DE112009001425T5

DE112009001425T5 - Kraftstoffsystemdiagnose durch Analyse des Motorkurbelwellen-Drehzahlsignals

Info

Publication number: DE112009001425T5
Application number: DE112009001425T
Authority: DE
Inventors: Yue-Yun Troy Wang; Ibrahim Macomb Haskara; Chol-Bum M. Rochester Kweon; Frederic Anton Troy Matekunas; Paul Anthony Clinton Township Battiston
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2008-06-16
Filing date: 2009-06-03
Publication date: 2011-05-19
Anticipated expiration: 2029-06-04
Also published as: WO2010005651A3; WO2010005651A2; US7832259B2; CN102066731A; DE112009001425B4; CN102066731B; US20090312932A1

Abstract

Verfahren zum Diagnostizieren der Verbrennung innerhalb eines Verbrennungsmotors, der eine Kurbelwelle und eine Mehrzahl von Verbrennungskammern enthält, wobei das Verfahren umfasst:
Überwachen der Kurbelwellen-Winkelgeschwindigkeit;
Erzeugen eines Verbrennungsphaseneinstellungswerts für eine Verbrennungskammer auf der Grundlage der Kurbelwellen-Winkelgeschwindigkeit;
Vergleichen des Verbrennungsphaseneinstellungswerts mit einem erwarteten Verbrennungsphaseneinstellungswert auf der Grundlage eines vorgegebenen Einspritzbeginn-Kurbelwinkels; und
Identifizieren von Verbrennungsphaseneinstellungsdifferenzen, die größer als eine zulässige Verbrennungsphaseneinstellungsdifferenz sind, auf der Grundlage des Vergleichs.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Offenbarung bezieht sich auf den Betrieb und auf die Steuerung von Verbrennungsmotoren einschließlich Kompressionszündungsmotoren.
HINTERGRUND
Die Aussagen in diesem Abschnitt bieten lediglich Hintergrundinformationen in Bezug auf die vorliegende Offenbarung und brauchen keinen Stand der Technik zu bilden.
Die Verbrennungszeiteinstellung oder -phaseneinstellung ist nutzbar für die Diagnose von Problemen in dem Verbrennungsprozess. Für einen normalen Verbrennungsprozess, der unter einem bestimmten Satz von Parametern betrieben wird, ist die Verbrennungsphaseneinstellung bis innerhalb eines kleinen Bereichs vorhersagbar. Verbrennungszyklen, die von diesem kleinen Bereich abweichen, zeigen an, dass Bedingungen innerhalb der Verbrennungskammer außerhalb der erwarteten Parameter liegen. Die Analyse von Verbrennungszyklen kann auf eine Anzahl von Arten ausgeführt werden.
Bekannte Verfahren zum Bewerten der Verbrennungsphaseneinstellung stützen sich auf die Schätzung der Verbrennungswärme, auf die durch die Verbrennung verrichtete Arbeit und auf andere reaktive Metriken. Diese Verfahren überprüfen historische Daten und reagieren auf Trends oder angesammelte Datenpunkte in den Verbrennungsdaten. Allerdings arbeiten Kompressionszündungsmotoren und andere Motorsteuerschemata über weite Motorbedingungen. Um die Betreiberanforderungen für Leistung und Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu erfüllen und die Emissionsanforderungen einzuhalten, sind eine wirksame und rechtzeitige Steuerung einschließlich Kraftstoffsteuerung, Kraftstoffanpassung, Ladungszündungs-Zeiteinstellungssteuerung, Abgasrückführungssteuerung (AGR-Steuerung) notwendig. Darüber hinaus gibt es viel Streuung einschließlich derjenigen in Bezug auf: Komponenten, z. B. Kraftstoffeinspritzeinrichtungen; Systeme, z. B. Kraftstoffleitung und -drücke; Betriebsbedingungen, z. B. Umgebungsdrücke und Temperaturen; und Kraftstoffe, z. B. Cetanzahl und Alkoholgehalt. Die Streuung der Verbrennung beeinflusst die Wärmefreisetzung und die Arbeitsabgabe von den einzelnen Zylindern, was zu nicht optimaler Leistung des Motors führt. Ein Maß für die Verbrennungsstreuung auf der Grundlage der Echtzeitmotorleistung wäre wertvoll für die Diagnose einer Instabilität des Verbrennungsprozesses und würde Informationen liefern, die nutzbar wären, um Zeitdauern ineffizienten Betriebs oder des Betriebs mit hoher Emission zu verringern.
Es sind Verfahren zur Verarbeitung komplexer oder verrauschter Signale und zu deren Reduzierung auf Nutzinformationen bekannt. Ein solches Verfahren umfasst die Spektralanalyse durch schnelle Fourier-Transformationen (FFT). FFTs reduzieren ein periodisches oder sich wiederholendes Signal auf eine Summe harmonischer Signale, die nutzbar sind, um das Signal in die Komponenten seines Frequenzspektrums zu transformieren. Wenn die Komponenten des Signals identifiziert worden sind, können sie analysiert werden und können dem Signal Informationen entnommen werden.
Eine Änderung der Motorleistung kann in der Kurbelwellendrehzahl sichtbar sein. Es ist eine Vielzahl von Verfahren für die Messung der Kurbelwellendrehzahl bekannt. Ein Verfahren nutzt eine Erfassungsvorrichtung in nächster Nähe einer rotierenden Ausgangswelle des Motors. In diesen bekannten Ausführungsformen kann die Ausgangswelle mit einer Messzahnradvorrichtung ausgestattet sein, die in einer Weise indiziert ist, die genaue Messungen der Winkelgeschwindigkeit der rotierenden Ausgangswelle ermöglicht. Zum Beispiel nutzt eine bekannte Ausführungsform ein Metallrad mit erhöhten Indikatoren zusammen mit einem magnetisch empfindlichen Sensor, wobei ein Indexabschnitt des Rads absichtlich ohne die erhöhten Indikatoren gelassen ist, sodass Anzeigewerte von dem Magnetsensor den rotierenden Durchgang der erhöhten Indikatoren deutlich messen, wobei ein Zwischenraum in dem Datenstrom den Durchgang des Indexabschnitts angibt. Allerdings sind für die Messung der Drehzahl einer rotierenden Welle viele Verfahren bekannt.
