DE112009001445B4

DE112009001445B4 - Kraftstoffsystem-Einspritzzeiteinstellungsdiagnose durch Analysieren des Zylinderdrucksignals

Info

Publication number: DE112009001445B4
Application number: DE112009001445.3T
Authority: DE
Inventors: Yue-Yun Wang; Ibrahim Haskara; Chol-bum M. Kweon; Frederic Anton Matekunas; Paul Anthony 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: 2018-07-26
Anticipated expiration: 2029-06-04
Also published as: DE112009001445T5; CN102066722B; US7878048B2; WO2010005650A3; WO2010005650A2; US20090312931A1; CN102066722A

Abstract

Verfahren (100) zum Diagnostizieren der Verbrennung innerhalb eines mager gegenüber der Stöchiometrie und in einem Kompressionszündungsbereich betreibbaren Motors (10), der einen Zylinder (20) enthält, der eine Verbrennungskammer (34) mit variablem Volumen aufweist, die durch einen Kolben (22), der zwischen einem oberem Totpunkt und einem unterem Totpunkt hin- und hergeht, und durch einen Zylinderkopf definiert ist, wobei das Verfahren (100) umfasst:Überwachen des Drucks (108) von dem Zylinder (20) während eines Verbrennungszyklus;Erzeugen eines gemessenen Verbrennungsphaseneinstellungswerts (ϕ) für den Zylinder (20) bei einer vorgegebenen Metrik, die ein gewähltes Teildruckverhältnis (FPR) umfasst, und die so gewählt wird, dass der Verbrennungszyklus auf der Grundlage einer schnellen Fourier-Transformation des überwachten Drucks indiziert wird;wobei das Erzeugen des gemessenen Verbrennungsphaseneinstellungswerts (ϕ) umfasst:Verarbeiten des überwachten Drucks durch Spektralanalyse unter Nutzung der schnellen Fourier-Transformation (110) zum Identifizieren einer Signalform, die eine erste harmonische Signalform umfasst, die einer Zylinderdruckkomponente des überwachten Drucks zugeordnet ist;Berechnen einer Phasenkomponente der Signalform; undAuswählen eines gemessenen Verbrennungsphaseneinstellungswerts (ϕ) aus der Phasenkomponente, wobei ein gemessenes Teildruckverhältnis (FPR) gleich dem vorgegebenen Teildruckverhältnis (FPR) ist;Vergleichen des gemessenen Verbrennungsphaseneinstellungswerts (ϕ) mit einem erwarteten Verbrennungsphaseneinstellungswert (112) auf der Grundlage eines gewählten Kurbelwinkels (θ) zu Beginn der Einspritzung (SOI) bei der vorgegebenen Metrik; undIdentifizieren von Verbrennungsphaseneinstellungsdifferenzen (112), 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 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 der 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.
Die DE 43 18 504 C1 offenbart ein Verfahren zur Erzeugung eines Regelsignals für den Zündzeitpunkt einer Brennkraftmaschine, bei dem ein Zylinderdruck p(t) und ein Kurbelwinkel φ(t) zumindest während eines ersten Zeitintervalls gemessen werden. Dabei liegt das erste Zeitintervall im Hochdruckteil des Maschinenzyklus vor dem Beginn der Verbrennung eines Kraftstoff-/Luftgemischs. In dem Verfahren wird die Zeitabhängigkeit eines auf die Bewegung eines Kolbens im Zylinder zurückgehenden ersten Drucks p₁(t) ohne Berücksichtigung chemischer Energieumsetzungen bestimmt. Anschließend wird aus dem gemessenen Zylinderdruck p(t) und dem ersten Druck pi(t) eine von der Kolbenbewegung unabhängige Maßzahl S(cp) für den Fortschritt der Verbrennung berechnet. Es wird daraufhin ein Kurbelwinkel φ_s bestimmt, für den die Maßzahl S(φ) einen vorgegebenen Wert annimmt und abschließend wird die Abweichung des Kurbelwinkels φ_s von einem Sollwert zur Regelung des Zündzeitpunkts herangezogen.
Es sind Verfahren zur Verarbeitung komplexer oder verrauschter Signale und zu deren Reduzierung auf Nutzinformationen bekannt. Ein solches Verfahren enthält 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.
Die US 2005/0039721 A1 betrifft ein Verfahren und ein System zum Steuern eines Verbrennungsmotors abhängig vom Zylinderdruck. FFT wird als Möglichkeit angegeben, um für Klopfen charakteristische Frequenzen aus dem gemessenen Zylinderdruck herauszufiltern.
Eine Änderung der Motorleistung kann in Zylinderdrücken und -druckverhältnissen sichtbar sein. Für die Erfassung des Drucks innerhalb eines Verbrennungsmotorzylinders, wenn der Motor antreibt und wenn der Motor zündet, ist eine Vielzahl intrusiver und nicht intrusiver Druckerfassungsmittel bekannt.
Ein System, das Signale wie etwa Druckanzeigewerte aus einer Verbrennungskammer, die Informationen bezüglich der Verbrennung enthalten, in Echtzeit in Komponenten transformieren kann, die die Verbrennungszeiteinstellung beschreiben, wäre nutzbar für die Steuerung sensibler Motorsteuerschemata und für die Erhöhung des Motorwirkungsgrads, der Kraftstoffwirtschaftlichkeit und der Emissionssteuerung.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem Zylinder hinsichtlich Störungen, Fehlzündungen oder ineffizientem Betrieb bewertet werden können.
ZUSAMMENFASSUNG
Die Aufgabe wird gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche.
Ein Motor, der mager gegenüber der Stöchiometrie und in einem Kompressionszündungsbereich arbeitet, enthält einen Zylinder, der eine Verbrennungskammer mit variablem Volumen aufweist, die durch einen Kolben, der zwischen einem oberen Totpunkt und einem unteren Totpunkt hin und her geht, und durch einen Zylinderkopf definiert ist. Ein Verfahren zum Diagnostizieren der Verbrennung innerhalb des Motors umfasst das Überwachen des Drucks aus dem Zylinder während eines Verbrennungszyklus und das Erzeugen eines gemessenen Verbrennungsphaseneinstellungswerts für den Zylinder mit einer vorgegebenen Metrik, die so gewählt wird, dass der Verbrennungszyklus auf der Grundlage einer schnellen Fourier-Transformation des überwachten Drucks indiziert wird. Der gemessene Verbrennungsphaseneinstellungswert wird mit einem erwarteten Verbrennungsphaseneinstellungswert auf der Grundlage eines gewählten Kurbelwinkels zu Beginn der Einspritzung bei der vorgegebenen Metrik verglichen. Auf der Grundlage des Vergleichs werden Verbrennungsphaseneinstellungsdifferenzen identifiziert, die größer als eine zulässige Verbrennungsphaseneinstellungsdifferenz sind.
