsmotoren älter werden, kann Kohlenstoffansammlung darin bewirken, dass sich Verbrennungsmotorverdichtungsverhältnisse erhöhen. Als Folge kann häufiger spontane Verbrennung (wie zum Beispiel Frühzündung) und/oder Klopfen auftreten. Verbrennungsmotoren können mit einem Klopfsensor konfiguriert sein, der an den Verbrennungsmotorblock gekoppelt ist, um Verbrennungsmotorklopfen zu erfassen. Der Klopfsensor kann eine piezoelektrische Vorrichtung sein, die bei Anregung eine Spannung (z. B. in der Spanne von 5-18 khz) ausgibt. Der Sensor verwendet Verbrennungsmotorschwingungen zur Anregung und erfordert keine externe Stromzufuhr. Als Reaktion auf Klopferfassung durch den Sensor (wie zum Beispiel, wenn die Sensorausgabe höher als ein Klopfschwellenwert ist) kann eine Verbrennungsmotorsteuerung den Zündzeitpunkt einstellen (z. B. verzögern), um die Wahrscheinlichkeit von weiterem Klopfen zu reduzieren. Um zeitige Klopferfassung und Abmilderung sicherzustellen, können Klopfsensoren periodisch diagnostiziert werden.
  • Es sind verschiedene Ansätze zum Diagnostizieren von Klopfsensoren entwickelt worden. Ein beispielhafter Ansatz, der durch Bizub in EP 3054134 A1 gezeigt ist, basiert auf dem Vergleich von Klopfsensor- mit Kurbelwellendrehzahldaten. Insbesondere wird ein oder werden mehrere Verbrennungsmotorklopfereignisse von den Klopfsensordaten abgeleitet und dann wird bestimmt, ob das eine oder die mehreren Klopfereignisse tatsächlich zu einer bekannten Zeit oder bei einer bekannten Kurbelwellenposition stattfanden. Ein weiterer Ansatz ist durch Horner et al. in US 7,562,558 gezeigt. Darin erzeugt ein Signalgenerator ein Testsignal mit einer zuvor festgelegten Frequenz und legt es auf einen Klopfsensor an. Auf Grundlage einer Amplitude des Testsignals, wie durch eine Schaltung in Verbindung mit dem Klopfsensor erfasst, bestimmt eine Steuerung, ob die Schaltung des Klopfsensors offen oder kurzgeschlossen ist.
  • Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben jedoch mögliche Probleme bei derartigen Ansätzen erkannt. Der Ansatz von Bizub basiert auf dem inhärenten Auftreten von Verbrennungsmotorklopfen für die Klopfsensordiagnose. Da jedoch Verbrennungsmotorklopfen öfter mit einem erhöhten sich ergebenden Verdichtungsverhältnis oder in der Gegenwart von erhöhten Temperaturen stattfindet, können die Gelegenheiten zur Klopfsensordiagnose begrenzt sein. Zum Beispiel ist gegebenenfalls Klopfen nicht selbst vorhanden, bis der Verbrennungsmotor bei hohen Lastbedingungen betrieben wird, wie zum Beispiel während des Fahrens auf der Autobahn oder bei Schleppanwendungen. Die Gelegenheiten zur Klopfsensordiagnose können in Stadtfahrzyklen und Verbrennungsmotoren mit Start-/Stopp-Anwendungen sogar noch begrenzter sein. Als Folge kann es Situationen geben, in denen der Klopfsensor diagnostiziert werden muss (wie zum Beispiel, um OBD-Anforderungen zu erfüllen), aber zu diesem Zeitpunkt aufgrund von fehlenden klopferzeugenden Verbrennungsmotorbedingungen nicht diagnostiziert werden kann.
  • In dem Ansatz von Horner kann das Testsignal, obwohl die Klopfausgabe über das Testsignal induziert wird, nur während Bedingungen angelegt werden, in denen die über das Testsignal induzierte Klopfausgabe die Klopfausgabe aufgrund tatsächlicher Verbrennungsmotorschwingung nicht stört. Ferner kann in beiden Ansätzen der Klopfsensor eine flache Nullspannung ausgeben, wenn es keine natürliche Schwingung aufgrund von Verbrennungsmotorverbrennung gibt. Es ist gegebenenfalls nicht eindeutig, ob die Nullausgabe an einem beeinträchtigten Sensor oder an einem fehlenden physischen Klopfen liegt. Wenn der Klopfsensor nicht zeitig diagnostiziert wird, kann Klopfen unerfasst bleiben und/oder kann die Verbrennungsmotorsteuerung den Zündzeitpunkt auf eine weniger als optimale Weise einstellen, wodurch Verbrennungsmotorleistungsprobleme, Verlust von Kraftstoffeffizienz und erhöhte Auspuffemissionen bewirkt werden.
  • Kurzdarstellung
  • In einem Beispiel können die vorstehend beschriebenen Probleme durch ein Verfahren angegangen werden, umfassend: Induzieren eines Klopfereignisses in einem Zylinder über Betrieb einer Laserzündvorrichtung; und Diagnostizieren eines Klopfsensors aufgrund von Klopfsensorausgabe im Anschluss an das induzierte Klopfereignis. Auf diese Weise kann ein Verbrennungsmotorklopfsensor zuverlässig diagnostiziert werden.
  • Als ein Beispiel kann ein Verbrennungsmotorsystem mit Laserzündung und Start-/Stopp-Fähigkeiten konfiguriert sein. Als Reaktion auf erfüllte Leerlaufstoppbedingungen kann der Verbrennungsmotor ausgeschaltet und in den Ruhezustand gedreht werden. Insbesondere kann der Verbrennungsmotor mit einem Zylinder ausgeschaltet werden, der sich dem Klopfsensor des Verbrennungsmotors am nächsten befindet, der in einer abgedichteten Position geparkt ist, wenn der Verbrennungsmotor in den Ruhezustand kommt. Die abgedichtete Position kann eine Position beinhalten, in der jedes von dem Einlassventil und dem Auslassventil des Zylinders geschlossen ist, wie zum Beispiel an dem oberen Totpunkt eines Ausstoßtaktes des Zylinders. Während der Verbrennungsmotor in dieser Position ruht, kann eine Laserzündvorrichtung (z. B. für einen Zeitraum) betrieben werden, um Wärme in dem Zylinder zu erzeugen. Falls der Laser manövrierfähig ist, können eine Strahlrichtung und ein Brennpunkt an unterschiedlichen Regionen des Zylinders eingestellt werden (z. B. zufällig oder gezielt), um Wärme in dem gesamten Zylinder zu erzeugen. Da sowohl das Einlass- als auch das Auslassventil geschlossen sind, wird die erzeugte Wärme in dem Zylinder eingeschlossen. Wenn Verbrennungsmotorneustartbedingungen erfüllt sind, wird die Verbrennungsmotorkraftstoffzufuhr wiederaufgenommen, während der Zündzeitpunkt für den gegebenen Zylinder vorgezogen wird. Die Kombination aus eingeschlossener Wärme und Frühzündung induziert Klopfen in dem gegebenen Zylinder während des Verbrennungsmotorneustarts. Die Klopfsensorausgabe wird beobachtet, um zu bestimmen, ob der Sensor auf das induzierte Klopfen reagiert. Wenn keine Sensorausgabe beobachtet wird, kann gefolgert werden, dass der Sensor beeinträchtigt ist.
  • Auf diese Weise kann ein Verbrennungsmotorklopfsensor diagnostiziert werden, indem während eines Verbrennungsmotorneustarts Klopfen in einem Verbrennungsmotorzylinder induziert wird. Indem eine Laserzündung des Verbrennungsmotorsystems verwendet wird, um Wärme zu erzeugen und in einem Zylinder einzuschließen, während ein Verbrennungsmotor ausgeschaltet ist, können vorhandene Verbrennungsmotorkomponenten für induziertes Klopfen genutzt werden. Indem lasererzeugte Wärme und Frühzündung verwendet werden, um Klopfen in einem Zylinder zu induzieren, muss eine Verbrennungsmotorsteuerung nicht auf spezifische Bedingungen warten, in denen Klopfen inhärent auftritt. Folglich kann ein Klopfsensor häufiger diagnostiziert werden, darunter, wenn es erforderlich ist. Indem ein Klopfsensor auf eine zeitige und zuverlässigere Weise diagnostiziert wird, kann klopflindernde Spätzündung optimaler geplant werden, können Kraftstoffeffizienzverluste reduziert werden und können Auspuffemissionen besser gesteuert werden.
  • Es versteht sich, dass die vorstehende Kurzdarstellung bereitgestellt ist, um in vereinfachter Form eine Auswahl an Konzepten vorzustellen, die in der detaillierten Beschreibung näher beschrieben sind. Sie ist nicht dazu gedacht, wichtige oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu nennen, dessen Schutzumfang einzig durch die Patentansprüche im Anschluss an die detaillierte Beschreibung definiert ist. Des Weiteren ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Umsetzungen beschränkt, die vorstehend oder in einem beliebigen Teil dieser Offenbarung angeführte Nachteile beheben.
  • Figurenliste
    • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines beispielhaften Fahrzeugsystems, das einen mit Laserzündung konfigurierten Verbrennungsmotor aufweist.
    • 2 stellt ein Ablaufdiagramm auf hoher Ebene eines beispielhaften Verfahrens zum Diagnostizieren eines Verbrennungsmotorklopfsensors durch Verwenden einer Laserzündvorrichtung, um Wärme zu erzeugen und in einem Verbrennungsmotorzylinder einzuschließen, dar.
    • 3 zeigt ein beispielhaftes Kennfeld zum Auswählen einer Zylinderposition, in der laserbasiertes Zylindererwärmen eingeleitet werden kann.
    • 4 zeigt ein voraussichtliches Beispiel für das Diagnostizieren von Verbrennungsmotorklopfsensoren durch Induzieren von Zylinderklopfen über ein Laserzündsystem.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Die folgende Beschreibung betrifft Systeme und Verfahren zum Diagnostizieren eines Verbrennungsmotorklopfsensors durch Induzieren von Zylinderklopfen über ein Laserzündsystem, wie zum Beispiel dem Zündsystem, das an das Verbrennungsmotorsystem aus 1 gekoppelt ist. Als Reaktion darauf, dass Leerlaufstoppbedingungen erfüllt sind, während der Verbrennungsmotor ausgeschaltet und in den Ruhezustand gedreht wird, kann eine Verbrennungsmotorsteuerung eine Steuerroutine durchführen, wie etwa die beispielhafte Routine aus 2, um durch Betrieb einer Laserzündvorrichtung Wärme in einem ausgewählten Zylinder zu erzeugen. Die Steuerung kann die Laserzündvorrichtung nach dem Parken des ausgewählten Zylinders in einer Position, in der der Zylinder abgedichtet ist, betreiben, wobei jedes von einem Einlassventil und einem Auslassventil des Zylinders geschlossen gehalten wird, wie unter Bezugnahme auf 3 gezeigt, sodass die erzeugte Wärme in dem Zylinder eingeschlossen werden kann, während sich der Verbrennungsmotor im Ruhezustand befindet. Dann, wenn der Verbrennungsmotor neugestartet wird, kann in dem gegebenen Zylinder über eine Kombination aus der eingeschlossenen Wärme und der selektiven Verwendung von vorgezogenem Zündzeitpunkt Klopfen induziert werden. Der Klopfsensor kann auf Grundlage von Klopfsensorausgabe im Anschluss an das induzierte Klopfereignis diagnostiziert werden. Ein beispielhafter Klopfsensordiagnosebetrieb ist unter Bezugnahme auf 4 gezeigt.
  • Unter Bezugnahme auf 1 ist ein beispielhaftes Hybridantriebssystem dargestellt. Das Hybridantriebssystem kann in einem Straßenfahrzeug zur Personenbeförderung wie etwa einem Hybridelektrofahrzeug 5 konfiguriert sein. Das Hybridantriebssystem beinhaltet einen Verbrennungsmotor 20. Der Verbrennungsmotor 20 kann ein Mehrzylinderverbrennungsmotor sein, von dem ein Zylinder in 1 detailliert dargestellt ist. Der Verbrennungsmotor 20 kann mindestens teilweise durch ein Steuersystem, das die Steuerung 12 beinhaltet, und durch Eingaben von einem Fahrzeugführer 132 über eine Eingabevorrichtung 130 gesteuert werden. In diesem Beispiel beinhaltet die Eingabevorrichtung 130 ein Fahrpedal und einen Pedalpositionssensor 134 zum Generieren eines proportionalen Pedalpositionssignals PP.