Ein System, das Signale wie etwa Winkelgeschwindigkeitsanzeigewerte von einer rotierenden Ausgangswelle, die Informationen bezüglich der Verbrennung enthalten, in Komponenten transformieren kann, die die Verbrennungszeiteinstellung in Echtzeit beschreiben, wäre nutzbar für die Steuerung sensibler Motorsteuerschemata und für die Erhöhung des Motorwirkungsgrads, der Kraftstoffwirtschaftlichkeit und der Emissionssteuerung.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Verbrennungsmotor enthält eine Kurbelwelle und eine Mehrzahl von Verbrennungskammern. Ein Verfahren zum Diagnostizieren der Verbrennung innerhalb des Motors umfasst das Überwachen der Kurbelwellen-Winkelgeschwindigkeit und das Erzeugen eines Verbrennungsphaseneinstellungswerts für eine Verbrennungskammer auf der Grundlage der Kurbelwellen-Winkelgeschwindigkeit. Der Verbrennungsphaseneinstellungswert wird mit einem erwarteten Verbrennungsphaseneinstellungswert verglichen, der auf einem vorgegebenen Einspritzbeginn-Kurbelwinkel beruht, wobei auf der Grundlage des Vergleichs Verbrennungsphaseneinstellungsdifferenzen größer als eine zulässige Verbrennungsphaseneinstellungsdifferenz identifiziert werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es werden nun eine oder mehrere Ausführungsformen beispielhaft mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
1 eine Schnittansicht eines Verbrennungsmotors ist, die in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform der Offenbarung konfiguriert ist;
2 ein schematisches Diagramm eines Antriebsstrangsystems ist, das eine Kurbelwellendrehzahl-Erfassungsbaueinheit in Übereinstimmung mit der Offenbarung nutzt;
3 ein schematisches Diagramm einer Kurbelwellendrehzahl-Erfassungsbaueinheit, eines Kurbelsensors und eines Steuermoduls in Übereinstimmung mit der Offenbarung ist;
4 eine graphische Darstellung beispielhafter Kurbelwellendrehzahlen ist, die während einer Reihe von Verbrennungszyklen innerhalb eines Mehrzylindermotors in Übereinstimmung mit der Offenbarung beobachtbar sind;
5 eine graphische Darstellung einer beispielhaften Verbrennungsphaseneinstellungs-Kalibrierungskurve ist, die SOI-Kurbelwinkel, resultierende Verbrennungsphaseneinstellungswerte und ein beispielhaftes Verfahren zum Bewerten der gemessenen Verbrennungsphaseneinstellungswerte in Übereinstimmung mit der Offenbarung zeigt; und
6 eine graphische Darstellung einer beispielhaften Verbrennungsphaseneinstellungs-Kalibrierungskurve ist, die SOI-Kurbelwinkel, resultierende Verbrennungsphaseneinstellungswerte und ein beispielhaftes Verfahren zum Bewerten der gemessenen SOI-Zeiteinstellungs-Kurbelwinkel in Übereinstimmung mit der Offenbarung zeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Nun anhand der Zeichnung, in der die Darstellungen nur zur Veranschaulichung bestimmter beispielhafter Ausführungsformen und nicht zu deren Beschränkung dienen, ist 1 ein schematisches Diagramm, das einen Verbrennungsmotor 10, ein Steuermodul 5 und ein Abgasnachbehandlungssystem 15 zeigt, die in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Offenbarung konstruiert sind. Der beispielhafte Motor umfasst einen Mehrzylinder-Direkteinspritzungs-Kompressionszündungs-Verbrennungsmotor, der hin- und hergehende Kolben 22 aufweist, die an einer Kurbelwelle 24 befestigt und in Zylindern 20, die Verbrennungskammern 34 mit variablen Volumen definieren, beweglich sind. Die Kurbelwelle 24 ist an einem Fahrzeuggetriebe und -endantrieb funktional befestigt, um dazu in Ansprechen auf eine Betreiber-Drehmomentanforderung (TO_REQ) ein Traktionsdrehmoment zu liefern. Der Motor nutzt vorzugsweise einen Viertaktbetrieb, wobei jeder Motorverbrennungszyklus 720 Grad Winkeldrehung der Kurbelwelle 24, geteilt in vier 180-Grad-Phasen (Ansaugen-Verdichtung-Arbeit-Ausstoß), umfasst, die die hin- und hergehende Bewegung des Kolbens 22 in dem Motorzylinder 20 beschreiben. An der Kurbelwelle ist ein Mehrzahn-Kurbelmesszahnrad 26 befestigt und dreht sich damit. Der Motor enthält Erfassungsvorrichtungen zum Überwachen des Motorbetriebs und Aktuatoren, die den Motorbetrieb steuern. Die Erfassungsvorrichtungen und die Aktuatoren sind signaltechnisch oder funktional mit dem Steuermodul 5 verbunden.
Der Motor umfasst vorzugsweise einen Direkteinspritzungs-Viertakt-Verbrennungsmotor, der eine Verbrennungskammer mit variablem Volumen enthält, die durch den Kolben, der innerhalb des Zylinders zwischen dem oberen Totpunkt und dem unteren Totpunkt hin- und hergeht, und durch einen Zylinderkopf, der ein Einlassventil und ein Auslassventil umfasst, definiert ist. Der Kolben geht in wiederholten Zyklen hin und her, wobei jeder Zyklus einen Ansaug-, einen Verdichtungs-, einen Arbeits- und einen Ausstoßtakt umfasst.
Vorzugsweise weist der Motor ein Luft/Kraftstoff-Betriebsregime auf, das primär mager gegenüber der Stöchiometrie ist. Der Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet versteht, dass Aspekte der Offenbarung auf andere Motorkonfigurationen, die hauptsächlich mager gegenüber der Stöchiometrie arbeiten, z. B. auf Fremdzündungs-Magermotoren, anwendbar sind. Während des normalen Betriebs des Kompressionszündungsmotors findet während jedes Motorzyklus, wenn eine Kraftstoffladung in die Verbrennungskammer eingespritzt wird, ein Verbrennungsereignis statt, um mit der Einlassluft die Zylinderladung zu bilden. Die Ladung wird nachfolgend durch die Wirkung der Verdichtung davon während des Verdichtungstakts verbrannt.
Der Motor ist für den Betrieb über einen weiten Bereich von Temperaturen, Zylinderladung (Luft, Kraftstoff und AGR) und Einspritzereignissen ausgelegt. Die hier beschriebenen Verfahren sind besonders für den Betrieb mit Direkteinspritzungs-Kompressionszündungsmotoren geeignet, die mager gegenüber der Stöchiometrie arbeiten, um Parameter zu bestimmen, die in jeder der Verbrennungskammern während des andauernden Betriebs mit der Wärmefreisetzung korrelieren. Die Verfahren sind ferner auf andere Motorkonfigurationen einschließlich Fremdzündungsmotoren, einschließlich jener, die für die Verwendung von Strategien der homogenen Kompressionszündung (HCCI-Strategien) ausgelegt sind, anwendbar. Die Verfahren sind auf Systeme anwendbar, die mehrere Kraftstoffeinspritzereignisse pro Zylinder pro Motorzyklus nutzen, z. B. auf ein System, das eine Voreinspritzung für die Kraftstoffreformierung, ein Haupteinspritzereignis für die Motorleistung und, wenn anwendbar, ein Kraftstoffeinspritzereignis nach der Verbrennung für das Nachbehandlungsmanagement, von denen jedes den Zylinderdruck beeinflusst, nutzt.