Figurenliste
Es werden nun eine oder mehrere Ausführungen beispielhaft mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:

1 eine Schnittansicht eines Verbrennungsmotors ist, der in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform der Offenbarung konfiguriert ist;
2 eine graphische Darstellung mehrerer resultierender Verbrennungsphasenkurven im Ergebnis einer Änderung der Kurbelwinkel zu Beginn der Einspritzung in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform der Offenbarung ist;
3 eine graphische Darstellung beispielhafter Drücke, die innerhalb einer Verbrennungskammer während eines Verdichtungs- / Arbeitsereignisses beobachtbar sind, einschließlich des Zylinderdrucks, der für einen Verbrennungszyklus üblich ist, und des angetriebenen Drucks, der für einen Zylinder üblich ist, der ohne Verbrennung zyklisch umläuft, in Übereinstimmung mit der Offenbarung ist;
4 eine graphische Darstellung einer beispielhaften Teildruckverhältniskurve in Übereinstimmung mit der Offenbarung ist;
5 eine graphische Darstellung einer beispielhaften Verbrennungsphaseneinstellungs-Kalibrierungskurve ist, die SOI-Kurbelwinkel und resultierende Verbrennungsphaseneinstellungswerte in Übereinstimmung mit der Offenbarung zeigt;
6 eine graphische Darstellung einer beispielhaften Nettoverbrennungsdruck-Phaseneinstellungs-Kalibrierungskurve ist, die SOI-Kurbelwinkel und resultierende Nettoverbrennungsdruck-Phaseneinstellungswerte in Übereinstimmung mit der Offenbarung zeigt; und
7 ein Ablaufplan ist, der einen beispielhaften Prozess veranschaulicht, der ein beschriebenes Verfahren in Übereinstimmung mit der Offenbarung nutzt.

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 (T_{O_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-Messzahnrad 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 Erfindung 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 Mehrzahn-Messzahnrads 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, T_{O_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 Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 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 (T_{O_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-Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 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.
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 T_{O_REQ} und von den Sensoren, die die Motordrehzahl (RPM) und die Einlasslufttemperatur (T_IN) und die Kühlmitteltemperatur und andere Umgebungsbedingungen angeben, ausgelegt.
Die innerhalb des Motors stattfindende Verbrennung ist schwierig zu überwachen. Sensoren können die Kraftstoffströmung und die Luftströmung in den Zylinder detektieren und messen, ein Sensor kann eine bestimmte Spannung überwachen, die an eine Zündkerze angelegt wird, Eingangswerte wie etwa der programmierte Beginn der Einspritzung (SOI) oder die programmierte Zündungszeiteinstellung können bekannt sein oder ein Prozessor kann eine Summe von Informationen sammeln, die Bedingungen vorhersagen würden, die notwendig sind, um eine Selbstzündung zu erzeugen, wobei diese Anzeigewerte und Datenpunkte [engl.: „data point“] zusammen aber lediglich prädiktiv für die Verbrennung sind und keine tatsächlichen Verbrennungsergebnisse messen. Zylinderdruckanzeigewerte liefern konkrete Anzeigewerte, die Bedingungen innerhalb der Verbrennungskammer beschreiben. Die Zylinderdrücke können auf der Grundlage eines Verständnisses des Verbrennungsprozesses analysiert werden, um den Zustand des Verbrennungsprozesses innerhalb eines bestimmten Zylinders zu schätzen und die Verbrennung sowohl hinsichtlich der Verbrennungsphaseneinstellung als auch der Verbrennungsstärke zu beschreiben. Die Verbrennung einer bekannten Ladung mit einer bekannten Zeiteinstellung unter bekannten Bedingungen erzeugt innerhalb des Zylinders einen vorhersagbaren Druck. Durch Beschreibung der Phase und der Stärke der Verbrennung bei bestimmten Kurbelwinkeln können die Zündung und der Fortschritt eines bestimmten Verbrennungszyklus als ein geschätzter Verbrennungszustand beschrieben werden. 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 HCCI oder Kompressionszündung arbeiten, da kleine Schwankungen der Zylinderbedingungen die 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.
Ein Verfahren zum Bewerten der Verbrennungsphaseneinstellung enthält das Verarbeiten von Zylinderdruckwandler-Anzeigewerten und das Vergleichen von aus den Druckanzeigewerten bestimmten Verbrennungsphaseneinstellungsinformationen. Die Einspritzzeiteinstellung innerhalb eines Kompressionszündungsmotors ist ein steuernder Faktor in der Verbrennungsphaseneinstellung. Unter ansonsten statischen oder stabilen Motorbedingungen (mit fester AGR und festem Luft-Kraftstoff-Verhältnis) hat das Modulieren des SOI vorhersagbare Ergebnisse in der Verbrennungsphaseneinstellung. 2 veranschaulicht die Verbrennungsphaseneinstellung, gemessen in einem Teildruckverhältnis (FPR) von 0,5 über einen Bereich von SOI-Werten in Übereinstimmung mit der Offenbarung. Jede gezeigte Kurve repräsentiert ein Teildruckverhältnis innerhalb einer Verbrennungskammer über einen Verbrennungszyklus bei verschiedenen gewählten SOI-Kurbelwinkeln. Die Kurven zeigen, dass der Kurbelwinkel, bei dem das FPR 0,5 erreicht, fortschreitet, während der SOI fortschreitet.