  • Der Verbrennungszylinder 30 des Verbrennungsmotors 20 kann die Verbrennungszylinderwände 32 beinhalten, wobei der Kolben 36 darin positioniert ist. Der Kolben 36 kann an die Kurbelwelle 40 gekoppelt sein, sodass eine Wechselbewegung des Kolbens in eine Drehbewegung der Kurbelwelle übersetzt wird. Die Kurbelwelle 40 kann über ein Zwischengetriebesystem 154 an mindestens ein Antriebsrad 155 eines Fahrzeugs 5 gekoppelt sein. Der Verbrennungszylinder 30 kann Ansaugluft über den Ansaugkanal 43 aus dem Ansaugkrümmer 45 aufnehmen und Verbrennungsabgase über den Abgaskanal 48 ausstoßen. Der Ansaugkrümmer 45 und der Abgaskanal 48 können über ein jeweiliges Einlassventil 52 und Auslassventil 54 selektiv mit dem Verbrennungszylinder 30 kommunizieren. In einigen Ausführungsformen kann der Verbrennungszylinder 30 zwei oder mehr Einlassventile und/oder zwei oder mehr Auslassventile beinhalten.
  • In dem gezeigten Beispiel können das Einlassventil 52 und das Auslassventil 54 durch Nockenbetätigung über das jeweilige Nockenbetätigungssystem 51 und 53 gesteuert werden. Die Nockenbetätigungssysteme 51 und 53 können jeweils einen oder mehrere Nocken beinhalten und eines oder mehrere der folgenden Systeme verwenden: System zur Nockenprofilverstellung (cam profile switching - CPS), variablen Nockenansteuerung (variable cam timing - VCT), variablen Ventilansteuerung (variable valve timing - WT) und/oder zum variablen Ventilhub (variable valve lift - VVL), die durch die Steuerung 12 betrieben werden können, um den Ventilbetrieb zu variieren. Um die Detektion der Nockenposition zu ermöglichen, können die Nockenbetätigungssysteme 51 und 53 gezahnte Räder aufweisen. Die Position des Einlassventils 52 und des Auslassventils 54 kann durch die Nockenpositionssensoren 55 bzw. 57 bestimmt werden. In alternativen Ausführungsformen können das Einlassventil 52 und/oder das Auslassventil 54 durch elektrische Ventilbetätigung gesteuert werden. Zum Beispiel kann der Zylinder 30 alternativ ein Einlassventil, das über elektrische Ventilbetätigung gesteuert wird, und ein Auslassventil, das über Nockenbetätigung gesteuert wird, darunter CPS- und/oder VCT-Systeme, beinhalten.
  • Es ist gezeigt, dass die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 direkt an den Verbrennungszylinder 30 gekoppelt ist, um Kraftstoff proportional zur Impulsbreite des Signals FPW, das von der Steuerung 12 über den elektronischen Treiber 68 empfangen wird, direkt in diesen einzuspritzen. Auf diese Art und Weise stellt die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 sogenannte Direkteinspritzung von Kraftstoff in den Verbrennungszylinder 30 bereit. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung kann zum Beispiel an der Seite des Verbrennungszylinders oder in dem Deckel des Verbrennungszylinders angebracht sein. Kraftstoff kann der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 durch ein Kraftstoffzufuhrsystem (nicht gezeigt) zugeführt werden, das einen Kraftstofftank, eine Kraftstoffpumpe und einen Kraftstoffverteiler beinhaltet. Es ist gezeigt, dass die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 67 in dem Ansaugkanal 43 in einer Konfiguration angeordnet ist, die sogenannte Einspritzung von Kraftstoff mit einer Düse pro Einlasskanal in den Einlasskanal stromaufwärts von dem Verbrennungszylinder 30 bereitstellt. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 67 führt Kraftstoff proportional zur Impulsbreite des Signals FPW-2, das von der Steuerung 12 über den elektronischen Treiber 69 empfangen wird, in den Einlasskanal zu. Auf diese Art und Weise stellt die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 67 sogenannte Einspritzung von Kraftstoff mit einer Düse pro Einlasskanal in den Verbrennungszylinder 30 bereit.
  • Der Ansaugkanal 43 kann ein Ladungsbewegungssteuerventil (charge motion control valve - CMCV) 74 und eine CMCV-Platte 72 zusätzlich zu einer Drossel 62, die eine Drosselklappe 64 aufweist, beinhalten. In diesem konkreten Beispiel kann die Position der Drosselklappe 64 durch die Steuerung 12 über ein Signal (TP) variiert werden, das einem Elektromotor oder Aktor bereitgestellt wird, der in der Drossel 62 enthalten ist, wobei es sich um eine Konfiguration handelt, die als elektronische Drosselsteuerung (electronic throttle control - ETC) bezeichnet werden kann. Auf diese Art und Weise kann die Drossel 62 so betrieben werden, dass die Ansaugluft variiert wird, die dem Verbrennungszylinder 30 neben anderen Verbrennungsmotorverbrennungszylindern bereitgestellt wird. Der Ansaugkanal 43 kann einen Luftmassensensor 120 und einen Krümmerluftdrucksensor 122 zum Bereitstellen der entsprechenden Signale MAF und MAP an die Steuerung 12 beinhalten.
  • Der Ansaugkanal 43 kann zudem einen oder mehrere Temperatur- und/oder Drucksensoren zum Schätzen von Umgebungsbedingungen beinhalten. Zum Beispiel kann der Ansaugkanal 43 einen Ansauglufttemperatursensor (intake air temperature sensor - IAT-Sensor) 172 zum Schätzen einer Temperatur von Ansaugluft, die in den Ansaugkrümmer und daraufhin in die Verbrennungsmotorzylinder gesaugt wird, beinhalten. Der Ansaugkanal 43 kann ferner einen Luftdrucksensor 173 zum Schätzen des Umgebungsdrucks und einen Luftfeuchtigkeitssensor 174 zum Schätzen der Umgebungsluftfeuchtigkeit beinhalten. Während des Verbrennungsmotorbetriebs können ein oder mehrere Verbrennungsmotorbetriebsparameter auf Grundlage der Umgebungstemperatur, des Drucks und/oder der Luftfeuchtigkeit eingestellt werden, wie etwa Drosselposition, Verbrennungsmotorverdünnung, Ventilansteuerung usw.
  • Es ist gezeigt, dass der Abgassensor 126 stromaufwärts von einer Emissionssteuervorrichtung 70 an den Abgaskanal 48 gekoppelt ist. Die Emissionssteuervorrichtung (emission control device - ECD) 70 kann ein(en) oder mehrere Katalysatoren und Feinstaubfilter beinhalten. Bei dem Sensor 126 kann es sich um einen beliebigen geeigneten Sensor zum Bereitstellen einer Angabe eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases handeln, wie etwa eine lineare Lambdasonde oder UEGO-Sonde (Breitband- oder Weitbereichslambdasonde), eine binäre Lambdasonde oder EGO-Sonde, eine HEGO-Sonde (beheizte EGO-Sonde), einen NOx-, HC- oder CO-Sensor. Das Abgassystem kann Vorkatalysatoren und Unterbodenkatalysatoren sowie im Abgaskrümmer, stromaufwärts und/oder stromabwärts angeordnete Sensoren für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis beinhalten. Die ECD 70 kann in einem Beispiel mehrere Katalysatorbricks beinhalten. In einem anderen Beispiel können mehrere Emissionssteuervorrichtungen mit jeweils mehreren Bricks verwendet werden. Bei der ECD 70 kann es sich in einem Beispiel um einen Dreiwegekatalysator handeln.
  • In noch einem weiteren Beispiel kann die ECD 70 ein Feinstaubfilter zum Zurückhalten von Feinstaubemissionen (particulate matter emissions - PM-Emissionen) wie etwa Ruß und Asche aus dem Abgas beinhalten, bevor das Gas über ein Endrohr an die Atmosphäre abgegeben wird. Das Filter kann einen oder mehrere Temperatur- und/oder Drucksensoren beinhalten, wie etwa den Temperatursensor 182, um eine PM-Belastung an dem Filter zu schätzen. Der Sensor kann an das Filter gekoppelt sein oder mehrere Sensoren können an das Filter gekoppelt sein. Die PM-Belastung kann zum Beispiel auf Grundlage einer Druck- oder Temperaturdifferenz an dem Filter abgeleitet werden.
  • Der Verbrennungsmotor 20 kann ferner einen Klopfsensor 98 beinhalten, der an die Brennkammer 30 gekoppelt ist. Es versteht sich, dass der Verbrennungsmotor 20 eine Vielzahl von Klopfsensoren 98 aufweisen kann, die entlang eines Körpers des Verbrennungsmotors (z. B. entlang eines Verbrennungsmotorblocks) verteilt sind. Wenn sie enthalten ist, kann die Vielzahl von Klopfsensoren symmetrisch oder asymmetrisch entlang dem Verbrennungsmotorblock verteilt sein. Zum Beispiel kann ein Klopfsensor an jeden Verbrennungsmotorzylinder gekoppelt sein. Als ein weiteres Beispiel kann ein einzelner Klopfsensor für einen Verbrennungsmotor oder eine Verbrennungsmotorbank bereitgestellt sein, wobei der einzelne Klopfsensor an einen Verbrennungsmotorzylinder gekoppelt ist. Wenn ein einzelner Sensor enthalten ist, kann die Positionierung des Sensors während der Verbrennungsmotorherstellung auf Grundlage von Testdaten ausgewählt werden, sodass Klopfen zuverlässig in allen Verbrennungsmotorzylindern über den einzelnen Klopfsensor erfasst werden kann. In noch anderen Beispielen kann ein erster Klopfsensor an einer ersten Stelle an dem Verbrennungsmotorblock gekoppelt sein, um Klopfen in einem ersten Satz an Zylindern zu erfassen, während ein zweiter Klopfsensor an einer zweiten, anderen Stelle an dem Verbrennungsmotorblock gekoppelt ist, um Klopfen in einem zweiten, anderen Satz an Zylindern zu erfassen. Der Klopfsensor 98 kann ein Beschleunigungsmesser, ein Ionisationssensor oder ein Schwingungssensor sein. Die Steuerung 12 kann dazu ausgelegt sein, Verbrennungsmotorblockschwingungen zu detektieren und unterscheiden, die aufgrund anormaler Verbrennungsereignisse erzeugt werden, wie etwa Klopfen und Frühzündung auf Grundlage der Ausgabe (z. B. Signalzeitgebung, Amplitude, Intensität, Frequenz usw.) des Klopfsensors 98. Die Steuerung kann die Sensorausgaben in unterschiedlichen Zeitfenstern beurteilen, die zylinderspezifisch sind und die auf der Art der erfassten Schwingung basieren. Zum Beispiel können anormale Zylinderverbrennungsereignisse aufgrund von Klopfen, das in einem zündenden Zylinder stattfindet, durch Klopfsensorausgaben identifiziert werden, die in einem Fenster erfasst werden, das sich nach einem Zündereignis des Zylinders befindet, während anormale Zylinderverbrennungsereignisse aufgrund von Frühzündung durch Klopfsensorausgaben identifiziert werden können, die in einem Fenster erfasst werden, das sich bevor einem Zündereignis des Zylinders befindet. In einem Beispiel können die Fenster, in denen die Klopfsignale geschätzt werden, Kurbelwinkelfenster sein. Zusätzlich kann der Schwellenwert für Frühzündung höher als der Schwellenwert für Klopfen sein.
  • Bei Differenzierung kann Klopfen und Frühzündung auch über verschiedene abmildernde Maßnahmen angegangen werden. Zum Beispiel kann Klopfen durch eine Verzögerung des Zündzeitpunkts angegangen werden, während eine Frühzündung durch eine Kraftstoffanreicherung oder Kraftstoffverschlankung angegangen werden kann.
  • Um zu ermöglichen, dass Verbrennungsmotorschwingungen zuverlässig bestimmt und angegangen werden, kann der Klopfsensor 98 periodisch diagnostiziert werden. Wie hierin unter Bezugnahme auf 2 ausgearbeitet, kann die Verbrennungsmotorsteuerung den Klopfsensor 98 diagnostizieren, indem über das Laserzündsystem aktiv Klopfen induziert wird. Insbesondere, wenn der Verbrennungsmotor ausgeschaltet ist, kann der Betrieb der Laserzündvorrichtung verwendet werden, um Wärme in einem Zylinder zu erzeugen, der sich dem zu diagnostizierenden Klopfsensor am nächsten befindet und die Wärme wird eingeschlossen, indem der Zylinder durch Schließen seines Einlass- und Auslassventils abgedichtet wird. Wenn der Verbrennungsmotor neugestartet wird, wird die Kraftstoffzufuhr mit einem Zündzeitpunkt, der dem Zylinder frühzeitig bereitgestellt wird, wiederaufgenommen. Die Kombination aus eingeschlossener Wärme und Frühzündung wird verwendet, um Klopfen in dem Zylinder zu induzieren und eine Ausgabe des Klopfsensors 98 wird für die Sensordiagnose verwendet. Ein beispielhafter Diagnosevorgang ist bei 4 gezeigt.