An dem Motor oder in seiner Nähe sind Erfassungsvorrichtungen eingebaut, um physikalische Eigenschaften zu überwachen und Signale zu erzeugen, die mit Motor- und Umgebungsparametern korrelierbar sind. Die Erfassungsvorrichtungen enthalten einen Kurbelwellendrehsensor, der einen Kurbelsensor 44 zum Überwachen der Kurbelwellendrehzahl (RPM) über Erfassungskanten an den Zähnen des Kurbelrads 26 umfasst. Der Kurbelsensor ist bekannt und kann z. B. einen Hall-Effekt-Sensor, einen induktiven Sensor oder einen magnetoresistiven Sensor umfassen. Die Signalausgabe von dem Kurbelsensor 44 (RPM) wird in das Steuermodul 5 eingegeben. Es gibt einen Verbrennungsdrucksensor 30, der eine Druckerfassungsvorrichtung umfasst, die zum Überwachen des Zylinderdrucks (COMB_PR) ausgelegt ist. Der Verbrennungsdrucksensor 30 umfasst vorzugsweise eine unterbrechungsfreie Vorrichtung, die einen Kraftaufnehmer umfasst, der einen ringförmigen Querschnitt aufweist, der so ausgelegt ist, dass er bei einer Öffnung für eine Glühkerze 28 in den Zylinder eingebaut wird. Der Verbrennungsdrucksensor 30 wird in Verbindung mit der Glühkerze 28 eingebaut, wobei der Verbrennungsdruck mechanisch über die Glühkerze auf den Sensor 30 übertragen wird. Das Ausgangssignal COMB_PR des Erfassungselements des Sensors 30 ist proportional zum Zylinderdruck. Das Erfassungselement des Sensors 30 umfasst eine piezokeramische oder andere Vorrichtung, die an sich anpassbar ist. Andere Erfassungsvorrichtungen enthalten vorzugsweise einen Krümmerdrucksensor zum Überwachen des Krümmerdrucks (MAP) und des Umgebungsluftdrucks (BARO), einen Luftmassenströmungssensor zum Überwachen der Einlassluftmassenströmung (MAF) und der Einlasslufttemperatur (T_IN) und einen Kühlmittelsensor 35 (COOLANT). Das System kann einen Abgassensor (nicht gezeigt) zum Überwachen der Zustände eines oder mehrerer Abgasparameter, z. B. Temperatur, Luft/Kraftstoff-Verhältnis und Bestandteile, enthalten. Der Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet versteht, dass es andere Erfassungsvorrichtungen und -verfahren für die Steuerung und Diagnose geben kann. Die Betreibereingabe in Form der Betreiber-Drehmomentanforderung, TO_REQ, wird üblicherweise über ein Fahrpedal und ein Bremspedal u. a. Vorrichtungen erhalten. Vorzugsweise ist der Motor mit anderen Sensoren (nicht gezeigt) für die Überwachung des Betriebs und für die Systemsteuerung ausgestattet. Jede der Erfassungsvorrichtungen ist signaltechnisch mit dem Steuermodul 5 verbunden, um Signalinformationen zu liefern, die durch das Steuermodul in Informationen umgewandelt werden, die repräsentativ für die jeweiligen überwachten Parameter sind. Selbstverständlich ist diese Konfiguration veranschaulichend, nicht einschränkend, einschließlich dessen, dass die verschiedenen Erfassungsvorrichtungen durch funktional äquivalente Vorrichtungen und Algorithmen ersetzbar sind.
Die Aktuatoren sind an dem Motor eingebaut und werden durch das Steuermodul 5 in Ansprechen auf Betreibereingaben gesteuert, um verschiedene Leistungsziele zu verwirklichen. Die Aktuatoren enthalten eine elektronisch gesteuerte Drosselklappenvorrichtung, die die Drosselklappenöffnung auf eine angewiesene Eingabe (ETC) steuert, und eine Mehrzahl von Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 12 für die Direkteinspritzung von Kraftstoff in jede der Verbrennungskammern in Ansprechen auf eine angewiesene Eingabe (INJ_PW), von denen alle in Ansprechen auf die Betreiber-Drehmomentanforderung (TO_REQ) gesteuert werden. Es gibt ein Abgasrückführungsventil 32 und einen Kühler (nicht gezeigt), die in Ansprechen auf ein Steuersignal (AGR) von dem Steuermodul die Strömung von von außen zurückgeführtem Abgas zu dem Motoreinlass steuern. Die Glühkerze 28 umfasst eine bekannte, in jede der Verbrennungskammern eingebaute Vorrichtung, die für die Verwendung mit dem Verbrennungsdrucksensor 30 ausgelegt ist.
Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 12 ist ein Element eines Kraftstoffeinspritzsystems, das eine Mehrzahl von Hochdruck-Kraftstoffeinspritzvorrichtungen umfasst, die jeweils für die Direkteinspritzung einer Kraftstoffladung, die eine Masse Kraftstoff umfasst, in eine der Verbrennungskammern in Ansprechen auf das angewiesene Signal INJ_PW von dem Steuermodul ausgelegt sind. Jeder der Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 12 wird Druckkraftstoff von einem Kraftstoffverteilungssystem (nicht gezeigt) zugeführt und jede weist Betriebseigenschaften einschließlich einer minimalen Impulsbreite und eines zugeordneten minimalen steuerbaren Kraftstoffdurchflusses und eines maximalen Kraftstoffdurchflusses auf.
Der Motor kann mit einem steuerbaren Ventiltrieb ausgestattet sein, der zum Einstellen der Öffnungen und Schließungen des Einlass- und des Auslassventils jedes der Zylinder einschließlich einer oder mehrerer der Ventilzeiteinstellung, -phaseneinstellung (d. h. Zeiteinstellung relativ zum Kurbelwinkel und zur Kolbenposition) und des Betrags des Hubs der Ventilöffnungen betreibbar ist. Ein beispielhaftes System enthält eine variable Nockenphaseneinstellung, die auf Kompressionszündungsmotoren, Fremdzündungsmotoren und Motoren mit homogener Kompressionszündung anwendbar ist.
Das Steuermodul 5 enthält vorzugsweise einen oder mehrere Universaldigitalcomputer, die allgemein einen Mikroprozessor oder eine Zentraleinheit, Speichermedien, die nichtflüchtigen Speicher einschließlich Nur-Lese-Speicher (ROM) und elektrisch programmierbarem Nur-Lese-Speicher (EPROM) umfassen, Direktzugriffsspeicher (RAM), einen schnellen Taktgeber, Analog-Digital-(A/D-) und Digital-Analog-(D/A-)Schaltungen und Eingabe/Ausgabe-Schaltungen und -Vorrichtungen (E/A) und geeignete Signalaufbereitungs- und -Pufferschaltungen umfassen. Das Steuermodul weist einen Satz von Steueralgorithmen auf, die residente Programmanweisungen und Kalibrierungen umfassen, die in dem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind und ausgeführt werden, um die jeweiligen Funktionen jedes Computers bereitzustellen. Die Algorithmen werden üblicherweise während voreingestellter Schleifenzyklen ausgeführt, sodass jeder Algorithmus in jedem Schleifenzyklus wenigstens einmal ausgeführt wird. Die Algorithmen werden durch die Zentraleinheit ausgeführt und sind zum Überwachen von Eingaben von den obenerwähnten Erfassungsvorrichtungen und zum Ausführen von Steuer- und Diagnoseroutinen zum Steuern des Betriebs der Aktuatoren unter Verwendung voreingestellter Kalibrierungen betreibbar. Die Schleifenzyklen werden während des andauernden Motor- und Fahrzeugbetriebs üblicherweise in regelmäßigen Intervallen, z. B. alle 3,125, 6,25, 12,5, 25 und 100 Millisekunden, ausgeführt. Alternativ können Algorithmen in Ansprechen auf das Auftreten eines Ereignisses ausgeführt werden. Ereignisgestützte Algorithmen und der ereignisgestützte Motorbetrieb enthalten die Drucküberwachung von dem Verbrennungssensor 30, wobei entsprechend jedem an dem Kurbelrad 26 vorbeigehenden Zahn Messwerte genommen werden. Wenn das Kurbelrad ein 60X-2X-Rad umfasst, findet somit die Verbrennungserfassung alle sechs Grad der Kurbeiwellendrehung statt, wobei ein Zahn und Messwert für jeden Kolben einer Kurbeleinstellung bei 0 TDC entspricht.