Das FPR ist ein bekanntes Maß dafür, wie viel der Verbrennung zuzuschreibender Druckanstieg bis zu einem bestimmten Kurbelwinkel aufgetreten ist. Das FPR ist nutzbar zum Schätzen des Massen-Verbrennungsanteils oder des Prozentsatzes der Ladung, der bis zu einem bestimmten Kurbelwinkel innerhalb der Verbrennungskammer verbrannt ist. Das FPR kann in einer Anzahl im Gebiet bekannter Verfahren berechnet werden. Zum Beispiel ist ein Verfahren zum Berechnen des FPR das Integrieren eines Druckmaßes innerhalb der Verbrennungskammer von dem Beginn der Verbrennung bis zu einem gemessenen Punkt und daraufhin das Normieren oder Skalieren dieses Integrals auf den wegen der Verbrennung erwarteten Gesamtdruckanstieg. Dies liefert ein FPR zwischen 0 und 1, das den Fortschritt des Verbrennungsprozesses quantifiziert. Ein anderes Verfahren zum Berechnen des FPR wird über die folgende Gleichung ausgeführt: $FPR= \frac{PR (θ) - 1}{PR (90 °) - 1} = \frac{(\frac{P_{CYL} (θ)}{P_{MOT} (θ)} - 1)}{PR (90 °) - 1} = \frac{(\frac{NCP (θ)}{P_{MOT} (θ)})}{\frac{NCP (vollständige_Verbrennung)}{P_{MOT} (vollständige_Verbrennung)}}$
Die Terme in Bezug auf das FPR sind in 3, einem beispielhaften Graphen von Drücken innerhalb einer Verbrennungskammer über einen Verbrennungszyklus in Übereinstimmung mit der Offenbarung, dargestellt.
P_CYL(θ) ist gleich dem Druck, der von einem Druckwandler bei einem Kurbelwinkel θ gemessen wird. P_CYL(θ) enthält einen der Verbrennung zuzuschreibenden Anteil des Druckanstiegs und einen der Kompressionskraft des Kolbens zuzuschreibenden Anteil des Druckanstiegs. P_MOT(θ) ist gleich dem theoretischen Druck, der in der Verbrennungskammer wegen der Kompressionskraft des Kolbens beim Kurbelwinkel θ vorhanden wäre, wenn in dem Zylinder keine Verbrennung stattfände. NCP(θ) oder der Nettoverbrennungsdruck ist gleich der Differenz zwischen P_CYL(θ) und P_MOT(θ) oder gleich dem der Verbrennung bei einem gegebenen Kurbelwinkel zuzuschreibende Druckanstieg in der Verbrennungskammer. PR(θ) ist gleich dem Verhältnis von P_CYL(θ) zu P_MOT(θ) und liefert einen Anteil, der den Gesamtdruck in der Kammer zu dem Druck, der ohne Verbrennung vorhanden wäre, beschreibt. Da P_CYL P_MOT plus NCP enthält, ist PR als ein idealer Term (Vernachlässigung des Wärmeverlusts) immer größer als eins. Durch Subtrahieren von eins von PR kann P_CYL/P_MOT in NCP/P_MOT transformiert werden, wodurch direkt der Druckanstieg wegen der Verbrennung beschrieben wird. PR(θ) minus eins, dividiert durch PR bei neunzig Grad (90°) minus eins, liefert ein Maß für den der Verbrennung zuzuschreibenden gegenwärtigen Druckanstieg zu einem der Verbrennung zuzuschreibenden erwarteten Gesamtdruckanstieg. Ein Kurbelwinkel von 90° wird für den Vergleich mit dem Kurbelwinkel θ gewählt, da die Verbrennung der Ladung bei 90° im Wesentlichen abgeschlossen ist und alle Ventile geschlossen bleiben, was die Beziehung der Drücke innerhalb der Verbrennungskammer als ein geschlossenes System aufrechterhält. PR(90°) ist ein geplanter oder geschätzter Wert, der für gegebene Motorbedingungen eingegeben oder berechnet wird.
In 4 ist eine beispielhafte FPR-Kurve dargestellt, die das Verhältnis von PR(θ) zu PR(90°) über einen Verbrennungszyklus in Übereinstimmung mit der Offenbarung zeigt. Bei einem beginnenden Kurbelwinkel ist nichts von der Ladung verbrannt worden und kein der Verbrennung zuzuschreibender Druckanstieg aufgetreten. Während die Ladung zu verbrennen beginnt, erzeugt die Verbrennung in der Verbrennungskammer einen Druck und nimmt der der Verbrennung zuzuschreibende Druckanstieg zu. Bis zu einem gewissen Kurbelwinkel ist der größte Teil der Ladung verbrannt und verlangsamt sich die Verbrennung, wobei der der Verbrennung zuzuschreibende Druckanstieg abfällt. Der Vergleich der Drücke bei θ zu den Drücken bei 90° liefert ein Maß für den der Verbrennung zuzuschreibenden Druck bei einem Kurbelwinkel als einen Anteil des Gesamtdrucks, der in dem vollständigen Zyklus erzeugt werden soll. Da der Druckanstieg direkt der Verbrennung zuzuschreiben ist, führt ein Verständnis der Druckmessung zum Verständnis des Verbrennungszustands oder der Verbrennungsphaseneinstellung. Durch Identifizieren eines bestimmten Kurbelwinkels, bei dem die Verbrennung ein bestimmtes FPR erreicht, der als eine Sollmetrik zum Bewerten des Verbrennungsprozesses zu einem erwarteten Verbrennungsprozess genutzt wird, insbesondere eines FPR-Anzeigewerts, der eine erhebliche Phase der Verbrennung angibt, wie sie etwa durch die steile Kurve in 4 bei 50 % in 4 angegeben ist, kann die Verbrennungsphaseneinstellung für diesen Verbrennungszyklus bewertet werden. Aus verschiedenen im Gebiet bekannten Gründen können als die Sollmetrik zum Vergleichen verschiedener Verbrennungsereignisse vorzugsweise verschieden gewählte FPRs verwendet werden. In einem durchschnittlichen Verbrennungsprozess beginnt die Verbrennung innerhalb der Verbrennungskammer verhältnismäßig langsam, schreitet daraufhin verhältnismäßig schnell über die verfügbare Ladung fort, woraufhin die Restladung langsam abbrennt. Aus diesem Grund liefern FPRs über die Mitte des Verbrennungsprozesses, z. B. FPR zwischen 0,3 und 0,7, die höchste Auflösung für die Bewertung des Fortschritts des Verbrennungsprozesses.