  • In 1 wird die Steuerung 12 als ein Mikrocomputer gezeigt, der eine Mikroprozessoreinheit 102, Eingabe-/Ausgabeanschlüsse 104, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Kalibrierungswerte, das in diesem konkreten Beispiel als Festwertspeicherchip 106 gezeigt wird, einen Direktzugriffsspeicher 108, einen Keep-Alive-Speicher 109 und einen Datenbus beinhaltet. Die Steuerung 12 kann zusätzlich zu den zuvor erläuterten Signalen und Informationen verschiedene Signale von an den Verbrennungsmotor 20 gekoppelten Sensoren empfangen, einschließlich der Messung des eingeleiteten Luftmassenstroms (mass air flow - MAF) von dem Luftmassensensor 120; der Verbrennungsmotorkühlmitteltemperatur (engine coolant temperature - ECT) von dem Temperatursensor 112, der an die Kühlhülse 114 gekoppelt ist; in einigen Beispielen kann ein Profilzündungsaufnahmesignal (profile ignition pickup - PIP) von dem Hall-Effekt-Sensor 118 (oder einer anderen Art), der an die Kurbelwelle 40 gekoppelt ist, optional enthalten sein; einer Drosselposition (throttle position - TP) von einem Drosselpositionssensor; eines Absolutkrümmerdrucksignals, MAP, von dem Sensor 122 und Verbrennungsmotorschwingung von dem Sensor 98. Der Hall-Effekt-Sensor 118 kann optional in dem Verbrennungsmotor 20 enthalten sein, da er in einer ähnlichen Funktion agiert wie das hierin beschriebene Verbrennungsmotorlasersystem. Auf den Festwertspeicher 106 des Speichermediums können computerlesbare Daten programmiert sein, die Anweisungen darstellen, die durch den Prozessor 102 zum Durchführen der nachstehend beschriebenen Verfahren sowie Variationen davon ausgeführt werden können.
  • Der Verbrennungsmotor 20 beinhaltet ferner ein Laserzündsystem 92 zum Zünden eines Luft-Kraftstoff-Gemischs in dem Zylinder 30. Das Laserzündsystem 92 beinhaltet einen Lasererreger 88 und eine Lasersteuereinheit (laser control unit - LCU) 90. Die LCU 90 bewirkt, dass der Lasererreger 88 Laserenergie generiert. Die LCU 90 kann Betriebsanweisungen von der Steuerung 12 empfangen. Der Lasererreger 88 beinhaltet einen laseroszillierenden Abschnitt 86 und einen lichtkonvergierenden Abschnitt 84. Der lichtkonvergierende Abschnitt 84 konvergiert Laserlicht, das durch den laseroszillierenden Abschnitt 86 an einem Laserbrennpunkt 82 des Verbrennungszylinders 30 generiert wird. In einem Beispiel kann der lichtkonvergierende Abschnitt 84 eine oder mehrere Linsen beinhalten.
  • Ein Fotodetektor 94 kann als Teil des Lasersystems 92 in dem Deckel des Zylinders 30 angeordnet sein und kann Rückimpulse von der oberen Fläche des Kolbens 36 empfangen. Der Fotodetektor 94 kann eine Kamera mit einer Linse beinhalten. In einem Beispiel ist die Kamera eine ladungsgekoppelte Vorrichtung (charge coupled device - CCD). Die CCD-Kamera kann dazu konfiguriert sein, durch die LCU 90 emittierte Laserimpulse zu detektieren und auszulesen. In einem Beispiel kann, wenn die LCU Laserimpulse in einem Infrarotfrequenzbereich emittiert, die CCD-Kamera betrieben werden und die Impulse in dem Infrarotfrequenzbereich empfangen. In einer derartigen Ausführungsform kann die Kamera auch als Infrarotkamera bezeichnet werden. In anderen Ausführungsformen kann die Kamera eine Vollspektrum-CCD-Kamera sein, die dazu in der Lage ist, in einem sichtbaren Spektrum sowie in dem Infrarotspektrum zu arbeiten. Die Kamera kann eine Linse wie etwa ein Fischaugenobjektiv zum Fokussieren der detektierten Laserimpulse und Generieren eines Bilds des Inneren des Zylinders beinhalten. Nach der Laseremission von der LCU 90 tastet der Laser die Innenregion des Zylinders 30 ab. In einem Beispiel kann der Laser während der Zylinderlaserzündung sowie während Bedingungen, bei denen eine Position eines Kolbenzylinders bestimmt werden soll, die Innenregion des Zylinders an dem Laserbrennpunkt 82 abtasten. Lichtenergie, die von dem Kolben 36 reflektiert wird, kann durch die Kamera in dem Fotodetektor 94 detektiert werden.
  • Man wird verstehen, dass das Lasersystem 92 zwar an einem Deckel des Zylinders montiert gezeigt ist, das Lasersystem jedoch in alternativen Beispielen so konfiguriert sein kann, dass der Lasererreger an der Seite des Zylinders, im Wesentlichen den Ventilen zugewandt, montiert ist.
  • Das Lasersystem 92 ist dazu konfiguriert, in mehr als einer Funktion zu arbeiten, wobei der Zeitpunkt und der Ausgang jedes Vorgangs auf der Verbrennungsmotorposition eines Viertakt-Verbrennungszyklus beruhen. Zum Beispiel kann die Laserenergie zum Zünden eines Luft-Kraftstoff-Gemischs während eines Arbeitstakts des Verbrennungsmotors, einschließlich während des Verbrennungsmotoranlassens, des Verbrennungsmotoraufwärmbetriebs und des Betriebs mit aufgewärmtem Verbrennungsmotor, verwendet werden. Durch die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 eingespritzter Kraftstoff kann während mindestens eines Abschnitts eines Ansaugtakts ein Luft-Kraftstoff-Gemisch bilden, wobei das Zünden des Luft-Kraftstoff-Gemischs mit Laserenergie, die durch den Lasererreger 88 generiert wird, die Verbrennung des andernfalls nicht brennbaren Luft-Kraftstoff-Gemischs beginnt und den Kolben 36 nach unten treibt. Darüber hinaus kann während des Zylinderverbrennungsereignisses generiertes Licht durch den Fotodetektor 94 zum Aufnehmen von Bildern eines Inneren des Zylinders und Bewerten des Fortschritts des Verbrennungsereignisses (z. B. zum Überwachen der Flammenausbreitung) verwendet werden.
  • In einer zweiten Betriebsfunktion kann die LCU 90 dem Zylinder energiearme Impulse zuführen. Die energiearmen Impulse können dazu verwendet werden, die Kolben- und Ventilposition während des Viertakt-Verbrennungszyklus zu bestimmen. Zusätzlich kann beim Wiederanschalten eines Verbrennungsmotors aus Leerlaufstoppbedingungen die Laserenergie dazu verwendet werden, die Position, die Geschwindigkeit usw. des Verbrennungsmotors zu überwachen, um die Kraftstoffzufuhr und Ventilansteuerung zu synchronisieren. Darüber hinaus kann das durch die Emission von energieärmeren Laserlichtimpulsen generierte Licht zum Aufnehmen von Bildern eines Inneren des Zylinders verwendet werden, bevor ein Zylinderverbrennungsereignis auftritt, wie etwa während eines Ansaugtakts.
  • Die Steuerung 12 steuert die LCU 90 und weist ein nichtflüchtiges computerlesbares Speichermedium auf, das Code zum Einstellen der Leistungsausgabe und Stelle der Laserenergiezufuhr beinhaltet. Die Laserenergie kann auf verschiedene Stellen innerhalb des Zylinders 30 gerichtet sein. Die Steuerung 12 kann zudem zusätzliche oder alternative Sensoren zum Bestimmen des Betriebsmodus des Verbrennungsmotors 20 enthalten, einschließlich zusätzlicher Temperatursensoren, Drucksensoren, Drehmomentsensoren sowie Sensoren, die Verbrennungsmotordrehzahl, Luftmenge und Kraftstoffeinspritzmenge erfassen.
  • Wie vorstehend beschrieben, zeigt 1 einen Zylinder des Mehrzylinderverbrennungsmotors 20 und jeder Zylinder kann gleichermaßen einen eigenen Satz von Einlass-/Auslassventilen, Kraftstoffeinspritzvorrichtung, Laserzündsystem usw. beinhalten.
  • In einigen Beispielen kann es sich bei dem Fahrzeug 5 um ein Hybridfahrzeug mit mehreren Drehmomentquellen handeln, die einem oder mehreren Fahrzeugrädern 55 zur Verfügung stehen. In anderen Beispielen ist das Fahrzeug 5 ein herkömmliches Fahrzeug nur mit einem Verbrennungsmotor oder ein Elektrofahrzeug nur mit (einer) elektrischen Maschine(n). In dem gezeigten Beispiel beinhaltet das Fahrzeug 5 den Verbrennungsmotor 10 und eine elektrische Maschine 152. Bei der elektrischen Maschine 152 kann es sich um einen Elektromotor oder einen Motor/Generator handeln. Die Kurbelwelle 40 des Verbrennungsmotors 10 und die elektrische Maschine 152 sind über ein Getriebe 154 mit den Fahrzeugrädern 155 verbunden, wenn eine oder mehrere Kupplungen 156 eingekuppelt sind. In dem dargestellten Beispiel ist eine erste Kupplung 156 zwischen der Kurbelwelle 40 und der elektrischen Maschine 152 bereitgestellt und eine zweite Kupplung 156 zwischen der elektrischen Maschine 152 und dem Getriebe 154 bereitgestellt. Die Steuerung 12 kann ein Signal an einen Aktor jeder Kupplung 156 senden, um die Kupplung einzukuppeln oder auszukuppeln, um die Kurbelwelle 140 mit bzw. von der elektrischen Maschine 152 und den damit verbundenen Komponenten zu verbinden oder zu trennen und/oder um die elektrische Maschine 152 mit bzw. von dem Getriebe 154 und den damit verbundenen Komponenten zu verbinden oder zu trennen. Bei dem Getriebe 154 kann es sich um ein Schaltgetriebe, ein Planetenradsystem oder eine andere Getriebeart handeln. Der Antriebsstrang kann verschiedenartig konfiguriert sein, darunter als Parallel-, Serien- oder Serien-Parallel-Hybridfahrzeug.
  • Die elektrische Maschine 152 nimmt elektrische Leistung aus einer Traktionsbatterie 58 auf, um den Fahrzeugrädern 155 Drehmoment bereitzustellen. Die elektrische Maschine 152 kann auch als Generator betrieben werden, um zum Beispiel während eines Bremsbetriebs elektrische Leistung zum Aufladen der Batterie 58 bereitzustellen.
  • Die Steuerung 12 empfängt Signale von den verschiedenen Sensoren aus 1 und setzt die verschiedenen Aktoren aus 1 ein, um den Verbrennungsmotor- und Fahrzeugbetrieb auf Grundlage der empfangenen Signale und Anweisungen, die auf einem Speicher der Steuerung gespeichert sind, einzustellen. Zum Beispiel kann die Steuerung 12 als Reaktion auf eine Angabe, dass Leerlaufstoppbedingungen erfüllt sind, wie zum Beispiel auf Grundlage des Pedalstellungssensors 134, den Verbrennungsmotor ausschalten. Dann kann die Steuerung 12 den Lasererreger 88 (hierin auch als die Laserzündvorrichtung bezeichnet) für eine Dauer betreiben, während sich der Verbrennungsmotor im Ruhezustand befindet, um Wärme zu erzeugen, die in einen entsprechenden Zylinder eingeschlossen ist, der über Ventilschließung abgedichtet ist. Als ein anderes Beispiel kann die Steuerung 12 als Reaktion darauf, dass Verbrennungsmotorneustartbedingungen erfüllt sind, wie zum Beispiel auf Grundlage des Pedalstellungssensors 134, dem Verbrennungsmotor Kraftstoff bereitstellen, während der Zündzeitpunkt in dem gegebenen Zylinder vorgezogen wird, um darin ein Klopfereignis zu induzieren.