Das Steuermodul 5 führt darin gespeicherten algorithmischen Code aus, um die obenerwähnten Aktuatoren zum Steuern des Motorbetriebs einschließlich der Drosselklappenposition, der Kraftstoffeinspritzmasse und -zeiteinstellung, der AGR-Ventil-Position zum Steuern der Strömung des zurückgeführten Abgases, des Glühkerzenbetriebs und der Steuerung der Einlass- und/oder Auslassventil-Zeiteinstellung, der Einlass- und/oder Auslassventil-Phaseneinstellung und an damit ausgestatteten Systemen des Einlass- und/oder Auslassventilhubs zu steuern. Das Steuermodul ist für den Empfang von Eingangssignalen von dem Betreiber (z. B. eine Fahrpedalposition und eine Bremspedalposition) zum Bestimmen der Betreiber-Drehmomentanforderung TO_REQ und von den Sensoren, die die Motordrehzahl (RPM) und die Einlasslufttemperatur (T_IN) und die Kühlmitteltemperatur und andere Umgebungsbedingungen angeben, ausgelegt.
In 2 ist nun ein Antriebsstrangsystem 8 dargestellt, das in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Offenbarung konstruiert worden ist. Das Antriebsstrangsystem 8 enthält einen Motor 10, eine Kurbelwelle 24, eine Getriebebaueinheit 40, eine Kurbelwellendrehzahl-Erfassungsbaueinheit 50, einen Kurbelsensor 44 und eine Ausgangswelle 90. Die Kurbelwelle 24 ist eine Komponente des Motors 10, die so wirkt, dass sie Leistung von der hin- und hergehenden Translationsbewegung des Kolbens in dem Motor auf eine rotierende Ausgangswelle überführt. Ferner enthält diese Ausführungsform der Offenbarung eine Kurbelwellendrehzahl-Erfassungsbaueinheit 50, die sich in einer Linie zwischen dem Motor 10 und der Getriebebaueinheit 40 befindet; allerdings sollte gewürdigt werden, dass die Kurbelwellendrehzahl-Erfassungsbaueinheit 50 durch irgendeine Vorrichtung, die die Drehposition der Kurbelwelle 24 quantifizieren kann, oder durch irgendeinen befestigten Abschnitt des Endantriebs, der die Motordrehgeschwindigkeit quantifizieren kann, ersetzt werden kann. Der Kurbelsensor 44 ist in der Weise bei der Kurbelwellendrehzahl-Erfassungsbaueinheit 50 positioniert, dass der Kurbelsensor 44 Drehdaten in Bezug auf die Position der Kurbelwelle 24 messen kann. Das Steuermodul 5 steht in Kommunikation mit dem Kurbelsensor 44, um irgendwelche durch den Kurbelsensor 44 gesammelten Daten zu erheben.
3 zeigt die Wechselwirkung zwischen der Kurbelwellendrehzahl-Erfassungsbaueinheit 50, dem Kurbelsensor 44 und dem Steuermodul 5 in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform der Offenbarung. Das Steuermodul 5 kann einen Datenprozessor enthalten oder kann einfach eine Verbindung zu einem Anschluss enthalten, durch den Daten durch eine Vorrichtung außerhalb des Systems erhoben werden können. In dieser besonderen Ausführungsform erzeugt irgendeine Drehung der Kurbelwelle 24 eine im Wesentlichen angepasste oder proportionale Drehung des Kurbelrads 26.
Der Kurbelsensor 44 tritt mit dem Kurbelrad 26 in der Weise in Wechselwirkung, dass der Kurbelsensor 44 Daten hinsichtlich der Drehung des Kurbelrads 26 sammeln kann. Eine bekannte Ausführungsform des Kurbelrads 26 veranschaulicht die Verwendung einer Mehrzahl erhöhter Indikatoren eines Messzahnrads in Verbindung mit einem magnetischen Kurbelsensor 44. Wie im Gebiet bekannt ist, können magnetische Sensoren verwendet werden, um eine Änderung der Metallmasse zu erfassen, die sich in der Nähe des Sensors befindet. Während sich das Rad dreht, erzeugt jeder einzelne erhöhte Indikator im Kurbelsensor 44 einen Impuls, wobei dieser Impuls zum Steuermodul 5 weitergeleitet wird. In einer bekannten Ausführungsform enthält das Kurbelrad 26 einen leeren Abschnitt, wo keine Indikationen zu finden sind. Der leere Abschnitt wirkt als ein Drehindex, sodass irgendeine nachfolgende Verarbeitung der erhobenen Daten zwischen bestimmten Impulsen unterscheiden kann. Wie oben erwähnt wurde, ist die Kurbelwellendrehzahl-Erfassungsbaueinheit 50 in der Weise mit der Kurbelwelle 24 verbunden, dass irgendeine Drehung der Kurbelwelle 24 eine im Wesentlichen angepasste oder proportionale Drehung des Kurbelrads 26 erzeugt. In einer bekannten Ausführungsform enthält das Kurbelrad 26 der Kurbelwellendrehzahl-Erfassungsbaueinheit 50 einen leeren Abschnitt, der damit korreliert, dass ein Indexzylinder des Motors 10 in der oberen Totpunktposition ist. Während sich das Kurbelrad 26 an dem leeren Abschnitt vorbeidreht, können die Motorsteuermerkmale die Zeit von Motorfunktionen zu nachfolgenden Drehungsanzeigewerten relativ zu der bekannten Position des leeren Abschnitts und somit zu der oberen Totpunktposition des Indexzylinders des Motors messen. Funktionen, die zu bekannten Zylinderorten kalibriert werden können, enthalten die Ventilzeiteinstellung, die Zündfunkenzeiteinstellung und die Kraftstoffeinspritzungs-Zeiteinstellung. Obgleich die bevorzugte Ausführungsform unter Nutzung erhöhter Indikatoren beschrieben ist, könnten viele verschiedene Formen der Angabe, einschließlich Vertiefungen anstelle der erhöhten Indikatoren, Kerben, die anstelle der erhöhten Indikatoren ausgeschnitten sind, optisch erkennbare Streifen oder andere Muster oder irgendeine andere Form der Angabe, die in einen Datenstrom von einem rotierenden Rad oder von einer rotierenden Welle umgesetzt werden kann, verwendet werden.