Die Druckanzeigewerte von den Druckwandlern, die sich in oder in Verbindung mit den Verbrennungszylindern befinden, enthalten Informationen, die sich direkt auf die innerhalb der Verbrennungskammer stattfindende Verbrennung beziehen. Allerdings sind Motoren sehr komplizierte Mechanismen, wobei diese Druckanzeigewerte außer einem Maß für P_CYL(θ) ein Maß für Druckoszillationen aus anderen Quellen enthalten können. Schnelle Fourier-Transformationen (FFTs) sind mathematische Verfahren, die im Gebiet gut bekannt ist. 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 Druckwandlersignals kann wie folgt dargestellt werden: $\begin{array}{l} FFT (f (θ)) = A_{0} + (A_{1} sin (ω_{0} θ+ ϕ_{1})) + (A_{2} sin (2 ω_{0} θ+ ϕ_{2})) + \dots \\ + (A_{N} sin (N ω_{0} θ+ ϕ_{N})) \end{array}$
Jede Komponente N des Signals f(θ) repräsentiert eine periodische Eingabe in den Druck innerhalb der Verbrennungskammer, wobei jedes zunehmende Inkrement von N Signale mit [engl.: „or“] höherer Frequenz enthält. Die experimentelle Analyse hat gezeigt, dass die Druckoszillation, die durch die Verbrennung und dadurch, dass sich der Kolben über die verschiedenen Phasen des Verbrennungszyklus bewegt, verursacht wird, P_CYL(θ), dazu neigt, die erste harmonische Komponente mit der niedrigsten Frequenz zu sein. Durch Isolieren dieses Signals der ersten Harmonischen kann P_CYL(θ) gemessen und bewertet werden. Wie im Gebiet gut 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 Verbrennungsphaseneinstellungsinformationen nachführt. Dieser Verbrennungsphaseneinstellungswert, der als ϕ₁ nachgeführt wird, kann dazu verwendet werden, das Verhalten des Verbrennungsprozesses nachzuführen, was z. B. einen Nettoverbrennungsdruck-Phaseneinstellungswert liefert, der das Verhältnis des Nettoverbrennungsdrucks in Bezug auf den Fortschritt des Verbrennungszyklus beschreibt. Durch Analysieren der in Bezug auf PCYL ausgegebenen Komponente der FFT 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 Schwellenphasendifferenz ist, was Verbrennungsprobleme in diesem Zylinder angibt.
Die über FFTs analysierten Signale werden 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 Wirkungen von Übergangseingangssignalen bekannt sind, werden die hier offenbarten Verfahren vorzugsweise entweder bei Leerlauf- oder bei stationären Durchschnittsmotordrehzahlbedingungen ausgeführt, in denen die Wirkungen von Übergangsvorgängen im Wesentlichen beseitigt sind. Ein bekanntes Verfahren zum Ausführen des Tests in einer akzeptabel stationären Testzeitdauer ist das Nehmen von Abtastwerten und das Nutzen eines Algorithmus innerhalb des Steuermoduls, 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 Analysen im Leerlauf zeigen, dass der Zylinder Nummer vier eine teilweise verstopfte Einspritzeinrichtung aufweist, könnte die Kraftstoffeinspritzzeiteinstellung für diesen Zylinder über verschiedene Betriebsbereiche geändert werden, um das wahrgenommene Problem zu kompensieren.
Zurückkehrend zu 2 bietet das FPR in dieser beispielhaften Ausführungsform der Analyse ein Mittel zum Bewerten der Verbrennungsphaseneinstellung verschiedener Verbrennungszyklen mit einer gemeinsamen Metrik der Verbrennung. Anstelle von FPR gleich 50 % (0,5) könnten andere Metriken, z. B. FPR gleich 30 %, oder andere Metriken, die den Fortschritt der Verbrennung angeben, wie etwa der Massen-Verbrennungsanteil in %, ausgesucht werden, solange für den Vergleich der verschiedenen Verbrennungszyklen dieselbe Verbrennungsmetrik verwendet wird. Durch Auswählen äquivalenter Verbrennungsmetriken oder Sollverbrennungsmetriken können verschiedene Verbrennungszyklen für Phaseneinstellungsinformationen verglichen werden. Die Punkte auf jeder Linie, die einen Y-Wert schneiden, der mit FPR gleich 0,5 bezeichnet ist, schätzen einen Kurbelwinkel, bei dem 50 % der Ladung in der Verbrennungskammer verbrannt worden sind. Es ist zu sehen, dass inkrementelle Fortschritte für den SOI ein geordnetes Fortschreiten für die Verbrennungszeiteinstellung, gemessen bei FPR gleich 0,5, erzeugen.
5 veranschaulicht eine Kalibrierungskurve, die SOI-Werte gegenüber resultierenden erwarteten Verbrennungsphaseneinstellungswerten zeigt, die bei einer Metrik von FPR gleich 0,5 bewertet wurden, die durch Ändern der SOI-Werte in einem Motor, der unter ansonsten statischen Motorbedingungen arbeitet und ein beispielhaftes Verfahren zum Diagnostizieren der Verbrennung in Übereinstimmung mit der Offenbarung verkörpert, erzeugt wurde. Eine solche Kurve kann experimentell, empirisch, prädiktiv, durch Modellierung oder durch andere Techniken, die zum genauen Vorhersagen des Motorbetriebs angemessen sind, entwickelt werden, wobei eine Vielzahl von Kalibrierungskurven von demselben Motor für verschiedene Motoreinstellungen, -bedingungen oder -betriebsbereiche verwendet werden könnten. Für irgendeinen gewählten SOI-Kurbelwinkelwert sind Punkte dargestellt, die erwartete Verbrennungsphaseneinstellungswerte geben, die Kurbelwinkeln entsprechen, bei denen FPR gleich 0,5 ist. Zum Beispiel sagt dieser beispielhafte Graph für einen programmierten SOI von minus fünfzehn Grad vorher, dass das resultierende FPR in der Verbrennungskammer bei näherungsweise minus zweieinhalb Grad 0,5 erreicht. Diese Kalibrierungskurve ist im Zusammenwirken mit einer zulässigen Verbrennungsphaseneinstellungsdifferenz nutzbar, um zu beurteilen, ob gemessene Verbrennungsphaseneinstellungswerte für einen gewählten oder programmierten SOI-Wert in dem Motorcontroller innerhalb normaler Betriebstoleranzen für den gegenwärtigen Verbrennungszyklus liegen. In der angezeigten beispielhaften Kurve ist eine zulässige Verbrennungsphaseneinstellungsdifferenz als plus fünf Grad und minus drei Grad definiert. Ein gemessener Teildruckverhältniswert für den programmierten SOI-Kurbelwinkel, der von dem oben beschriebenen Verfahren aus dem gemessenen Zylinderdruck oder mit anderen bekannten Verfahren erzeugt wird, wird mit einem gewählten Teildruckverhältnis und mit einer zulässigen Verbrennungsphaseneinstellungsdifferenz bei diesem SOI-Kurbelwinkel verglichen, wobei eine Warnung erzeugt wird, falls der Wert außerhalb der zulässigen Differenz liegt. In diesem beispielhaften Graphen wird ein gemessener Verbrennungsphaseneinstellungs-Kurbelwinkel, bei dem FPR gleich 0,5 ist, in einem Verbrennungszyklus, in dem der SOI bei minus fünfzehn Grad programmiert ist, bei näherungsweise sechzehn Grad gemessen. Dieser gemessene Verbrennungsphaseneinstellungswert liegt außerhalb der zulässigen Verbrennungsphaseneinstellungsdifferenz, 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, engere zulässige Verbrennungsphaseneinstellungsdifferenzen als ein Motor haben, der unter Kompressionszündung arbeitet.