  • Auf diese Weise ermöglichen die Komponenten aus 1 ein Fahrzeugsystem, umfassend: einen Verbrennungsmotor, der einen Zylinder beinhaltet, wobei der Zylinder eine Laserzündvorrichtung und eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung aufweist; einen Klopfsensor, der an einen Verbrennungsmotorblock gekoppelt ist; und eine Steuerung mit computerlesbaren Anweisungen, die für Folgendes in nicht flüchtigem Speicher gespeichert sind: Deaktivieren von Kraftstoff an einen Verbrennungsmotor und Drehen des Verbrennungsmotors in den Ruhezustand, wobei der Zylinder in einer Position geparkt ist, in der ein Einlass- und ein Auslassventil geschlossen sind; Betreiben der Laserzündvorrichtung, die an den Zylinder gekoppelt ist, um Zylindertemperatur über eine Schwellentemperatur anzuheben; Wiederaufnehmen der Kraftstoffzufuhr an den Verbrennungsmotor und Verbrennen von Kraftstoff in dem Zylinder mit einer Menge an vorgezogenem Zündzeitpunkt; und Angeben von Beeinträchtigung des Klopfsensors auf Grundlage von Sensorausgabe im Anschluss an die Wiederaufnahme. In einem Beispiel ist der Zylinder einer aus einer Vielzahl von Verbrennungsmotorzylindern und beinhaltet die Steuerung ferner Anweisungen zum Auswählen des Zylinders aus der Vielzahl von Zylindern auf Grundlage einer Stelle des Zylinders relativ zu dem Klopfsensor an dem Verbrennungsmotorblock. Ferner kann die Position, an der der Zylinder geparkt ist, einen oberen Totpunkt eines Ausstoßtaktes des Zylinders beinhalten.
  • 2 zeigt ein beispielhaftes Verfahren 200 zum Diagnostizieren eines Verbrennungsmotorklopfsensors durch das Induzieren von Klopfen in dem Verbrennungsmotor. Das Klopfen wird unter Verwendung von Wärme induziert, die über ein Laserzündungssystem erzeugt wird, während der Verbrennungsmotor ausgeschaltet ist, in Kombination mit der Verwendung von Frühzündung, wenn der Verbrennungsmotor im Anschluss neugestartet wird. Die Anweisungen zum Durchführen des Verfahrens 200 können durch eine Steuerung (z. B. die Steuerung 12 aus 1) auf Grundlage von Anweisungen ausgeführt werden, die in einem Speicher der Steuerung gespeichert sind, und in Verbindung mit Signalen, die von Sensoren des Verbrennungsmotorsystems erhalten werden, wie etwa den vorstehend in Bezug auf 1 beschriebenen Sensoren (z. B. Klopfsensor 98 aus 1). Die Steuerung kann Aktoren des Verbrennungsmotorsystems (z. B. den Lasererreger 88 aus 1) einsetzen, um den Verbrennungsmotorbetrieb gemäß den nachstehend beschriebenen Verfahren einzustellen.
  • Das Verfahren 200 beginnt bei 202 und beinhaltet Schätzen und/oder Messen von Verbrennungsmotorbetriebsbedingungen. Zu den Betriebsbedingungen können zum Beispiel Umgebungstemperatur, Umgebungsdruck, Umgebungsluftfeuchtigkeit, Verbrennungsmotordrehzahl und -last, Drosselposition (z. B. anhand des Signals TP, das durch einen Drosselpositionssensor ausgegeben wird), Fahrpedalposition (z. B. Signal PP, das durch einen Pedalpositionssensor ausgegeben wird), Drehmomentbedarf, Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases (wie z. B. anhand des durch den Abgassensor ausgegebenen Signals UEGO bestimmt), Verbrennungsmotorkühlmitteltemperatur usw. gehören. Hierin kann der Verbrennungsmotor mit Start-/Stopp-Fähigkeiten konfiguriert sein, um den Kraftstoffverbrauch zu reduzieren. Die Start-/Stopp-Fähigkeiten ermöglichen dem Verbrennungsmotor, ausgeschaltet zu werden, wenn ausgewählte Leerlaufstoppbedingungen erfüllt sind, wie zum Beispiel, wenn das Fahrzeug angehalten ist und der Drehmomentbedarf niedrig ist; und dann aus dem Ruhezustand neugestartet wird, wenn Neustartbedingungen erfüllt sind.
  • Bei 204 beinhaltet das Verfahren 200 das Bestätigen von Leerlaufstoppbedingungen des Verbrennungsmotors. Eine Verbrennungsmotorsteuerung kann den Verbrennungsmotor als Reaktion auf erfüllte Leerlaufstoppbedingungen automatisch und ohne Bedienereingabe ausschalten. Leerlaufstoppbedingungen können als erfüllt angesehen werden, wenn ein Ladezustand der Batterie über einem Schwellenwert liegt (z. B. mehr als 30 %), eine Anforderung für den Betrieb des Kompressors der Klimaanlage nicht empfangen wird (z. B. keine Anforderung für Kabinenkühlung), die Verbrennungsmotortemperatur (z. B. wie aus einer Kühlmitteltemperatur des Verbrennungsmotors abgeleitet) über einer Schwellenwerttemperatur liegt (wie etwa über einer Katalysatoranspringtemperatur), ein Öffnungsgrad der Drossel unter einem Schwellenwert liegt, das vom Fahrer angeforderte Drehmoment unter einem vorbestimmten Schwellenwert liegt, das Bremspedal gedrückt wurde usw. Wenn alle der Leerlaufstoppbedingungen erfüllt sind, dann kann der Verbrennungsmotor ausgeschaltet werden. Wenn beliebige der Verbrennungsmotorleerlaufstoppbedingungen nicht erfüllt sind, dann beinhaltet das Verfahren bei 206 das fortgesetzte Betreiben des Verbrennungsmotors und Verzögern der Klopfsensordiagnose, bis Leerlaufstoppbedingungen in dem aktuellen Antriebszyklus erfüllt sind. Dann endet das Verfahren.
  • Wenn alle der Leerlaufstoppbedingungen erfüllt sind, dann beinhaltet das Verfahren bei 208 das Identifizieren eines zu diagnostizierenden Klopfsensors. In einem Beispiel, in dem der Verbrennungsmotor einen einzelnen Klopfsensor aufweist, der an den Verbrennungsmotorblock gekoppelt ist, kann der einzelne Sensor der Klopfsensor sein, der während des Leerlaufstoppbetriebs opportunistisch diagnostiziert wird. In einem anderen Beispiel, wenn der Verbrennungsmotor mehrere Klopfsensoren aufweist, die an den Verbrennungsmotorblock gekoppelt sind, kann die Steuerung einen ersten Klopfsensor zum Diagnostizieren auswählen. Somit kann bei einem gegebenen Leerlaufstoppereignis nur ein einzelner Klopfsensor diagnostiziert werden. Der erste Klopfsensor kann auf Grundlage einer Dauer, die seit Durchführung einer letzten Diagnose an dem Sensor vergangen ist, ausgewählt werden. Alternativ können die Klopfsensoren in einer vordefinierten Reihenfolge auf Grundlage ihrer Position entlang des Verbrennungsmotorblocks diagnostiziert werden.
  • Zusätzlich kann die Steuerung einen Zylinder identifizieren, der dem zu diagnostizierenden Klopfsensor am nächsten ist. In einem Beispiel kann der ausgewählte Zylinder einen Zylinderkopf aufweisen, an den der Klopfsensor gekoppelt ist. In einem anderen Beispiel kann der ausgewählte Zylinder ein Zylinder sein, der dem Klopfsensor an dem Verbrennungsmotorblock am nächsten ist. In noch einem anderen Beispiel kann der ausgewählte Zylinder ein Zylinder sein, dessen Schwingungen im Zylinder durch den zu diagnostizierenden Klopfsensor am zuverlässigsten und stärksten erfasst werden.
  • Bei 210 beinhaltet das Verfahren als Reaktion auf die Leerlaufstoppbedingungen das Deaktivieren von Kraftstoffzufuhr an den Verbrennungsmotor. Beispielsweise kann die Steuerung ein Signal an Verbrennungsmotorkraftstoffeinspritzvorrichtungen senden, durch das Kraftstoffzufuhr von ihnen deaktiviert wird. Infolge der Deaktivierung von Kraftstoff kann der Verbrennungsmotor damit beginnen, in den Ruhezustand auszulaufen. Die Steuerung kann das Auslaufdrehzahlprofil des Verbrennungsmotors einstellen, sodass der Verbrennungsmotor mit dem ausgewählten Zylinder geparkt in einer abgedichteten Position in den Ruhezustand kommt. Insbesondere kann die abgedichtete Position einer Position entsprechen, in der sowohl das Einlassventil als auch das Auslassventil des ausgewählten Zylinders geschlossen gehalten werden. In einem Beispiel entspricht diese Position einem oberen Totpunkt eines Ausstoßtaktes des ausgewählten Zylinders. In einem anderen Beispiel entspricht diese Position einer Position der negativen Überschneidung des Einlass- und Auslassventils für den Zylinder.
  • Das Einstellen des Verbrennungsmotorauslaufprofils, sodass der Verbrennungsmotor mit dem ausgewählten Zylinder geparkt in einer abgedichteten Position in den Ruhezustand kommt, beinhaltet das Einstellen auf Grundlage von Kurbelwellenpositionssensorrückkopplung in eine Position, die für die Verbrennungsmotorhochziehanforderung optimiert ist. In noch anderen Beispielen, nachdem sich der Verbrennungsmotor in den Ruhezustand gedreht hat, kann die Steuerung den Verbrennungsmotor ohne Kraftstoffzufuhr in eine Position drehen, in der der ausgewählte Zylinder abgedichtet ist. Hierin kann der Verbrennungsmotor über einen Elektromotor (wie zum Beispiel einen Anlasser oder eine elektrische Maschine, die an eine Kraftübertragung des Hybridfahrzeugs gekoppelt ist) langsam in eine Position gedreht werden, in der der ausgewählte Zylinder abgedichtet ist. Drehen des Verbrennungsmotors beinhaltet Drehen des Verbrennungsmotors in einer Vorwärtsrichtung, in der gleichen Drehrichtung wie die Verbrennungsmotordrehung während des Anlassens des Verbrennungsmotors und die Verbrennungsmotordrehung mit Kraftstoffzufuhr. Der Verbrennungsmotor kann mit einer Drehzahl gedreht werden, die niedrig genug ist, um den Verbrennungsmotor langsam in einer Position zu parken, in der das Einlass- und Auslassventil des ausgewählten Zylinders geschlossen sind. Der Verbrennungsmotor kann bei einer Drehzahl gedreht werden, die niedriger als eine Verbrennungsmotoranlassdrehzahl ist, wie zum Beispiel bei einer Drehzahl von 300 UpM, bis sich der Zylinderkolben in einer Position befindet, bei der der Verstellwinkel um den oberen Punkt (oder OT) eines Ausstoßtakts liegt. In einem anderen Beispiel wird der Verbrennungsmotor langsam gedreht, bis eine Position einer vollständigen negativen Überschneidung des Einlass- und Auslassventils erreicht ist.
  • In einem Beispiel kann sich die Steuerung auf eine Abbildung beziehen, wie etwa die beispielhafte aus 3, um eine Position auszuwählen, in der der Zylinder abgedichtet ist. Unter kurzer Bezugnahme auf 3 stellt das Kennfeld 300 eine Ventilansteuerung und Kolbenposition in Bezug auf eine Verbrennungsmotorposition für einen gegebenen Verbrennungsmotorzylinder dar. Das Kennfeld 300 veranschaulicht eine Verbrennungsmotorposition entlang der x-Achse in Kurbelwinkelgrad (crank angle degrees - CAD). Die Kurve 310 stellt Kolbenpositionen (entlang der y-Achse) unter Bezugnahme auf ihre Lage vom oberen Totpunkt (OT) und/oder unteren Totpunkt (UT) und ferner unter Bezugnahme auf ihre Lage innerhalb der vier Takte (Ansaug-, Verdichtungs-, Arbeits- und Ausstoßtakt) eines Verbrennungsmotorzyklus dar. Wie durch die sinusförmige Kurve 310 angegeben, bewegt sich ein Kolben vom OT allmählich nach unten, wobei er zum Ende des Arbeitstakts hin am UT abflacht. Der Kolben kehrt dann zum Ende des Ausstoßtakts hin nach oben zum OT zurück. Der Kolben bewegt sich dann während des Ansaugtakts wieder zurück nach unten zum UT, wobei er zum Ende des Verdichtungstakts hin zu seiner ursprünglichen oberen Position am OT zurückkehrt.