Da die Zeiteinstellung eines Indexzylinders mit dem Kurbelrad 26 korreliert werden kann, trifft dies auch auf die Zeiteinstellung der verbleibenden Zylinder zu. In Verbindung mit einzelnen erhöhten Indikatoren kann eine Mehrzahl von Kurbelwellenpositionen verwendet werden und mit der bekannten Zeiteinstellung der mehreren Zylinder des Motors 10 korreliert werden. Auf diese Weise kann die Kurbelwellendrehzahl-Erfassungsbaueinheit 50 bei der Steuerung von Motorfunktionen von Zylinder zu Zylinder verwendet werden.
Die innerhalb des Motors stattfindende Verbrennung ist schwierig direkt zu überwachen. Sensoren können die Kraftstoffströmung und die Luftströmung in den Zylinder erfassen und messen, ein Sensor kann eine bestimmte Spannung überwachen, die an eine Zündkerze angelegt wird, Eingangswerte wie etwa ein programmierter Beginn der Einspritzung (SOI) oder eine programmierte Zündzeiteinstellung können bekannt sein oder ein Prozessor kann eine Summe von Informationen sammeln, die zum Erzeugen einer Kompressionszündung notwendige Bedingungen vorhersagen würden.
Allerdings sind diese Messwerte und Datenpunkte [engl.: ”data point”] zusammen lediglich prädiktiv für die Verbrennung und messen keine tatsächlichen Verbrennungsergebnisse. Wie oben erwähnt wurde, sind Verfahren für die Messung der Kurbelwellendrehzahl bekannt. In der oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsform ist an der Kurbelwelle ein Mehrzahn-Kurbelrad 26 befestigt und dreht sich damit. Von dem Kurbelrad 26 an das Steuermodul 5 gelieferte Signale bieten ausführliche Informationen über die an einem Kolben innerhalb jedes Zylinders des Motors befestigte Kurbelwelle. Wie oben erwähnt wurde, ändert sich die Kurbelwellendrehzahl im Ergebnis der Verbrennungszyklen und der zugeordneten Arbeitstakte innerhalb des Motors. Kleine Änderungen des Verbrennungszyklus innerhalb eines einzelnen Zylinders verändern die Beschleunigung des Kolbens, wobei sie die Kurbelwellendrehzahl beeinflussen, die in dem vom Steuermodul 5 empfangenen Signal sichtbar ist. Zum Beispiel kann eine teilweise Zylinderfehlzündung zu einem Verbrennungszyklus mit verzögerter Zeiteinstellung führen. Diese verzögerte Zeiteinstellung führt zu einer messbaren Änderung der Kurbelwellendrehzahl im Vergleich zu einer erwarteten Kurbelwellendrehzahl. Somit enthält die Kurbelwellendrehzahl direkte Informationen, die die Verbrennungszyklen beschreiben, einschließlich Verbrennungsphaseneinstellungsinformationen. Die Verbrennung einer bekannten Ladung mit einer bekannten Zeiteinstellung unter bekannten Bedingungen erzeugt innerhalb des Zylinders ein vorhersagbares Ergebnis. Kurbelwellendrehzahlen können auf der Grundlage des Verständnisses des Verbrennungsprozesses und der Wirkungen verschiedener Eingaben auf die Verbrennungsphaseneinstellung analysiert werden, um die Verbrennung innerhalb eines bestimmten Zylinders zu bewerten. Durch Schätzen des Zustands des Verbrennungsprozesses für einen Zylinder und Vergleichen des Zustands mit erwarteten Zylinderanzeigewerten können Zylinder hinsichtlich Störungen, Fehlzündungen oder ineffizientem Betrieb bewertet werden. Solche Bewertungen können besonders wichtig sein in Motoren, die unter homogener Kompressionszündung (HCCI), unter Kompressionszündung, wie sie etwa in Dieselanwendungen implementiert wird, oder in anderen Selbstzündungsschemata arbeiten, da Schwankungen der Zylinderbedingungen Bedingungen stören können, die notwendig sind, um eine effiziente und geordnete Selbstzündung zu erzeugen, die zum Ableiten der Vorteile der Effizienz, der Kraftstoffwirtschaftlichkeit und niedriger Emissionen, die in einem richtig fungierenden Motor evident sind, notwendig ist.
Sensoranzeigewerte, die sich auf den Kurbelwellenbetrieb beziehen, enthalten Informationen, die sich direkt auf die innerhalb der Verbrennungskammer stattfindende Verbrennung beziehen. Während jeder Zylinder zündet, treibt der Arbeitstakt des Kolbens die Kurbelwelle an, erhöht die Kurbelwellendrehzahl oder erzeugt eine Winkelbeschleunigung. Wenn kein Arbeitstakt an den Kolben des Motors arbeitet, verlangsamt sich die Kurbelwelle im Ergebnis von Verlusten, die Reibung, Belastung usw. zugeordnet sind. Stationäre Durchschnitts-Motordrehzahlbedingungen, bei denen die Nettodurchschnittsdrehzahl der Kurbelwelle über eine Zeitdauer konstant bleibt, beschreiben eine Situation, in der durch die Arbeitstakte verursachte Zunahmen der Drehzahl an außerhalb der Arbeitstakte erfahrene Verringerungen der Drehzahl angepasst sind. In einem idealen theoretischen Modell des Motors könnte somit die Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle in einem stetigen Auf- und Ab-Muster profiliert werden, das mit den innerhalb des Motors stattfinden Verbrennungszyklen zusammenfällt. Allerdings sind Motoren komplexe Mechanismen und enthalten Kurbelwellendrehzahlanzeigewerte außer einem Maß für die Verbrennungszyklen eine Vielzahl von Kurbelwellendrehzahloszillationen aus anderen Quellen. 4 veranschaulicht Kurbelwellendrehzahlanzeigewerte von einem Kurbelwellendrehzahlsensor in einem beispielhaften Achtzylindermotor in Übereinstimmung mit der Offenbarung. Wie in der graphischen Darstellung der Daten zu sehen ist, kann ein insgesamt zyklisches Auf- und Ab-Muster identifiziert werden. Dieses Gesamtmuster ist den obenerwähnten Wirkungen der Verbrennungszyklen innerhalb des Motors zugeordnet. Die durch die ruckartigen Auf- und Ab-Muster in dem Gesamtschwingungsmuster angegebenen kleinen Fluktuationen in der graphischen Darstellung repräsentieren Oszillationen, die durch andere Kräfte als die Arbeitstakte verursacht sind. Im Gebiet gibt es eine Anzahl von Verfahren zum Filtern verrauschter Daten in Nutzinformationen. Zum Beispiel sind schnelle Fourier-Transformationen (FFTs) im Gebiet gut bekannte mathematische Verfahren. Ein als Spektralanalyse bekanntes FFT-Verfahren analysiert ein komplexes Signal und trennt das Signal in seine Komponententeile, die als eine Summe harmonischer Komponenten dargestellt werden können. Die Spektralanalyse eines durch f(θ) dargestellten Kurbelwellendrehzahlsignals kann wie folgt dargestellt werden: FFT(f(θ)) = A₀ + (A₁sin(ω₀θ + ϕ₁)) + (A₂sin(2ω₀θ + ϕ₂)) + ... + (A_Nsin(Nω₀θ + ϕ_N)) (1)
Jede Komponente N des Signals f(θ) repräsentiert eine periodische Eingabe in die Drehzahl der Kurbelwelle, wobei jedes zunehmende Inkrement von N Signale mit höherer Frequenz enthält. Die experimentelle Analyse hat gezeigt, dass die Drehzahloszillation, die durch die Verbrennung und dadurch, dass sich der Kolben über die verschiedenen Phasen des Verbrennungszyklus bewegt, verursacht wird, dazu neigt, die harmonische Komponente mit der niedrigsten Frequenz zu sein. Durch Isolation dieses Signals der ersten harmonischen Komponente können Kurbelwellendrehzahloszillationen wegen der Verbrennung gemessen und bewertet werden. Wie im Gebiet bekannt ist, liefern FFTs Informationen hinsichtlich des Betrags und der Phase jeder identifizierten harmonischen Komponente, die als der ϕ-Term in jeder harmonischen Komponente der obigen Gleichung erfasst wird. Der Winkel der ersten harmonischen Komponente oder ϕ₁ ist somit der dominante Term, der die Verbrennungsphaseneinstellungs-Informationen nachführt. Durch Analysieren der Komponente der FFT-Ausgabe, die sich auf die der Verbrennung zuzuschreibende Kurbelwellendrehzahl bezieht, können die Phaseneinstellungsinformationen dieser Komponente quantifiziert und entweder mit der erwarteten Phaseneinstellung oder mit der Phaseneinstellung anderer Zylinder verglichen werden. Dieser Vergleich ermöglicht, dass die gemessenen Phaseneinstellungswerte bewertet werden und dass eine Warnung angegeben wird, falls die Differenz größer als eine Schwellenphaseneinstellungsdifferenz ist, die Verbrennungsprobleme in diesem Zylinder angibt.