Das obige Verfahren nutzt einen gemessenen Verbrennungsphaseneinstellungswert zum Diagnostizieren der Verbrennung. Dieser gemessene Verbrennungsphaseneinstellungswert wird von Motordaten abgeleitet, die die Wirkungen der Verbrennung innerhalb der Verbrennungskammer als eine Funktion des Kurbelwinkels beschreiben. Wie oben erwähnt wurde, ist die Beurteilung von Informationen von Druckwandler-Anzeigewerten schwierig, wobei FFTs ein im Gebiet bekanntes Verfahren zum Reduzieren komplexer Signale auf Nutzinformationen sind. Zum Beispiel zeigt der in 5 gezeigte gemessene Verbrennungsphaseneinstellungswert eine Ausgabe, die einer beispielhaften Gleichung zugeordnet ist: $φ= Winkel (FFT (P_{cyl} (θ), θ= [- 20 ° 20 °])$
Die Ausgabe der Anwendung dieser FFT liefert Phaseninformationen hinsichtlich P_CYL(θ) und kann daraufhin zum Erzeugen eines gemessenen Verbrennungsphaseneinstellungswerts wie etwa des in 5 bei 16 mit dem „X“ bezeichneten Punkts für den Vergleich mit dem erwarteten Verbrennungsphaseneinstellungswert genutzt werden. Auf diese Weise liefert die durch die FFT, angewendet auf Druckwandler-Anzeigewerte, erzeugte Signalform eine Echtzeitmessung, die zum Diagnostizieren des Verbrennungszyklus genutzt werden kann.
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 an bei dem Übergang erwartete Änderungen anzupassen. 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.
Es können andere Ausführungsformen des Vergleichs genutzt werden, um die hier offenbarten Verfahren auszunutzen. Die gezeigte beispielhafte Kalibrierungskurve in dem oben hinsichtlich 5 beschriebenen Verfahren definiert eine zulässige Verbrennungsphaseneinstellungsdifferenz für einen bestimmten SOI, misst einen Verbrennungsphaseneinstellungswert und vergleicht die zulässige Differenz mit dem gemessenen Wert, um zu bestimmen, ob eine Warnung angemessen ist. Dieselbe Kalibrierungskurve, wie sie in 5 dargestellt ist, könnte z. B. alternativ durch Messung eines Verbrennungsphaseneinstellungswerts, Schätzen eines SOI-Kurbelwinkels aus dem gemessenen Verbrennungsphaseneinstellungswert durch die Punkte auf der Kalibrierungskurve und daraufhin Vergleichen des geschätzten oder gemessenen SOI-Kurbelwinkels mit einem gewählten SOI-Kurbelwinkel verwendet werden. Falls sich der gemessene SOI-Kurbelwinkel um mehr als eine zulässige Differenz von dem gewählten SOI-Kurbelwinkel unterscheidet, wird eine Warnung angegeben. Obgleich sich der in diesem Verfahren ausgeführte tatsächliche Vergleich von dem oben beschriebenen Verfahren aus 5 unterscheidet, verwenden beide dasselbe Gesamtverfahren, das die gemessene Verbrennungsphaseneinstellung mit der vorhergesagten Verbrennungsphaseneinstellung für einen gegebenen SOI vergleicht, wobei die spezifischen Mittel zum Vergleichen der Verbrennungsphaseneinstellungswerte nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsformen beschränkt sein sollen. Beim Vergleichen der Kurbelwinkel würde die in dem Vergleich genutzte zulässige Differenz ähnlich den oben beschriebenen Verfahren entwickelt und eingestellt, um die zulässige Phaseneinstellungsdifferenz in den obenerwähnten beispielhaften Ausführungsformen zu definieren.
Die obigen Verfahren sind nicht das einzige Maß für die Verbrennungsphaseneinstellung, das für die Bewertung der Verbrennung genutzt werden kann. Für die Bewertung der Verbrennungsphaseneinstellung kann irgendein Maß für den Verbrennungszyklus genutzt werden, das direkte Ergebnisse der Verbrennung der Ladung anzeigt. Zum Beispiel ist NCP(θ), die Differenz zwischen P_CYL(θ) und P_MOT(θ), der der Verbrennung zuzuschreibende Druckanstieg in der Verbrennungskammer. Die NCP-Phaseneinstellung kann durch Anwenden einer FFT auf NCP entwickelt werden. 6 veranschaulicht die Verwendung von Änderungen der NCP-Phaseneinstellung, die sich aus SOI-Änderungen ergeben, um die gemessenen NCP-Phaseneinstellungsdaten in Übereinstimmung mit der Offenbarung zu bewerten. Die NCP-Phaseneinstellungswerte, wie sie etwa in diesem beispielhaften Graphen gezeigt sind, können durch eine Ausgabe erzeugt werden, die einer beispielhaften Gleichung zugeordnet ist: $φ= Winkel (FFT (NCP (θ), θ= [- 20 ° 20 °]))$
Die Ausgabe der Anwendung dieser FFT liefert Phaseninformationen hinsichtlich NCP(θ) und kann zum Erzeugen eines NCP-Phaseneinstellungswerts wie etwa des in 6 durch das „X“ bei 20 Grad bezeichneten Punkts für den Vergleich mit dem erwarteten NCP-Phaseneinstellungswert genutzt werden. Auf diese Weise liefert die durch die FFT, angewandt auf die NCP-Anzeigewerte, erzeugte Signalform eine Echtzeitmessung, die zum Diagnostizieren des Verbrennungszyklus genutzt werden kann. Wie in der Diskussion von 5 kann zusätzlich die Verwendung der in 6 dargestellten Kalibrierungskurve alternativ durch Erfassen des NCP-Phaseneinstellungswerts, Schätzen eines gemessenen SOI-Kurbelwinkels aus dem NCP-Phaseneinstellungswert auf der Grundlage von Kalibrierungsdaten und Vergleichen des gemessenen SOI-Kurbelwinkels mit einem Soll-SOI-Kurbelwinkel oder gewählten SOI-Kurbelwinkel ausgeführt werden. Über welches Verfahren auch immer, können die gemessenen Verbrennungsphaseneinstellungswerte mit einer kalibrierten oder berechneten erwarteten Verbrennungsphaseneinstellung verglichen werden, um Verbrennungsprobleme in einer bestimmten Verbrennungskammer zu bewerten.