  • Die Kurven 302 und 304 stellen Ventilansteuerungen für ein Auslassventil (gestrichelte Kurve 302) und ein Einlassventil (durchgehende Kurve 304) während des Verbrennungsmotorbetriebs dar. Wie veranschaulicht, kann ein Auslassventil genau dann geöffnet werden, wenn der Kolben am Ende des Arbeitstakts abflacht. Das Auslassventil kann sich dann schließen, wenn der Kolben den Ausstoßtakt abschließt. Auf die gleiche Art und Weise kann ein Einlassventil zu oder vor Beginn eines Ansaugtakts geöffnet werden und sich genau dann schließen, wenn der Kolben am Ende des Ansaugtakts abflacht. Als eine Folge der Unterschiede hinsichtlich der zeitlichen Ansteuerung zwischen dem Schließen des Auslassventils und dem Öffnen des Einlassventils für eine vorliegend bei 306 dargestellte kurze Dauer können sowohl das Einlass- als auch das Auslassventil des gegebenen Zylinders vor dem Ende des Ausstoßtakts und nach dem Beginn des Ansaugtakts geschlossen sein. Dieser Zeitraum, bei dem beide Ventile geschlossen sein können, wird als eine negative Überschneidung von Einlass- und Auslassventil 306 (oder einfach negative Ventilüberschneidung) bezeichnet. Zu diesem Zeitpunkt ist der Zylinder gegenüber der Atmosphäre abgedichtet, wie in Verlauf 312 angegeben. Während einer Klopfsensordiagnose kann ein Zylinder entsprechend dem Klopfsensor in einer Position innerhalb der Region der negativen Ventilüberschneidung 306 geparkt sein, sodass ein Laser in dem abgedichteten Zylinder betrieben werden kann, um Wärme darin einzuschließen. Wie gezeigt, entspricht die Region der negativen Ventilüberschneidung 306 dem OT des Ausstoßtaktes für den Zylinder.
  • Alternativ kann der Zylinder durch Parken innerhalb der Region 308 abgedichtet werden. Die Region 308 entspricht einer anderen Region, in der der Zylinder abgedichtet ist. Die Region 308 ist eine Dauer zwischen dem Schließen des Einlassventils und dem Öffnen des Auslassventils, wobei sowohl das Einlass- als auch das Auslassventil des gegebenen Zylinders geschlossen sein können. Vorliegend handelt es sich bei dem bezeichneten Ansaugtakt und Ausstoßtakt um das gleiche Verbrennungsereignis/den gleichen Verbrennungszyklus, während der Ansaugtakt im Falle einer Region 306 mit negativer Ventilüberschneidung für ein Verbrennungsereignis/einen Verbrennungszyklus nach dem Verbrennungsereignis/-zyklus des Ausstoßtakts erfolgt.
  • In einem Beispiel kann die Verbrennungsmotorsteuerung den Zylinder in einer Position innerhalb der negativen Ventilüberschneidung 306 während der Laserdiagnose parken, um von dem kleineren Betrag an Luft, die im abgedichteten Zylinder eingeschlossen ist, zu profitieren. Dies kann eine verbesserte Erwärmung der eingeschlossenen Luft während des Laserbetriebs ermöglichen. In einem anderen Beispiel kann die Steuerung den Zylinder in einer Position innerhalb der Region 308 abdichten, um Zylinderverdichtungserwärmung (aufgrund der Bewegung des Kolbens innerhalb des Zylinders während des Verdichtungstakts) zu verwenden, um die Wärmeerzeugung während der Klopfsensordiagnose zu verbessern.
  • Unter erneuter Bezugnahme auf 2 wird eine Laserzündvorrichtung des ausgewählten Zylinders bei 212 für eine Dauer im abgedichteten Zylinder betrieben, um Wärme zu erzeugen. Insbesondere wird die Laserzündvorrichtung bei der höheren (oder höchsten) Leistungsintensität betrieben, die normalerweise zum Einleiten der Zylinderverbrennung verwendet wird. Der Laser kann auf Grundlage von einem oder mehreren von Verbrennungsmotortemperatur und Luftfeuchtigkeit über eine Dauer betrieben werden. Die Steuerung kann sich auf eine Lookup-Tabelle beziehen, in der die Laseraktivierungszeit in Abhängigkeit von Zylinderkopftemperatur indiziert ist. Somit kann eine aktive Laserdauer, die erforderlich ist, um eine Zielzylindertemperatur zu erreichen, aus der Lookup-Tabelle abgerufen werden. Beispielsweise kann die Dauer zwischen 30 und 60 Sekunden betragen. In einem anderen Beispiel ist die Dauer des Betreibens des Lasers eine vordefinierte Dauer für die Klopfsensordiagnose, wie zum Beispiel 3 Minuten. In noch einem anderen Beispiel kann der Laser über die gesamte Dauer betrieben werden, in der der Verbrennungsmotor ausgeschaltet, im Leerlauf, gehalten wird, und der ausgewählte Zylinder abgedichtet ist. Die Verbrennungsmotorsteuerung kann zudem eine Stelle einstellen, auf die der Laserstrahl fokussiert ist, einschließlich einer Strahlrichtung und eines Brennpunkts des Strahls. In einem Beispiel, bei dem der Laser manövrierfähig ist, kann der Laserstrahl auf unterschiedliche Regionen des Zylinders in zufällige Richtungen fokussiert sein, um alle Bereiche des Zylinders zu treffen. Alternativ kann der Laserstrahl auf Zylinderwände gerichtet sein. Da der deaktivierte Zylinder durch den Parkzustand abgedichtet ist, wobei sowohl das Einlass- als auch das Auslassventil geschlossen sind, wird Wärmeenergie, die durch den Laserbetrieb erzeugt wird, innerhalb des abgedichteten Zylinders eingeschlossen. Das Betreiben des Lasers für die Dauer kann beinhalten, dass die Steuerung einen Arbeitszyklus oder Impulsbreitensignal an den Lasererreger sendet, um den Laser bei seiner höchsten Leistungseinstellung für die definierte Dauer zu betreiben. Nach dem Betriebszeitraum wird der Laser deaktiviert.
  • Bei 214 wird bestimmt, ob Verbrennungsmotorneustartbedingungen erfüllt sind. Die Verbrennungsmotorsteuerung kann den Verbrennungsmotor als Reaktion auf erfüllte Neustartbedingungen automatisch und ohne Bedienereingabe neustarten. Verbrennungsmotorneustartbedingungen können bestätigt werden, wenn ein Ladezustand der Batterie unter einem Schwellenwert liegt (z. B. weniger als 30 %), eine Anforderung für den Betrieb des Kompressors der Klimaanlage empfangen wird (z. B. eine Anforderung für Kabinenkühlung), die Verbrennungsmotortemperatur (z. B. wie aus einer Kühlmitteltemperatur des Verbrennungsmotors abgeleitet) unter einer Schwellenwerttemperatur liegt (wie etwa unter einer Katalysatoranspringtemperatur), ein Öffnungsgrad der Drossel über einem Schwellenwert liegt, das vom Fahrer angeforderte Drehmoment über einem vorbestimmten Schwellenwert liegt, das Bremspedal losgelassen wurde usw. Wenn beliebige der Neustartbedingungen erfüllt sind, dann kann der Verbrennungsmotor neugestartet werden. Wenn beliebige der Verbrennungsmotorneustartbedingungen nicht erfüllt sind, beinhaltet das Verfahren dann bei 216, dass der Verbrennungsmotor ausgeschaltet bleibt. Zusätzlich kann der Laserbetrieb in dem ausgewählten Zylinder beibehalten werden, um weiter Wärme zu erzeugen und in dem Zylinder einzuschließen, sodass der Klopfsensor diagnostiziert werden kann, wenn der Verbrennungsmotor anschließend neugestartet wird. Dann endet das Verfahren.
  • Wenn Verbrennungsmotorneustartbedingungen erfüllt sind, dann beinhaltet das Verfahren bei 218 das Ermöglichen von Kraftstoffzufuhr und Zündfunken an alle Zylinder des Verbrennungsmotors. Das Aktivieren von Kraftstoffzufuhr und Zündfunken kann Betätigen einer Kraftstoffpumpe beinhalten, um Kraftstoffeinspritzvorrichtungen Kraftstoff mit hohem Druck bereitzustellen. Gleichermaßen kann das Aktivieren des Zündfunkens beinhalten, dass ermöglicht wird, dass ein Frühzündungs- oder Spätzündungssignal von der Steuerung an das Laserzündsystem übertragen wird. Durch Aktivieren von Kraftstoffzufuhr und Zündfunken kann Verbrennung in den Verbrennungsmotorzylindern eingeleitet werden.
  • Bei 220 beinhaltet das Verfahren das Vorziehen des Zündzeitpunktes in dem ausgewählten Zylinder (der während des vorhergehenden Leerlaufstopps über den Laser erwärmt wurde.) Der Zündzeitpunkt kann in dem ausgewählten Zylinder relativ zu einem Standardzeitpunkt oder optimalen Zeitpunkt für die Verbrennungsmotorbetriebsbedingungen bei dem gegebenen Verbrennungsmotorneustart vorgezogen sein. Zudem kann der Zündzeitpunkt in dem ausgewählten Zylinder relativ zu übrigen Verbrennungsmotorzylindern vorgezogen werden. Wenn zum Beispiel Verbrennungsmotorbetriebsbedingungen beim Verbrennungsmotorneustart die Verwendung von Frühzündung in allen Zylindern erfordern, kann in den ausgewählten Zylindern im Vergleich zu jedem der übrigen Zylinder mehr Frühzündung angelegt werden. Die Menge an Frühzündung, die auf den ausgewählten Zylinder angelegt wird, kann auf Verbrennungsmotortemperatur und Luftfeuchtigkeit basieren. Alternativ kann eine feste Menge an Frühzündung auf den ausgewählten Zylinder angelegt werden. In einem Beispiel kann der Zündzeitpunkt von MBT in dem gegebenen Zylinder um 20 Grad vorgezogen werden. Die Kombination aus eingeschlossener Wärme in dem Zylinder (aus dem Laserbetrieb während des vorhergehenden Leerlaufstopps) und Frühzündung bewirkt, dass in dem Zylinder Klopfen induziert wird. Insbesondere wird Klopfen über die erzeugte und eingeschlossene Wärme und die Verwendung von Frühzündung aktiv induziert, obwohl der Verbrennungsmotor nicht in einem Hochlastzustand arbeitet. Durch aktives Induzieren des Klopfens und Überwachen der Reaktion des Klopfsensors auf das induzierte Klopfen kann der Sensor zuverlässig diagnostiziert werden.
  • Bei 222 beinhaltet das Verfahren das Bestimmen, ob an dem diagnostizierten Klopfsensor Klopfen erfasst wird. Zum Beispiel kann bestimmt werden, ob die Ausgabe des Klopfsensors höher als ein Schwellenwert ist. Der Schwellenwert kann ein Schwellenwert ungleich null sein. Der Klopfschwellenwert, der während der Klopfsensordiagnose angewandt wird, kann der gleiche sein wie der Schwellenwert, der während des Verbrennungsmotorbetriebs zur Klopferfassung verwendet wird. Alternativ kann der Klopfschwellenwert, der während der Klopfsensordiagnose angewandt wird, höher oder niedriger sein als der Schwellenwert, der während des Verbrennungsmotorbetriebs zur Klopferfassung verwendet wird.
  • Wenn an dem Klopfsensor Klopfen erfasst wird, dann beinhaltet das Verfahren bei 228 das Angeben, dass der Klopfsensor nicht beeinträchtigt ist. Bei 230 kann das induzierte Klopfen als Reaktion auf die Angabe keiner Beeinträchtigung abgemildert werden, indem der Zündzeitpunkt in dem klopfenden Zylinder verzögert wird (wobei es sich hierin um den ausgewählten Zylinder handelt, der erwärmt wurde und wobei zusätzliche Frühzündung angewandt wurde). Zum Beispiel kann der Zündzeitpunkt in dem gegebenen Zylinder auf einen Standartzeitpunkt wie zum Beispiel MBT oder auf den gleichen Zeitpunkt wie alle übrigen Zylinder verzögert werden.