Die durch FFTs analysierten Signale würden am effizientesten geschätzt, wenn das Eingangssignal im stationären Zustand ist. Übergangseffekte eines sich ändernden Eingangssignals können in den ausgeführten Schätzungen Fehler erzeugen. Obgleich Verfahren zum Kompensieren der Effekte von Übergangseingangssignalen bekannt sind, werden die hier offenbarten Verfahren am besten entweder unter Leerlauf- oder stationären Durchschnitts-Motordrehzahlbedingungen ausgeführt, in denen die Wirkungen von Übergangsvorgängen im Wesentlichen beseitigt sind. Ein bekanntes Verfahren zum Ausführen des Tests in einer akzeptabel stationären Testzeitdauer ist es, in einem Testintervall Abtastwerte zu nehmen und einen Algorithmus innerhalb des Steuermoduls zu nutzen, um die Testdaten als während einer stationären Zeitdauer des Motorbetriebs genommen entweder gültig zu setzen oder für untauglich zu erklären.
Obgleich die Testdaten vorzugsweise beim Leerlauf- oder stationären Motorbetrieb genommen werden, sollte angemerkt werden, dass die aus diesen Analysen abgeleiteten Informationen von komplexen Algorithmen oder Motormodellen genutzt werden können, um eine genauere Motorsteuerung über verschiedene Bereiche des Motorbetriebs zu bewirken. Falls z. B. Tests und Analyse im Leerlauf zeigen, dass der Zylinder Nummer vier eine teilweise verstopfte Einspritzeinrichtung aufweist, könnte die Kraftstoffeinspritzzeiteinstellung für diesen Zylinder über durchgehende verschiedene Betriebsbereiche geändert werden, um das wahrgenommene Problem zu kompensieren.
5 veranschaulicht eine Kalibrierungskurve, die SOI-Werte gegenüber resultierenden erwarteten Kurbelwellendrehzahl-Phaseneinstellungswerten in Übereinstimmung mit der Offenbarung zeigt. Eine solche Kurve kann experimentell, empirisch, prädiktiv, durch Modellierung oder durch andere Techniken, die angemessen sind, um den Motorbetrieb genau vorherzusagen, entwickelt werden, wobei von demselben Motor für jeden Zylinder und für verschiedene Motoreinstellungen, -bedingungen oder -betriebsbereiche eine Vielzahl von Kalibrierungskurven verwendet werden könnten. Für irgendeinen gewählten SOI-Kurbelwinkelwert sind Punkte dargestellt, die erwartete Kurbelwellendrehzahl-Phaseneinstellungswerte ergeben. Diese Kalibrierungskurve ist nutzbar im Zusammenwirken mit einer definierten Toleranz, um zu beurteilen, ob die gemessene Kurbelwellendrehzahl-Phaseneinstellung für einen gewählten oder programmierten SOI-Wert in dem Motorcontroller für den gegenwärtigen Verbrennungszyklus innerhalb normaler Betriebstoleranzen liegt.
In Übereinstimmung mit der Offenbarung können verschiedene Ausführungsformen von Vergleichen von Anzeigewerten mit erwarteten Werten zur Bewertung der Verbrennungsphaseneinstellung ausgeführt werden. Unter Nutzung der in den Graphen aus 5 dargestellten Motorkalibrierungsdaten können verschiedene Ausführungsformen von Vergleichen von Messwerten mit erwarteten Werten ausgeführt werden. Die betrachteten Verfahren enthalten das Festsetzen entweder der SOI-Zeiteinstellung oder der Verbrennungsphaseneinstellung und das Bewerten der Anzeigewerte des anderen Terms gegenüber den aus dem Graphen erwarteten Werten. In der in 5 gezeigten beispielhaften Kurve ist ein Vergleich definiert, wobei ein gewählter SOI-Zeiteinstellungs-Kurbelwinkel aus dem Betrieb des Motors gemessen wird, in diesem beispielhaften Graphen z. B. 9,5 Grad. Unter Verwendung der Kalibrierungskurve wird ein gewählter Verbrennungsphaseneinstellungswert geschätzt und mit einem gemessenen Verbrennungsphaseneinstellungswert verglichen, der aus der Analyse der Kurbelwellendrehzahldaten erfasst wird. Aus der Kalibrierungskurve in diesem beispielhaften Graphen wird ein gewählter Verbrennungsphaseneinstellungswert von minus 120,8 geschätzt. Die Analyse der Kurbelwellendrehzahldaten hat einen gemessenen Verbrennungsphaseneinstellungswert von minus 124,8 geliefert. Eine zulässige Verbrennungsphaseneinstellungsdifferenz für diese SOI-Zeiteinstellung ist als plus 0,6 und minus 0,9 definiert. Der gewählte Verbrennungsphaseneinstellungswert wird mit dem gemessenen Verbrennungsphaseneinstellungswert verglichen und dann, wenn sich der gemessene Verbrennungsphaseneinstellungswert um mehr als die zulässige Differenz von dem gewählten Verbrennungsphaseneinstellungswert unterscheidet, wird eine Warnung erzeugt. In diesem beispielhaften Graphen unterscheidet sich der gemessene Verbrennungsphaseneinstellungswert um mehr als die zulässige Differenz von dem gewählten Verbrennungsphaseneinstellungswert, sodass eine Warnungsangabe angemessen ist. Die zulässige Verbrennungsphaseneinstellungsdifferenz kann positiv und negativ derselbe Wert sein, oder wie in diesem beispielhaften Graphen können sich die Werte für größere und kleinere Werte als der erwartete Verbrennungsphaseneinstellungswert unterscheiden. Außerdem können für verschiedene SOI-Zeiteinstellungsbereiche oder spezifische Werte verschiedene zulässige Verbrennungsphaseneinstellungsdifferenzen definiert werden. Außerdem können die zulässigen Verbrennungsphaseneinstellungsdifferenzen auf der Grundlage anderer Motorbedingungen oder gemessener Parameter modulieren. Zum Beispiel kann ein Motor, der unter funkengestützter Zündung arbeitet, andere zulässige Verbrennungsphaseneinstellungsdifferenzen als ein Motor haben, der unter Kompressionszündung arbeitet. Wie in 5 können die zulässigen Verbrennungsphaseneinstellungs-Differenzwerte zusammen über verschiedene SOI-Zeiteinstellungs-Kurbelwinkel als ein Band von Diagnoseschwellenwerten beschrieben werden.