Ein Verfahren zum Nutzen von P_CYL(θ) zum Messen der Verbrennungsphaseneinstellung und zum Angeben von Verbrennungsproblemen ist in 7 als Prozess 100 in Übereinstimmung mit der Offenbarung dargestellt. In Schritt 102 wird eine Verbrennungsphaseneinstellungsanalyse initiiert. Die Initiierung kann periodisch, in Ansprechen auf ein Ereignis wie etwa einen Motorstart oder im Ergebnis dessen, dass ein Sensoranzeigewert mögliche Verbrennungsprobleme angibt, oder im Ergebnis einer Diagnoseaufforderung ausgeführt werden. In Schritt 104 werden die Motorbetriebsbedingungen analysiert, um zu bestimmen, ob die Bedingungen stabil genug sind, um einen Vergleich der Verbrennungsphaseneinstellung auf der Grundlage eines programmierten SOI-Werts zuzulassen. Die Kriterien für die Bestimmung der Stabilität werden von Anwendung zu Anwendung verschieden sein und können experimentell, empirisch, prädiktiv, durch Modellierung oder durch andere Techniken, die zur genauen Vorhersage des Motorbetriebs angemessen sind, bestimmt werden. Falls die Motorbetriebsbedingungen nicht stabil genug sind, um den Vergleich auszuführen, endet die Analyse in Schritt 106. Falls die Motorbetriebsbedingungen stabil sind, werden die Druckwandler-Anzeigewerte in Schritt 108 über einen Bereich von Kurbelwinkeln abgetastet. In Schritt 110 werden die Druckwandler-Anzeigewerte durch Verfahren in Übereinstimmung mit dieser Offenbarung verarbeitet, um einen gemessenen Verbrennungsphaseneinstellungswert zu erzeugen. Dieser gemessene Verbrennungsphaseneinstellungswert wird in Schritt 112 mit der zulässigen Verbrennungsphaseneinstellungsdifferenz verglichen. Falls bestimmt wird, dass der gemessene Verbrennungsphaseneinstellungswert innerhalb des durch die zulässige Verbrennungsphaseneinstellungsdifferenz bestimmten zulässigen Bereichs liegt, wird keine Warnung erzeugt. Falls bestimmt wird, dass der gemessene Verbrennungsphaseneinstellungswert außerhalb des durch die zulässige Verbrennungsphaseneinstellungsdifferenz bestimmten zulässigen Bereichs liegt, wird in Schritt 114 eine Warnung erzeugt. Daraufhin endet die Analyse in Schritt 116.
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.

Claims

Verfahren (100) zum Diagnostizieren der Verbrennung innerhalb eines mager gegenüber der Stöchiometrie und in einem Kompressionszündungsbereich betreibbaren Motors (10), der einen Zylinder (20) enthält, der eine Verbrennungskammer (34) mit variablem Volumen aufweist, die durch einen Kolben (22), der zwischen einem oberem Totpunkt und einem unterem Totpunkt hin- und hergeht, und durch einen Zylinderkopf definiert ist, wobei das Verfahren (100) umfasst: Überwachen des Drucks (108) von dem Zylinder (20) während eines Verbrennungszyklus; Erzeugen eines gemessenen Verbrennungsphaseneinstellungswerts (ϕ₁) für den Zylinder (20) bei einer vorgegebenen Metrik, die ein gewähltes Teildruckverhältnis (FPR) umfasst, und die so gewählt wird, dass der Verbrennungszyklus auf der Grundlage einer schnellen Fourier-Transformation des überwachten Drucks indiziert wird; wobei das Erzeugen des gemessenen Verbrennungsphaseneinstellungswerts (ϕ₁) umfasst: Verarbeiten des überwachten Drucks durch Spektralanalyse unter Nutzung der schnellen Fourier-Transformation (110) zum Identifizieren einer Signalform, die eine erste harmonische Signalform umfasst, die einer Zylinderdruckkomponente des überwachten Drucks zugeordnet ist; Berechnen einer Phasenkomponente der Signalform; und Auswählen eines gemessenen Verbrennungsphaseneinstellungswerts (ϕ₁) aus der Phasenkomponente, wobei ein gemessenes Teildruckverhältnis (FPR) gleich dem vorgegebenen Teildruckverhältnis (FPR) ist; Vergleichen des gemessenen Verbrennungsphaseneinstellungswerts (ϕ₁) mit einem erwarteten Verbrennungsphaseneinstellungswert (112) auf der Grundlage eines gewählten Kurbelwinkels (θ) zu Beginn der Einspritzung (SOI) bei der vorgegebenen Metrik; und Identifizieren von Verbrennungsphaseneinstellungsdifferenzen (112), die größer als eine zulässige Verbrennungsphaseneinstellungsdifferenz sind, auf der Grundlage des Vergleichs.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das vorgegebene Teildruckverhältnis (FPR) zwischen etwa 0,3 und 0,7 liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das vorgegebene Teildruckverhältnis (FPR) gleich 0,5 ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei: das gemessene Teildruckverhältnis (FPR) durch Bestimmen eines Verhältnisses eines gemessenen Druckverhältnisses (PR(θ)) bei einem Kurbelwinkel (θ) minus eins zu einem geschätzten Druckverhältnis bei vollständiger Verbrennung (PR(90°)) minus eins berechnet wird; das gemessene Druckverhältnis (PR(θ)) als ein Zylinderdruck (P_CYL), gemessen bei dem Kurbelwinkel (θ), dividiert durch einen geschätzten angetriebenen Druck (P_MOT) bei dem Kurbelwinkel (θ) berechnet wird; und das geschätzte Druckverhältnis (PR(90°)) bei vollständiger Verbrennung als ein geschätzter Zylinderdruck (P_CYL) bei neunzig Grad nach dem oberen Totpunkt, dividiert durch einen geschätzten angetriebenen Druck (P_MOT) bei neunzig Grad nach dem oberen Totpunkt, geschätzt wird.