  • Wenn nach dem Induzieren von Klopfen in dem ausgewählten Zylinder kein Klopfen an dem Klopfsensor erfasst wird, dann beinhaltet das Verfahren bei 224 das Angeben, dass der Klopfsensor beeinträchtigt ist. Zum Beispiel kann ein Diagnosecode festgelegt werden und/oder kann eine Störungsanzeigeleuchte festgelegt werden, um anzugeben, dass der Klopfsensor beeinträchtigt ist. Zusätzlich kann bei 226 als Reaktion auf das Angeben von Klopfsensorbeeinträchtigung die Verbrennungsmotorlast beschränkt sein. Dies beinhaltet das Beschränken einer maximalen Menge an Luftladung, die dem Zylinder zugeführt werden kann. Durch das Begrenzen von Verbrennungsmotorlast wird das Auftreten von Verbrennungsmotorklopfen reduziert, um die Unfähigkeit der Verbrennungsmotorsteuerung, sich darauf zu verlassen, dass der Klopfsensor tatsächliches Klopfvorkommen erfasst, zu kompensieren.
  • Von jedem von 230 und 226 geht das Verfahren zu 232 über, um zu bestimmen, ob alle Verbrennungsmotorklopfsensoren diagnostiziert worden sind, falls der Verbrennungsmotor mehrere Klopfsensoren aufweist, die entlang des Verbrennungsmotorblocks gekoppelt sind. Wenn Ja, dann werden bei 236 die Klopfsensordiagnosedaten (Ergebnisse des Diagnoselaufs, als der Lauf versucht wurde, wenn der Lauf abgeschlossen war usw.) in dem Speicher der Steuerung gespeichert und aktualisiert. Ansonsten, wenn es übrige zu diagnostizierende Klopfsensoren gibt, geht das Verfahren zu 234 über, um einen nächsten Klopfsensor (z. B. einen zweiten Sensor) auszuwählen, um die Diagnoseroutine opportunistisch während des nächsten Start-/Stopp-Ereignisses durchzuführen. Das Verfahren kann dann wiederaufgenommen werden, wenn Verbrennungsmotorleerlaufstoppbedingungen als nächstes erfüllt sind, um den nächsten Klopfsensor zu diagnostizieren. Im Anschluss an 234 und 236 endet das Verfahren 200.
  • Unter Bezugnahme auf 4 wird nun eine voraussichtliche beispielhafte Zeitachse 400 zum Diagnostizieren eines Klopfsensors durch das aktive Induzieren von Klopfen über lasererzeugte Wärme gezeigt. In einem Beispiel kann die Klopfsensordiagnose gemäß dem beispielhaften Verfahren aus 2 durchgeführt werden.
  • Die Zeitachse 400 stellt die Verbrennungsmotorrotationsgeschwindigkeit (Ne) bei Verlauf 402, die Verbrennungsmotorkraftstoffzufuhr (ein oder aus) bei Verlauf 404, den Laserzündbetrieb bei Verlauf 406 und den Zündzeitpunkt (für einen ersten oder zweiten Zylinder) bei Verlauf 408 dar. Eine Kolbenposition eines ersten Zylinders ist bei Verlauf 410 (gestrichelte Linie) gezeigt, eine Kolbenposition eines zweiten Zylinders ist bei Verlauf 412 (durchgezogene Linie) gezeigt, die Ausgabe eines Klopfsensors ist bei Verlauf 414 gezeigt und ein bordeigener Diagnose-(OBD-)Markierungszustand ist bei Verlauf 416 gezeigt. Für alle Vorstehenden gibt die horizontale Achse die Zeit wieder, wobei die Zeit entlang der horizontalen Achse von links nach rechts zunimmt. Die vertikale Achse stellt jeden beschrifteten Parameter dar. Bei den Verläufen 404 und 406 stellt die vertikale Achse dar, ob Verbrennungsmotorkraftstoffzufuhr und Laserzündung jeweils „ein“ (z. B. aktiv mit einer angelegten Spannung ungleich null betrieben) oder „aus“ (z. B. ausgeschaltet und nicht betrieben, wobei keine Spannung angelegt ist) sind. Bei Verlauf 416 stellt die vertikale Achse dar, ob eine Markierung, die Klopfsensorbeeinträchtigung angibt, gesetzt ist (wodurch angegeben wird, dass der Sensor beeinträchtigt ist) oder nicht (wodurch angegeben wird, dass der Sensor nicht beeinträchtigt ist). Bei den Verläufen 402 und 414 stellt die vertikale Achse jeweils einen Betrag der Zunahme oder Abnahme der Verbrennungsmotordrehzahl und Klopfsensorausgabe dar. Für die Verläufe 410 und 412 zeigt die vertikale Achse die Kolbenposition vom unteren Totpunkt („UT“) zum oberen Totpunkt („OT“). Für Verlauf 408 gibt die vertikale Achse eine Menge an Frühzündung (aufwärts relativ zu Referenz-MBT) oder Spätzündung (abwärts relativ zu Referenz-MBT) an.
  • Vor dem Zeitpunkt t1 wird der Verbrennungsmotor mit Kraftstoffzufuhr betrieben (Verlauf 404) und dreht sich bei einer Verbrennungsmotordrehzahl (Verlauf 402), die den Drehmomentbedarf erfüllt. Der Verbrennungsmotor arbeitet mit aktivierter Laserzündung (Verlauf 406) und Zündzeitpunkt im Wesentlichen bei oder ungefähr bei MBT (Verlauf 408). Wenn der Verbrennungsmotor gedreht (z. B. angelassen) wird, bewegt sich ein Kolben innerhalb jedes Zylinders des Verbrennungsmotors zwischen dem UT und OT. Zum Beispiel kann sich der Kolben bei jeder 360-Grad-Drehung der Kurbelwelle vom UT zum OT und zurück zum UT bewegen. Der Kolben eines ersten Zylinders (Verlauf 410) ist um 180 Grad zu einem zweiten Zylinder (Verlauf 412) phasenverschoben, sodass sich der Kolben des ersten Zylinders am OT befindet, wenn sich der Kolben des zweiten Zylinders am UT befindet (und umgekehrt). Bei dem Verbrennungsmotor kann es sich zum Beispiel um einen Vierzylinder-Reihenverbrennungsmotor handeln. Der Verbrennungsmotor klopft vorher bei t1 nicht, wie durch die Klopfsensorausgabe (Verlauf 414) unter dem Klopfschwellenwert 415 (gestrichelte Linie) angegeben. Entsprechend wird keine OBD-Markierung gesetzt (Verlauf 416).
  • Zum Zeitpunkt t1 initiiert die Steuerung als Reaktion auf Leerlaufstoppbedingungen (wie zum Beispiel auf Grundlage von Verbrennungsmotordrehzahl und -last bestimmt) einen Verbrennungsmotorleerlaufstoppbetrieb, wobei Verbrennungsmotorkraftstoffzufuhr und Laserzündung deaktiviert sind. Dies ermöglicht dem Verbrennungsmotor, damit zu beginnen, in den Ruhezustand zu laufen. Der Verbrennungsmotor ist mit zwei Klopfsensoren konfiguriert, einem ersten Klopfsensor, der an den ersten Zylinder gekoppelt ist, und einem zweiten Klopfsensor, der an den zweiten Zylinder gekoppelt ist. Bei t1, während der Verbrennungsmotor ausgeschaltet ist, kann bestimmt werden, dass eine Diagnose an dem ersten Klopfsensor gemäß der Routine aus 2 durchgeführt werden kann. Dazu wird zwischen t1 und t2, während sich der Verbrennungsmotor in den Ruhezustand dreht, das Verbrennungsmotorauslaufprofil eingestellt, sodass der Verbrennungsmotor mit dem ersten Zylinder abgedichtet an einer Position, an der sowohl das Einlassventil als auch das Auslassventil des Zylinders geschlossen sind, in den Ruhezustand kommt. Zum Beispiel wird der Verbrennungsmotor heruntergedreht, sodass der erste Zylinder am OT des Ausstoßtakts (Verlauf 410, gestrichelte Linie) geparkt ist, wenn der Verbrennungsmotor in den Ruhezustand kommt.
  • Nach dem Parken des ersten Zylinders in der ausgewählten Position wird zwischen t2 und t3 die Laserzündvorrichtung des ersten Zylinders mit einer hohen Leistungseinstellung betrieben. Indem die Laserzündvorrichtung zwischen t2 und t3 betrieben wird, wird Wärme in dem ersten Zylinder erzeugt. Da der erste Zylinder in einem abgedichteten Zustand geparkt ist, ist die erzeugte Wärme auch in dem ersten Zylinder eingeschlossen, wodurch bewirkt wird, dass die Temperatur in dem Zylinder steigt.
  • Bei t4 sind Verbrennungsmotorneustartbedingungen erfüllt, wie zum Beispiel aufgrund einer Erhöhung des Drehmomentbedarfs. Als Reaktion auf die Verbrennungsmotorneustartanforderung werden die Verbrennungsmotorkraftstoffzufuhr und Zündung wieder aufgenommen. Insbesondere wird bei dem Verbrennungsmotorneustart der erste Zylinder mit von MBT vorgezogenem Zündzeitpunkt betrieben (siehe Verlauf 408 zwischen t3 und t4), während übrige Verbrennungsmotorzylinder mit Zündzeitpunkt bei MBT betrieben werden (nicht gezeigt). Die Kombination aus eingeschlossener Wärme in dem ersten Zylinder mit Frühzündung bewirkt, dass in dem ersten Zylinder Klopfen induziert wird. Das Klopfen wird durch den ersten Klopfsensor erfasst, wie durch die Ausgabe des ersten Klopfsensors angegeben, die zwischen t3 und t4 den Schwellenwert 415 übersteigt. Als Reaktion auf Klopferfassung durch den Klopfsensor im Anschluss an das induzierte Klopfen wird bestimmt, dass der erste Klopfsensor funktionsfähig ist und es wird keine Markierung gesetzt.
  • Zwischen t4 und t5 wird der Verbrennungsmotorbetrieb fortgesetzt, bis bei t5 Leerlaufstoppbedingungen erneut erfüllt sind. Als Reaktion auf die Leerlaufstoppbedingungen initiiert die Steuerung einen weiteren Verbrennungsmotorleerlaufstoppbetrieb durch Deaktivieren von Verbrennungsmotorkraftstoffzufuhr und Laserzündung. Dies bewirkt, dass der Verbrennungsmotor damit beginnt, in den Ruhezustand zu laufen. Bei t5, während der Verbrennungsmotor ausgeschaltet ist, kann bestimmt werden, dass eine Diagnose an dem zweiten Klopfsensor gemäß der Routine aus 2 durchgeführt werden kann. Dazu wird zwischen t5 und t6, während sich der Verbrennungsmotor in den Ruhezustand dreht, das Verbrennungsmotorauslaufprofil eingestellt, sodass der Verbrennungsmotor mit dem zweiten Zylinder abgedichtet an einer Position, an der sowohl das Einlassventil als auch das Auslassventil des Zylinders geschlossen sind, in den Ruhezustand kommt. Zum Beispiel wird der Verbrennungsmotor heruntergedreht, sodass der zweite Zylinder am OT des Ausstoßtakts (Verlauf 412, durchgezogene Linie) geparkt ist, wenn der Verbrennungsmotor in den Ruhezustand kommt.
  • Nach dem Parken des zweiten Zylinders in der ausgewählten Position wird zwischen t6 und t7 die Laserzündvorrichtung des zweiten Zylinders mit einer hohen Leistungseinstellung betrieben. Indem die Laserzündvorrichtung zwischen t6 und t7 betrieben wird, wird Wärme in dem zweiten Zylinder generiert. Da der zweite Zylinder in einem abgedichteten Zustand geparkt ist, ist die erzeugte Wärme auch in dem zweiten Zylinder eingeschlossen, wodurch bewirkt wird, dass die Temperatur in dem Zylinder steigt.