Zum Wählen der zulässigen Verbrennungsphaseneinstellungs-Differenzwerte werden viele Faktoren genutzt. Der Bereich zulässiger Werte muss groß genug sein, um die normale Abweichung der Verbrennungsphaseneinstellung, die sich aus normalen Schwankungen des Motorbetriebs ergibt, die sich aus sich ändernden Bedingungen wie etwa Temperatur, Kraftstofftyp, Fahrzeugwartungshistorie und Änderungen der Drosselklappeneinstellung oder der Fahrzeugbelastung ergeben, zulassen. Allerdings muss der Bereich zulässiger Werte klein genug sein, um erhebliche Zylinderstörungen zu identifizieren. Obgleich Tests vorzugsweise beim Leerlauf- oder stationären Motorbetrieb ausgeführt werden, kann die Verwendung in Übergangsbedingungen durch Addieren eines Multiplizierers oder durch Anwenden eines Algorithmus auf die zulässigen Verbrennungsphaseneinstellungs-Differenzwerte ausgeführt werden, um bei dem Übergang erwartete Änderungen zu berücksichtigen. Falls z. B. bekannt ist, dass die Beschleunigung durch eine bestimmte Zunahme der Gaseinstellung in einer bestimmten Zone des Motorbetriebs eine bestimmte SOI-Zeiteinstellung anweist, könnte die Erwartung, dass der Motor aufgrund der gegenwärtigen Bedingungen, der historischen Fahrergewohnheiten (z. B., ob der Fahrer an einem bestimmten Punkt auf der Straße häufig beschleunigt), GPS-Informationen usw. in dieser Zone arbeitet, dazu verwendet werden, die zulässigen Verbrennungsphaseneinstellungs-Differenzwerte zur Kompensation einzustellen. Der Bereich zulässiger Verbrennungsphaseneinstellungs-Differenzwerte in irgendeinem genutzten Verfahren unterscheidet sich von Anwendung zu Anwendung und kann experimentell, empirisch, prädiktiv, durch Modellierung oder durch andere Techniken, die zum genauen Vorhersagen des Motorbetriebs angemessen sind, bestimmt werden.
Wie oben erwähnt wurde, kann die obenerwähnte Methodik des Wählens eines SOI-Zeiteinstellungs-Kurbelwinkels und des Vergleichens von Verbrennungsphaseneinstellungswerten umgekehrt werden und kann ein gewählter oder eingestellter SOI-Zeiteinstellungs-Kurbelwinkel mit einem gemessenen oder geplanten SOI-Zeiteinstellungs-Kurbelwinkel verglichen werden. Anhand von 6 wird ein gewählter SOI-Zeiteinstellungs-Kurbelwinkel in Übereinstimmung mit den gegenwärtigen Motoreinstellungen definiert. Aus der Analyse der Kurbelwellendrehzahldaten wird ein gemessener Verbrennungsphaseneinstellungswert erfasst. Aus diesem gemessenen Verbrennungsphaseneinstellungswert wird auf der Grundlage der Kalibrierungskurve ein gemessener SOI-Zeiteinstellungs-Kurbelwinkel entwickelt. Der gewählte SOI-Zeiteinstellungs-Kurbelwinkel wird mit dem gemessenen SOI-Zeiteinstellungs-Kurbelwinkel verglichen und dann, wenn sich der gemessene SOI-Zeiteinstellungs-Kurbelwinkel um mehr als eine zulässige Differenz von dem gewählten SOI-Zeiteinstellungs-Kurbelwinkel unterscheidet, eine Warnung erzeugt. In dem beispielhaften Graphen aus 6 ist ein gewählter SOI-Zeiteinstellungs-Kurbelwinkel bei 9,5 Grad definiert. Ein gemessener Verbrennungsphaseneinstellungswert wird bei minus 124,8 erfasst. Dieser gemessene Verbrennungsphaseneinstellungswert liefert einen gemessenen SOI-Zeiteinstellungs-Kurbelwinkel von minus drei Grad. Eine zulässige SOI-Zeiteinstellungsdifferenz ist bei plus und minus 3,5 Grad definiert. In diesem beispielhaften Graphen unterscheidet sich der gemessene SOI-Zeiteinstellungs-Kurbelwinkel von dem gewählten SOI-Zeiteinstellungs-Kurbelwinkel um mehr als die zulässige Differenz, sodass eine Warnungsangabe angebracht ist. Wie oben hinsichtlich der zulässigen Verbrennungsphaseneinstellungsdifferenz diskutiert ist, kann die zulässige SOI-Zeiteinstellungsdifferenz von Anwendung zu Anwendung und über verschiedene Betriebsbereiche und Betriebsbedingungen variieren und soll nicht auf die hier dargestellten spezifischen Ausführungsformen beschränkt sein.
Die wegen eines identifizierten Verbrennungsproblems oder fehlerhafter Zylinderbedingungen ausgegebenen Warnungen können verschiedene Formen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, einer Warnlichtangabe, eines hörbaren Tons oder einer hörbaren Nachricht, einer Anzeige auf einer Fahrerschnittstellenvorrichtung oder einer über ein Kommunikationsnetz weitergeleiteten Nachricht, annehmen. Alternativ könnten Fehlermeldungen oder Störungslisten, die nicht für kritisch gehalten werden, zur Durchsicht durch das Wartungspersonal in einer Speicherablagevorrichtung aufgezeichnet werden, die vorzugsweise kommunikationstechnisch mit dem obenerwähnten Steuermodul 5 verbunden oder einteilig damit ist, ohne den Fahrer zu warnen.