Verfahren (100) zum Diagnostizieren der Verbrennung innerhalb eines mager gegenüber der Stöchiometrie und in einem Kompressionszündungsbereich betreibbaren Motors (10), der einen Zylinder (20) enthält, der eine Verbrennungskammer (34) mit variablem Volumen aufweist, die durch einen Kolben (22), der zwischen einem oberem Totpunkt und einem unterem Totpunkt hin- und hergeht, und durch einen Zylinderkopf definiert ist, wobei das Verfahren (100) umfasst: Überwachen des Drucks (108) von dem Zylinder (20) während eines Verbrennungszyklus; Erzeugen eines gemessenen Verbrennungsphaseneinstellungswerts (ϕ₁) für den Zylinder (20) bei einer vorgegebenen Metrik, die ein gewähltes Teildruckverhältnis (FPR) umfasst, und die so gewählt wird, dass der Verbrennungszyklus auf der Grundlage einer schnellen Fourier-Transformation des überwachten Drucks indiziert wird; wobei das Erzeugen des gemessenen Verbrennungsphaseneinstellungswerts (ϕ₁) das Erzeugen eines Nettoverbrennungsdruck-Phaseneinstellungswerts umfasst; und das Erzeugen des Nettoverbrennungsdruck-Phaseneinstellungswerts umfasst: Verarbeiten des überwachten Drucks durch Spektralanalyse unter Nutzung der schnellen Fourier-Transformation zum Identifizieren einer Signalform, die eine erste harmonische Signalform umfasst, die einer Zylinderdruckkomponente des überwachten Drucks zugeordnet ist, Verarbeiten der Signalform zum Berechnen eines Nettoverbrennungsdrucks (NCP(θ)), Nutzen einer zweiten schnellen Fourier-Transformation zum Berechnen einer Phasenkomponente des Nettoverbrennungsdrucks (NCP(θ)), und Auswählen des Nettoverbrennungsdruck-Phaseneinstellungswerts, bei dem ein gemessenes Teildruckverhältnis (FPR) gleich dem vorgegebenen Teildruckverhältnis (FPR) ist, aus der Phasenkomponente des Nettoverbrennungsdrucks (NCP(θ)); Vergleichen des gemessenen Verbrennungsphaseneinstellungswerts (ϕ₁) mit einem erwarteten Verbrennungsphaseneinstellungswert (112) auf der Grundlage eines gewählten Kurbelwinkels (θ) zu Beginn der Einspritzung (SOI) bei der vorgegebenen Metrik; und Identifizieren von Verbrennungsphaseneinstellungsdifferenzen (112), die größer als eine zulässige Verbrennungsphaseneinstellungsdifferenz sind, auf der Grundlage des Vergleichs.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das vorgegebene Teildruckverhältnis (FPR) zwischen 0,3 und 0,7 liegt.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das gewählte Teildruckverhältnis (FPR) gleich 0,5 ist.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei: das gemessene Teildruckverhältnis (FPR) durch Bestimmen eines Verhältnisses eines gemessenen Druckverhältnisses (PR(θ)) bei einem Kurbelwinkel (θ) minus eins zu einem geschätzten Druckverhältnis (PR(90°)) bei vollständiger Verbrennung minus eins berechnet wird; wobei das gemessene Druckverhältnis (PR(θ)) als ein Zylinderdruck (P_CYL), gemessen bei dem Kurbelwinkel (θ), dividiert durch einen geschätzten angetriebenen Druck (P_MOT) bei dem Kurbelwinkel (θ), berechnet wird; und wobei das geschätzte Druckverhältnis (PR(90°)) bei vollständiger Verbrennung als ein geschätzter Zylinderdruck (P_CYL) bei neunzig Grad nach dem oberen Totpunkt, dividiert durch einen geschätzten angetriebenen Druck (P_MOT) bei neunzig Grad nach dem oberen Totpunkt, geschätzt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das gemessene Teildruckverhältnis (FPR) durch Integrieren des Nettoverbrennungsdrucks (NCP(θ)) von einem Beginn des Verbrennungszyklus bis zu einem Kurbelwinkel (θ) und Skalieren des Integrals zwischen null und eins zum Schätzen des gemessenen Teildruckverhältnisses (FPR) berechnet wird.
Verfahren (100) zum Diagnostizieren der Verbrennung innerhalb eines mager gegenüber der Stöchiometrie und in einem Kompressionszündungsbereich betreibbaren Motors (10), der einen Zylinder (20) enthält, der eine Verbrennungskammer (34) mit variablem Volumen aufweist, die durch einen Kolben (22), der zwischen einem oberem Totpunkt und einem unterem Totpunkt hin- und hergeht, und durch einen Zylinderkopf definiert ist, wobei das Verfahren (100) umfasst: Überwachen des Drucks (108) von dem Zylinder (20) während eines Verbrennungszyklus; Erzeugen eines gemessenen Verbrennungsphaseneinstellungswerts (ϕ₁) für den Zylinder (20) bei einer vorgegebenen Metrik, die so gewählt wird, dass der Verbrennungszyklus auf der Grundlage einer schnellen Fourier-Transformation des überwachten Drucks indiziert wird; Vergleichen des gemessenen Verbrennungsphaseneinstellungswerts (ϕ₁) mit einem erwarteten Verbrennungsphaseneinstellungswert (112) auf der Grundlage eines gewählten Kurbelwinkels (θ) zu Beginn der Einspritzung (SOI) bei der vorgegebenen Metrik; wobei das Vergleichen des gemessenen Verbrennungsphaseneinstellungswerts (ϕ₁) mit dem erwarteten Verbrennungsphaseneinstellungswert das Schätzen des erwarteten Verbrennungsphaseneinstellungswerts (ϕ₁) auf der Grundlage des modellierten Verbrennungskammerbetriebs umfasst; und Identifizieren von Verbrennungsphaseneinstellungsdifferenzen (112), die größer als eine zulässige Verbrennungsphaseneinstellungsdifferenz sind, auf der Grundlage des Vergleichs.