  • Bei t7 sind Verbrennungsmotorneustartbedingungen erfüllt, wie zum Beispiel aufgrund einer Erhöhung des Drehmomentbedarfs. Als Reaktion auf die Verbrennungsmotorneustartanforderung werden die Verbrennungsmotorkraftstoffzufuhr und Zündung wieder aufgenommen. Insbesondere wird bei dem Verbrennungsmotorneustart der zweite Zylinder mit von MBT vorgezogenem Zündzeitpunkt betrieben (siehe Verlauf 408 nach t7), während übrige Verbrennungsmotorzylinder mit Zündzeitpunkt bei MBT betrieben werden (nicht gezeigt). Die Kombination aus eingeschlossener Wärme in dem zweiten Zylinder mit Frühzündung bewirkt, dass in dem zweiten Zylinder Klopfen induziert wird. Das induzierte Klopfen wird durch den zweiten Klopfsensor nicht erfasst, wie durch die Ausgabe des zweiten Klopfsensors angegeben, die nach t7 unter dem Schwellenwert 415 bleibt. Als Reaktion darauf, dass im Anschluss an das induzierte Klopfen durch den Klopfsensor kein Klopfen erfasst wird, wird bestimmt, dass der zweite Klopfsensor funktionsfähig ist und es wird eine Markierung gesetzt, die Beeinträchtigung des zweiten Klopfsensors angibt. Optional kann als Reaktion auf das Angeben von Beeinträchtigung eine Verbrennungsmotorlast beschränkt sein. Zum Beispiel kann eine maximal mögliche Drosselöffnung oder Luftladung, die in dem Verbrennungsmotor empfangen wird, begrenzt sein.
  • Auf diese Weise, wie in dem Beispiel aus 4 gezeigt, kann die Verbrennungsmotorsteuerung ein Laserzündsystem in einem Zylinder ohne Kraftstoffzufuhr betreiben, während sich der Verbrennungsmotor im Ruhezustand befindet, wobei der Zylinder in einer Position geparkt ist, in der jedes von einem Einlass- und einem Auslassventil geschlossen ist; den Verbrennungsmotor durch Wiederaufnahme der Kraftstoffzufuhr an den Zylinder mit vorgezogenem Zündzeitpunkt neustarten; und Klopfsensorbeeinträchtigung als Reaktion auf Klopfsensorausgabe im Anschluss an den Neustart, die niedriger als ein Schwellenwert ist, angeben. Ferner kann die Steuerung eine Ansaugluftladung reduzieren, um eine Verbrennungsmotorlast zu begrenzen, als Reaktion auf das Angeben von Klopfsensorbeeinträchtigung. Die Steuerung kann den Zylinder auf Grundlage einer Stelle des Zylinders relativ zu dem Klopfsensor an einem Verbrennungsmotorblock auswählen, wobei sich der ausgewählte Zylinder relativ zu übrigen Verbrennungsmotorzylindern näher an dem Klopfsensor befindet. In einem Beispiel beinhaltet die Zylinderposition ein Ende eines Ausstoßtakts des Zylinders innerhalb einer Region von negativer Überschneidung des Einlass- und Auslassventils. Die Steuerung kann Verbrennungsmotorkraftstoffzufuhr als Reaktion auf erfüllte Leerlaufstoppbedingungen deaktivieren und den Verbrennungsmotor ohne Kraftstoffzufuhr über einen elektrisch betätigten Motor in die Position drehen, in der das Auslassventil und das Einlassventil des Zylinders geschlossen sind, und dann die Verbrennungsmotordrehung über den Elektromotor deaktivieren. Das Betreiben des Laserzündsystems kann das Betreiben der Laserzündung bei einer Hochleistungseinstellung beinhalten, die zum Initiieren von Zylinderverbrennung verwendet wird. In einem Beispiel kann die Steuerung auch einen Grad an Frühzündung, der während des Neustartens angelegt wird, auf Grundlage von Verbrennungsmotortemperatur, wie zum Beispiel auf Grundlage von Zylinderkopftemperatur gefolgert, einstellen. In einem Beispiel wird Zündung um 5-10 Grad vorgezogen.
  • Auf diese Weise kann ein Verbrennungsmotorklopfsensor während eines Verbrennungsmotorneustarts diagnostiziert werden, indem in einem entsprechenden Verbrennungsmotorzylinder aktiv Klopfen induziert wird. Durch aktives Induzieren des Klopfens wird das Erfordernis reduziert, auf Verbrennungsmotorbetriebsbedingungen mit hoher Last zu warten, bei denen Verbrennungsmotorklopfen auftritt, wodurch ermöglicht wird, dass die Klopfsensordiagnose über eine breitere Spanne an Betriebsbedingungen angewandt wird. Durch Induzieren des Klopfens über laserzündungserzeugte Wärme über einen Leerlaufstopp und Frühzündung, die während eines anschließenden Neustarts angelegt wird, kann die Klopfsensordiagnose während Stadtfahrzyklen zuverlässig durchgeführt werden. Durch Nutzen einer vorhandenen Laserzündung, um Wärme in einem abgedichteten Verbrennungsmotorzylinder zu erzeugen, kann Klopfen durch vorhandene Verbrennungsmotorkomponenten induziert werden. Durch das Korrelieren von Änderungen der Klopfsensorausgabe mit aktiv induziertem Klopfen kann ein Klopfsensor zuverlässig diagnostiziert werden. Indem ein Klopfsensor rechtzeitig diagnostiziert wird, kann adaptive Spätzündung besser geplant werden, wodurch die Verbrennungsmotorkraftstoffeffizienz und die Verbrennungsmotorleistung verbessert werden. Zusätzlich können Auspuffemissionen verbessert werden und können bordeigene Diagnoseanforderungen besser erfüllt werden.
  • Ein beispielhaftes Verfahren für einen Verbrennungsmotor umfasst: Induzieren eines Klopfereignisses in einem Zylinder über Betrieb einer Laserzündvorrichtung; und Diagnostizieren eines Klopfsensors aufgrund von Klopfsensorausgabe im Anschluss an das induzierte Klopfereignis. In dem vorhergehenden Beispiel umfasst das Verfahren ferner zusätzlich oder optional das Auswählen des Zylinders auf Grundlage einer Position des Zylinders relativ zu einer Position des Klopfsensors an einem Verbrennungsmotorblock. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele beinhaltet das Auswählen zusätzlich oder optional das Auswählen des Zylinders, der dem Klopfsensor relativ zu übrigen Verbrennungsmotorzylindern am nächsten ist. In einem beliebigen oder allen der vorhergehende Beispiele beinhaltet das Diagnostizieren zusätzlich oder optional das Angeben von Klopfsensorbeeinträchtigung als Reaktion als eine Klopfsensorausgabe im Anschluss an das induzierte Klopfereignis, die niedriger als ein Schwellenwert ist. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele umfasst das Verfahren ferner zusätzlich oder optional als Reaktion auf das Angeben das Reduzieren einer Ansaugluftladung, um eine Verbrennungsmotorlast zu begrenzen. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele wird das Klopfereignis ferner zusätzlich oder optional über Anwendung von Frühzündung in dem Zylinder induziert. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele beinhaltet das Induzieren zusätzlich oder optional: während einer Verbrennungsmotorabschaltung das Drehen des Verbrennungsmotors in den Ruhezustand an einer Position, an der der Zylinder abgedichtet ist, wobei jedes von einem Einlass- und einem Auslassventil geschlossen ist; das Betreiben der Laserzündvorrichtung in dem abgedichteten Zylinder über eine Dauer, während sich der Verbrennungsmotor im Ruhezustand befindet, und während eines anschließenden Verbrennungsmotorneustarts das Wiederaufnehmen der Kraftstoffzufuhr an den Zylinder mit von MBT vorgezogenem Zündzeitpunkt des Zylinders. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele basiert zusätzlich oder optional die Dauer des Betreibens der Laserzündvorrichtung in dem Zylinder auf Zielzylindertemperatur und wobei eine Menge an Frühzündung, die auf den Zylinder angelegt wird, auf Verbrennungsmotortemperatur basiert. In beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele beinhaltet zusätzlich oder optional die Position, an der der Zylinder abgedichtet ist, einen oberen Totpunkt eines Ausstoßtaktes des Zylinders. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele beinhaltet zusätzlich oder optional das Drehen des Verbrennungsmotors in den Ruhezustand an einer Position, an der der Zylinder abgedichtet ist, das Einstellen eines Verbrennungsmotorauslaufdrehzahlprofils über einen Elektromotor, um den Zylinder in der abgedichteten Position zu parken, wenn sich der Verbrennungsmotor im Ruhezustand befindet.
  • Ein anderes beispielhaftes Verfahren umfasst: Betreiben eines Laserzündsystems in einem Zylinder ohne Kraftstoffzufuhr, während sich der Verbrennungsmotor im Ruhezustand befindet, wobei der Zylinder in einer Position geparkt ist, in der jedes von einem Einlass- und einem Auslassventil geschlossen ist; Neustarten des Verbrennungsmotors durch Wiederaufnahme der Kraftstoffzufuhr an den Zylinder mit vorgezogenem Zündzeitpunkt; und Angeben von Klopfsensorbeeinträchtigung als Reaktion auf Klopfsensorausgabe im Anschluss an den Neustart, die niedriger als ein Schwellenwert ist. In dem vorhergehenden Beispiel umfasst das Verfahren ferner zusätzlich oder optional das Reduzieren einer Ansaugluftladung, um eine Verbrennungsmotorlast zu begrenzen, als Reaktion auf das Angeben von Klopfsensorbeeinträchtigung. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele umfasst das Verfahren ferner zusätzlich oder optional das Auswählen des Zylinders auf Grundlage einer Stelle des Zylinders relativ zu dem Klopfsensor an einem Verbrennungsmotorblock, wobei sich der ausgewählte Zylinder relativ zu übrigen Verbrennungsmotorzylindern näher an dem Klopfsensor befindet. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele beinhaltet zusätzlich oder optional die Position ein Ende eines Ausstoßtakts des Zylinders innerhalb einer Region von negativer Überschneidung des Einlass- und Auslassventils. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele umfasst das Verfahren ferner zusätzlich oder optional das Deaktivieren von Verbrennungsmotorkraftstoffzufuhr als Reaktion auf erfüllte Leerlaufstoppbedingungen und das Drehen des Verbrennungsmotors ohne Kraftstoffzufuhr über einen elektrisch betätigten Motor in die Position, in der das Auslassventil und das Einlassventil des Zylinders geschlossen sind, und dann das Deaktivieren von Verbrennungsmotordrehung über den Elektromotor. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele beinhaltet zusätzlich oder optional das Betreiben des Laserzündsystems das Betreiben der Laserzündung bei einer Hochleistungseinstellung, die zum Initiieren von Zylinderverbrennung verwendet wird. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele umfasst das Verfahren ferner zusätzlich oder optional das Einstellen eines Grades der Frühzündung, der während des Neustarts angelegt wird, auf Grundlage von Zylinderkopftemperatur.
  • Ein anderes beispielhaftes Fahrzeugsystem umfasst: einen Verbrennungsmotor, der einen Zylinder beinhaltet, wobei der Zylinder eine Laserzündvorrichtung und eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung aufweist; einen Klopfsensor, der an einen Verbrennungsmotorblock gekoppelt ist; und eine Steuerung mit computerlesbaren Anweisungen, die für Folgendes in nicht flüchtigem Speicher gespeichert sind: Deaktivieren von Kraftstoff an einen Verbrennungsmotor und Drehen des Verbrennungsmotors in den Ruhezustand, wobei der Zylinder in einer Position geparkt ist, in der ein Einlass- und ein Auslassventil geschlossen sind; Betreiben der Laserzündvorrichtung, die an den Zylinder gekoppelt ist, um Zylindertemperatur über eine Schwellentemperatur anzuheben; Wiederaufnehmen der Kraftstoffzufuhr an den Verbrennungsmotor und Verbrennen von Kraftstoff in dem Zylinder mit einer Menge an vorgezogenem Zündzeitpunkt; und Angeben von Beeinträchtigung des Klopfsensors auf Grundlage von Sensorausgabe im Anschluss an die Wiederaufnahme. In dem vorhergehenden Beispiel ist zusätzlich oder optional der Zylinder einer aus einer Vielzahl von Verbrennungsmotorzylindern, und wobei die Steuerung ferner Anweisungen zum Auswählen des Zylinders aus der Vielzahl von Zylindern auf Grundlage einer Stelle des Zylinders relativ zu dem Klopfsensor an dem Verbrennungsmotorblock beinhaltet. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele beinhaltet zusätzlich oder optional die Position, an der der Zylinder geparkt ist, einen oberen Totpunkt eines Ausstoßtaktes des Zylinders.