Die Offenbarung hat bestimmte bevorzugte Ausführungsformen und Änderungen daran beschrieben. Weitere Änderungen und Abwandlungen können Anderen beim Lesen und Verstehen der Beschreibung einfallen. Somit soll die Offenbarung nicht auf die besondere Ausführungsform (die besonderen Ausführungsformen), die als die für die Ausführung dieser Offenbarung am besten betrachtete Art offenbart ist (sind), beschränkt sein, sondern soll die Offenbarung alle Ausführungsformen, die im Umfang der beigefügten Ansprüche liegen, enthalten.
Zusammenfassung
Die Verbrennung innerhalb eines Verbrennungsmotors wird diagnostiziert und enthält das Überwachen der Kurbelwellen-Winkelgeschwindigkeit und das Erzeugen eines Verbrennungsphaseneinstellungswerts für eine Verbrennungskammer auf der Grundlage der Kurbelwellen-Winkelgeschwindigkeit. Der Verbrennungsphaseneinstellungswert wird mit einem erwarteten Verbrennungsphaseneinstellungswert verglichen, der auf einem vorgegebenen Einspritzbeginn-Kurbelwinkels beruht, wobei auf der Grundlage des Vergleichs Verbrennungsphaseneinstellungsdifferenzen identifiziert werden, die größer als eine zulässige Verbrennungsphaseneinstellungsdifferenz sind.

Claims

Verfahren zum Diagnostizieren der Verbrennung innerhalb eines Verbrennungsmotors, der eine Kurbelwelle und eine Mehrzahl von Verbrennungskammern enthält, wobei das Verfahren umfasst: Überwachen der Kurbelwellen-Winkelgeschwindigkeit; Erzeugen eines Verbrennungsphaseneinstellungswerts für eine Verbrennungskammer auf der Grundlage der Kurbelwellen-Winkelgeschwindigkeit; Vergleichen des Verbrennungsphaseneinstellungswerts mit einem erwarteten Verbrennungsphaseneinstellungswert auf der Grundlage eines vorgegebenen Einspritzbeginn-Kurbelwinkels; und Identifizieren von Verbrennungsphaseneinstellungsdifferenzen, die größer als eine zulässige Verbrennungsphaseneinstellungsdifferenz sind, auf der Grundlage des Vergleichs.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Erzeugen eines Verbrennungsphaseneinstellungswerts eine schnelle Fourier-Transformation der Kurbelwellen-Winkelgeschwindigkeit umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Erzeugen eines Verbrennungsphaseneinstellungswerts das Nutzen der schnellen Fourier-Transformation zum Identifizieren einer Signalform, die eine einem Verbrennungszyklus zugeordnete erste harmonische Signalform enthält, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Überwachen der Kurbelwellen-Winkelgeschwindigkeit das Überwachen der Kurbelwellen-Winkelgeschwindigkeit während Motorleerlaufbedingungen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Überwachen der Kurbelwellen-Winkelgeschwindigkeit das Überwachen der Kurbelwellen-Winkelgeschwindigkeit während stationärer Durchschnitts-Motordrehzahlbedingungen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Überwachen der Kurbelwellen-Winkelgeschwindigkeit während stationärer Durchschnitts-Motordrehzahlbedingungen das Überwachen der Kurbelwellen-Winkelgeschwindigkeit in einem Testintervall und das Gültigsetzen des Testintervalls als stationäre Durchschnitts-Motordrehzahlbedingungen umfasst.
Verfahren zum Diagnostizieren der Verbrennung innerhalb eines Verbrennungsmotors, der eine Kurbelwelle und eine Mehrzahl von Verbrennungskammern enthält, wobei das Verfahren umfasst: Überwachen der Kurbelwellen-Winkelgeschwindigkeit; Erzeugen eines Verbrennungsphaseneinstellungswerts für eine Verbrennungskammer auf der Grundlage der Kurbelwellen-Winkelgeschwindigkeit; Schätzen eines Einspritzbeginn-Kurbelwinkels auf der Grundlage des Verbrennungsphaseneinstellungswerts; Vergleichen des Einspritzbeginn-Kurbelwinkels mit einem vorgegebenen Einspritzbeginn-Kurbelwinkel; und Identifizieren von Differenzen des Einspritzbeginn-Kurbelwinkels, die größer als eine zulässige Differenz des Einspritzbeginn-Kurbelwinkels sind, auf der Grundlage des Vergleichs.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Erzeugen eines Verbrennungsphaseneinstellungswerts für eine Verbrennungskammer auf der Grundlage der Kurbelwellen-Winkelgeschwindigkeit das Nutzen einer schnellen Fourier-Transformation zum Identifizieren einer Signalform, die eine einem Verbrennungszyklus zugeordnete erste harmonische Signalform umfasst, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Überwachen der Kurbelwellen-Winkelgeschwindigkeit das Überwachen der Kurbelwellen-Winkelgeschwindigkeit während Motorleerlaufbedingungen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Überwachen der Kurbelwellen-Winkelgeschwindigkeit das Überwachen der Kurbelwellen-Winkelgeschwindigkeit während stationärer Durchschnitts-Motordrehzahlbedingungen umfasst.
Vorrichtung zum Diagnostizieren der Verbrennung innerhalb eines Motors, wobei die Vorrichtung umfasst: einen Motor, der eine Verbrennungskammer mit variablem Volumen enthält, die durch einen Kolben, der innerhalb eines Zylinders zwischen einem oberen Totpunkt und einem unteren Totpunkt hin- und hergeht, und durch einen Zylinderkopf definiert ist; einen Motordrehzahlsensor, der Motordrehzahldaten erzeugt, die die Kurbelwellen-Winkelgeschwindigkeit umfassen; und ein Steuermodul, das konfiguriert ist zum: Überwachen der Motordrehzahldaten, Erzeugen eines Verbrennungsphaseneinstellungswerts für den Zylinder auf der Grundlage der Motordrehzahldaten, Vergleichen des Verbrennungsphaseneinstellungswerts mit einem erwarteten Verbrennungsphaseneinstellungswert auf der Grundlage eines vorgegebenen Einspritzbeginn-Kurbelwinkels, und Identifizieren von Verbrennungsphaseneinstellungswert-Differenzen, die größer als eine zulässige Verbrennungsphaseneinstellungswert-Differenz sind, auf der Grundlage des Vergleichs.
Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei der Motor einen Direkteinspritzungsmotor umfasst, der mager gegenüber der Stöchiometrie arbeitet.
Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei das Steuermodul eine schnelle Fourier-Transformation der Motordrehzahldaten nutzt, um den gemessenen Verbrennungsphaseneinstellungswert zu erzeugen.
Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Motordrehzahldaten mit einer schnellen Fourier-Transformation bearbeitet werden, um eine Signalform zu identifizieren, die eine einem Verbrennungszyklus zugeordnete erste harmonische Signalform umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei das Überwachen der Motordrehzahldaten durch das Steuermodul das Analysieren der Motordrehzahldaten zum Identifizieren eines Intervalls des Leerlaufbetriebs umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei das Überwachen der Motordrehzahldaten durch das Steuermodul das Analysieren der Motordrehzahldaten zum Identifizieren eines Intervalls stationärer Durchschnitts-Motordrehzahlbedingungen umfasst.