  • Es ist anzumerken, dass die hierin enthaltenen beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Verbrennungsmotor- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hierin offenbarten Steuerverfahren und -routinen können als ausführbare Anweisungen in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert und durch das Steuersystem einschließlich der Steuerung in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Aktoren und sonstiger Verbrennungsmotorhardware ausgeführt werden. Die hierin beschriebenen konkreten Routinen können eine oder mehrere einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien, wie etwa ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen, darstellen. Demnach können verschiedene veranschaulichte Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen in der veranschaulichten Abfolge oder parallel durchgeführt oder in einigen Fällen weggelassen werden. Gleichermaßen ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht zwangsläufig erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hierin beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen zu erzielen, sondern wird vielmehr zur Erleichterung der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Eine/r oder mehrere der veranschaulichten Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen können je nach konkret eingesetzter Strategie wiederholt durchgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen grafisch Code darstellen, der in einen nichtflüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums in dem Verbrennungsmotorsteuersystem zu programmieren ist, wobei die beschriebenen Handlungen durch Ausführen der Anweisungen in einem System, das die verschiedenen Verbrennungsmotorhardwarekomponenten in Kombination mit der elektronischen Steuerung umfasst, ausgeführt werden.
  • Es versteht sich, dass die hierin offenbarten Konfigurationen und Routinen beispielhafter Natur sind und diese konkreten Ausführungsformen nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen sind, da zahlreiche Variationen möglich sind. Beispielsweise kann die vorstehende Technik auf V6-, 14-, 16-, V12-, 4-Zylinder-Boxer- und andere Verbrennungsmotorarten angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung beinhaltet alle neuartigen und nicht naheliegenden Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und sonstige hier offenbarte Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften.
  • Die folgenden Patentansprüche heben bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen besonders hervor, die als neuartig und nicht naheliegend betrachtet werden. Diese Patentansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder das Äquivalent davon beziehen. Derartige Patentansprüche sollten so verstanden werden, dass sie die Einbeziehung eines oder mehrerer derartiger Elemente beinhalten und zwei oder mehr derartige Elemente weder erfordern noch ausschließen. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Änderung der vorliegenden Patentansprüche oder durch Einreichung neuer Patentansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Derartige Patentansprüche werden unabhängig davon, ob sie im Vergleich zu den ursprünglichen Patentansprüchen einen weiteren, engeren, gleichen oder anderen Umfang aufweisen, ebenfalls als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung eingeschlossen betrachtet.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren für einen Verbrennungsmotor das Induzieren eines Klopfereignisses in einem Zylinder über Betrieb einer Laserzündvorrichtung; und das Diagnostizieren eines Klopfsensors aufgrund von Klopfsensorausgabe im Anschluss an das induzierte Klopfereignis.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner durch das Auswählen des Zylinders auf Grundlage einer Position des Zylinders relativ zu einer Position des Klopfsensors an einem Verbrennungsmotorblock gekennzeichnet.
  • Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Auswählen das Auswählen des Zylinders, der dem Klopfsensor relativ zu übrigen Verbrennungsmotorzylindern am nächsten ist.
  • Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Diagnostizieren das Angeben von Klopfsensorbeeinträchtigung als Reaktion als eine Klopfsensorausgabe im Anschluss an das induzierte Klopfereignis, die niedriger als ein Schwellenwert ist.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner dadurch gekennzeichnet, dass als Reaktion auf das Angeben eine Ansaugluftladung reduziert wird, um eine Verbrennungsmotorlast zu begrenzen.
  • Gemäß einer Ausführungsform wird das Klopfereignis ferner über Anwendung von Frühzündung in dem Zylinder induziert.
  • Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Induzieren: während einer Verbrennungsmotorabschaltung das Drehen des Verbrennungsmotors in den Ruhezustand an einer Position, an der der Zylinder abgedichtet ist, wobei jedes von einem Einlass- und einem Auslassventil geschlossen ist; das Betreiben der Laserzündvorrichtung in dem abgedichteten Zylinder über eine Dauer, während sich der Verbrennungsmotor im Ruhezustand befindet, und während eines anschließenden Verbrennungsmotorneustarts das Wiederaufnehmen der Kraftstoffzufuhr an den Zylinder mit von MBT vorgezogenem Zündzeitpunkt des Zylinders.
  • Gemäß einer Ausführungsform basiert die Dauer des Betreibens der Laserzündvorrichtung in dem Zylinder auf Zielzylindertemperatur und wobei eine Menge an Frühzündung, die auf den Zylinder angelegt wird, auf Verbrennungsmotortemperatur basiert.
  • Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die Position, an der der Zylinder abgedichtet ist, einen oberen Totpunkt eines Ausstoßtaktes des Zylinders.
  • Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Drehen des Verbrennungsmotors in den Ruhezustand an einer Position, an der der Zylinder abgedichtet ist, das Einstellen eines Verbrennungsmotorauslaufdrehzahlprofils über einen Elektromotor, um den Zylinder in der abgedichteten Position zu parken, wenn sich der Verbrennungsmotor im Ruhezustand befindet.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren das Betreiben eines Laserzündsystems in einem Zylinder ohne Kraftstoffzufuhr, während sich der Verbrennungsmotor im Ruhezustand befindet, wobei der Zylinder in einer Position geparkt ist, in der jedes von einem Einlass- und einem Auslassventil geschlossen ist; das Neustarten des Verbrennungsmotors durch Wiederaufnahme der Kraftstoffzufuhr an den Zylinder mit vorgezogenem Zündzeitpunkt; und das Angeben von Klopfsensorbeeinträchtigung als Reaktion auf Klopfsensorausgabe im Anschluss an den Neustart, die niedriger als ein Schwellenwert ist.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner dadurch gekennzeichnet, dass eine Ansaugluftladung als Reaktion auf das Angeben von Klopfsensorbeeinträchtigung reduziert wird, um eine Verbrennungsmotorlast zu begrenzen.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner durch das Auswählen des Zylinders auf Grundlage einer Stelle des Zylinders relativ zu dem Klopfsensor an einem Verbrennungsmotorblock gekennzeichnet, wobei sich der ausgewählte Zylinder relativ zu übrigen Verbrennungsmotorzylindern näher an dem Klopfsensor befindet.
  • Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die Position ein Ende eines Ausstoßtakts des Zylinders innerhalb einer Region von negativer Überschneidung des Einlass- und Auslassventils.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner durch das Deaktivieren von Verbrennungsmotorkraftstoffzufuhr als Reaktion auf erfüllte Leerlaufstoppbedingungen und das Drehen des Verbrennungsmotors ohne Kraftstoffzufuhr über einen elektrisch betätigten Motor in die Position, in der das Auslassventil und das Einlassventil des Zylinders geschlossen sind, und dann das Deaktivieren von Verbrennungsmotordrehung über den Elektromotor gekennzeichnet.
  • Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Betreiben des Laserzündsystems das Betreiben der Laserzündung bei einer Hochleistungseinstellung, die zum Initiieren von Zylinderverbrennung verwendet wird.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner durch das Einstellen eines Grades an Frühzündung, der während des Neustarts auf Grundlage von Zylinderkopftemperatur angelegt wird, gekennzeichnet.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Fahrzeugsystem bereitgestellt, aufweisend einen Verbrennungsmotor, der einen Zylinder beinhaltet, wobei der Zylinder eine Laserzündvorrichtung und eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung aufweist; einen Klopfsensor, der an einen Verbrennungsmotorblock gekoppelt ist; und eine Steuerung mit computerlesbaren Anweisungen, die für Folgendes in nicht flüchtigem Speicher gespeichert sind: Deaktivieren von Kraftstoff an einen Verbrennungsmotor und Drehen des Verbrennungsmotors in den Ruhezustand, wobei der Zylinder in einer Position geparkt ist, in der ein Einlass- und ein Auslassventil geschlossen sind; Betreiben der Laserzündvorrichtung, die an den Zylinder gekoppelt ist, um Zylindertemperatur über eine Schwellentemperatur anzuheben; Wiederaufnehmen der Kraftstoffzufuhr an den Verbrennungsmotor und Verbrennen von Kraftstoff in dem Zylinder mit einer Menge an vorgezogenem Zündzeitpunkt; und Angeben von Beeinträchtigung des Klopfsensors auf Grundlage von Sensorausgabe im Anschluss an die Wiederaufnahme.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist der Zylinder einer aus einer Vielzahl von Verbrennungsmotorzylindern, und wobei die Steuerung ferner Anweisungen zum Auswählen des Zylinders aus der Vielzahl von Zylindern auf Grundlage einer Stelle des Zylinders relativ zu dem Klopfsensor an dem Verbrennungsmotorblock beinhaltet.
  • Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die Position, an der der Zylinder geparkt ist, einen oberen Totpunkt eines Ausstoßtaktes des Zylinders.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 3054134 A1 [0003]
    • US 7562558 [0003]

Claims (13)

  1. Verfahren für einen Verbrennungsmotor, umfassend: Induzieren eines Klopfereignisses in einem Zylinder über Betrieb einer Laserzündvorrichtung; und Diagnostizieren eines Klopfsensors aufgrund von Klopfsensorausgabe im Anschluss an das induzierte Klopfereignis.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend das Auswählen des Zylinders auf Grundlage einer Position des Zylinders relativ zu einer Position des Klopfsensors an einem Verbrennungsmotorblock.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Auswählen das Auswählen des Zylinders beinhaltet, der dem Klopfsensor relativ zu übrigen Verbrennungsmotorzylindern am nächsten ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Diagnostizieren das Angeben von Klopfsensorbeeinträchtigung als Reaktion als eine Klopfsensorausgabe im Anschluss an das induzierte Klopfereignis, die niedriger als ein Schwellenwert ist, beinhaltet.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, ferner umfassend als Reaktion auf das Angeben das Reduzieren einer Ansaugluftladung, um eine Verbrennungsmotorlast zu begrenzen.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Klopfereignis ferner über Anwendung von Frühzündung in dem Zylinder induziert wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Induzieren Folgendes beinhaltet: während einer Verbrennungsmotorabschaltung das Drehen des Verbrennungsmotors in den Ruhezustand an einer Position, an der der Zylinder abgedichtet ist, wobei jedes von einem Einlass- und einem Auslassventil geschlossen ist; Betreiben der Laserzündvorrichtung im abgedichteten Zylinder für eine Dauer, während sich der Verbrennungsmotor im Ruhezustand befindet, und während eines anschließenden Verbrennungsmotorneustarts das Wiederaufnehmen der Kraftstoffzufuhr an den Zylinder mit von MBT vorgezogenem Zündzeitpunkt des Zylinders.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Dauer des Betreibens der Laserzündvorrichtung in dem Zylinder auf Zielzylindertemperatur basiert und wobei eine Menge an Frühzündung, die auf den Zylinder angelegt wird, auf Verbrennungsmotortemperatur basiert.
  9. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Position, an der der Zylinder abgedichtet ist, einen oberen Totpunkt eines Ausstoßtaktes des Zylinders beinhaltet.
  10. Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Drehen des Verbrennungsmotors in den Ruhezustand an einer Position, an der der Zylinder abgedichtet ist, das Einstellen eines Verbrennungsmotorauslaufdrehzahlprofils über einen Elektromotor beinhaltet, um den Zylinder in der abgedichteten Position zu parken, wenn sich der Verbrennungsmotor im Ruhezustand befindet.
  11. Fahrzeugsystem, umfassend: einen Verbrennungsmotor, der einen Zylinder beinhaltet, wobei der Zylinder eine Laserzündvorrichtung und eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung aufweist; einen Klopfsensor, der an einen Verbrennungsmotorblock gekoppelt ist; und eine Steuerung mit in einem nichtflüchtigen Speicher gespeicherten computerlesbaren Anweisungen zum: Deaktivieren von Kraftstoff an einen Verbrennungsmotor und Drehen des Verbrennungsmotors mit dem Zylinder, der in einer Position geparkt ist, in der ein Einlass- und ein Auslassventil geschlossen sind; Betreiben der Laserzündvorrichtung, die an den Zylinder gekoppelt ist, um Zylindertemperatur über eine Schwellentemperatur anzuheben; Wiederaufnahmen der Kraftstoffzufuhr an den Verbrennungsmotor und Verbrennen von Kraftstoff in dem Zylinder mit einer Menge an vorgezogenem Zündzeitpunkt; und Angeben von Beeinträchtigung des Klopfsensors auf Grundlage von Sensorausgabe im Anschluss an die Wiederaufnahme.
  12. System nach Anspruch 11, wobei der Zylinder einer aus einer Vielzahl von Verbrennungsmotorzylindern ist und wobei die Steuerung ferner Anweisungen zum Auswählen des Zylinders aus der Vielzahl von Zylindern auf Grundlage einer Stelle des Zylinders relativ zu dem Klopfsensor an dem Verbrennungsmotorblock beinhaltet.
  13. System nach Anspruch 11, wobei die Position, an der der Zylinder geparkt ist, einen oberen Totpunkt eines Ausstoßtaktes des Zylinders beinhaltet.
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