Verfahren (100) zum Diagnostizieren der Verbrennung innerhalb eines mager gegenüber der Stöchiometrie und in einem Kompressionszündungsbereich betreibbaren Motors (10), der einen Zylinder (20) enthält, der eine Verbrennungskammer (34) mit variablem Volumen aufweist, die durch einen Kolben (22), der zwischen einem oberem Totpunkt und einem unterem Totpunkt hin- und hergeht, und durch einen Zylinderkopf definiert ist, wobei das Verfahren (100) umfasst: Überwachen des Drucks (108) von dem Zylinder (20) während eines Verbrennungszyklus; Erzeugen eines gemessenen Verbrennungsphaseneinstellungswerts (ϕ₁) für den Zylinder (20) bei einer vorgegebenen Metrik, die so gewählt wird, dass der Verbrennungszyklus auf der Grundlage einer schnellen Fourier-Transformation des überwachten Drucks indiziert wird; Vergleichen des gemessenen Verbrennungsphaseneinstellungswerts (ϕ₁) mit einem erwarteten Verbrennungsphaseneinstellungswert (112) auf der Grundlage eines gewählten Kurbelwinkels (θ) zu Beginn der Einspritzung (SOI) bei der vorgegebenen Metrik; wobei das Vergleichen des gemessenen Verbrennungsphaseneinstellungswerts (ϕ₁) mit dem erwarteten Verbrennungsphaseneinstellungswert das Bestimmen des erwarteten Verbrennungsphaseneinstellungswerts (ϕ₁) mit Kalibrierungsdaten enthält; und Identifizieren von Verbrennungsphaseneinstellungsdifferenzen (112), die größer als eine zulässige Verbrennungsphaseneinstellungsdifferenz sind, auf der Grundlage des Vergleichs.
Verfahren zum Diagnostizieren der Verbrennung innerhalb eines mager gegenüber der Stöchiometrie und in einem Kompressions-zündungsbereich betreibbaren Motors (10), der einen Zylinder (20) enthält, der eine Verbrennungskammer (34) mit variablem Volumen aufweist, die durch einen Kolben (22), der zwischen einem oberem Totpunkt und einem unterem Totpunkt hin- und hergeht, und durch einen Zylinderkopf definiert ist, wobei das Verfahren umfasst: Überwachen des Drucks von dem Zylinder (20) während eines Verbrennungszyklus; Erzeugen eines gemessenen Kurbelwinkels zu Beginn der Einspritzung (SOI) auf der Grundlage des überwachten Drucks, wobei der gemessene Kurbelwinkel (θ) zu Beginn der Einspritzung (SOI) unter Nutzung einer schnellen Fourier-Transformation berechnet wird, um einen gemessenen Verbrennungsphaseneinstellungswert zu erzeugen, und Verarbeiten des gemessenen Verbrennungsphaseneinstellungswerts (ϕ₁) zum Schätzen des gemessenen Kurbelwinkels (θ) zu Beginn der Einspritzung (SOI); wobei das Nutzen der schnellen Fourier-Transformation zum Erzeugen des gemessenen Verbrennungsphaseneinstellungswerts (ϕ₁) umfasst: Verarbeiten der Druckwandlerdaten durch Spektralanalyse unter Nutzung der schnellen Fourier-Transformation zum Identifizieren einer Signalform, die eine erste harmonische Signalform umfasst, die einer Zylinderdruckkomponente des überwachten Drucks zugeordnet ist; Berechnen einer Phasenkomponente der Signalform; und Wählen eines gemessenen Verbrennungsphaseneinstellungswerts (ϕ₁) aus der Phasenkomponente, bei dem ein gemessenes Teildruckverhältnis (FPR) gleich einem vorgegebenen Teildruckverhältnis (FPR) ist; wobei die Verarbeitung des gemessenen Verbrennungsphaseneinstellungswerts (ϕ₁) zum Schätzen des gemessenen Kurbelwinkels (θ) zu Beginn der Einspritzung (SOI) das Nutzen von Kalibrierungsdaten und des gemessenen Verbrennungsphaseneinstellungswerts (ϕ₁) zum Schätzen des gemessenen Kurbelwinkels zu Beginn der Einspritzung (SOI) umfasst; Vergleichen des gemessenen Kurbelwinkels (θ) zu Beginn der Einspritzung (SOI) mit einem vorgegebenen Kurbelwinkel zu Beginn der Einspritzung (SOI); und Identifizieren von Kurbelwinkeldifferenzen zu Beginn der Einspritzung (SOI), die größer als eine zulässige Kurbelwinkeldifferenz zu Beginn der Einspritzung (SOI) sind, auf der Grundlage des Vergleichs.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das gemessene Teildruckverhältnis (FPR) durch Bestimmen eines Verhältnisses eines gemessenen Druckverhältnisses (PR(θ)) bei einem Kurbelwinkel (θ) minus eins zu einem geschätzten Druckverhältnis (PR(90°)) bei vollständiger Verbrennung minus eins berechnet wird, wobei das gemessene Druckverhältnis (PR(θ)) als ein Zylinderdruck (P_CYL(θ)), gemessen bei dem Kurbelwinkel (θ), dividiert durch einen geschätzten angetriebenen Druck (P_MOT(θ)) bei dem Kurbelwinkel (θ), berechnet wird, und wobei das geschätzte Druckverhältnis (PR(90°)) bei vollständiger Verbrennung als ein geschätzter Zylinderdruck (P_CYL(90°)) bei neunzig Grad nach dem oberen Totpunkt, dividiert durch einen geschätzten angetriebenen Druck (P_MOT(90°)) bei neunzig Grad nach dem oberen Totpunkt, geschätzt wird.
Verfahren zum Diagnostizieren der Verbrennung innerhalb eines mager gegenüber der Stöchiometrie und in einem Kompressions-zündungsbereich betreibbaren Motors (10), der einen Zylinder (20) enthält, der eine Verbrennungskammer (34) mit variablem Volumen aufweist, die durch einen Kolben (22), der zwischen einem oberem Totpunkt und einem unterem Totpunkt hin- und hergeht, und durch einen Zylinderkopf definiert ist, wobei das Verfahren umfasst: Überwachen des Drucks (108) von dem Zylinder (20) während eines Verbrennungszyklus; Erzeugen eines gemessenen Kurbelwinkels zu Beginn der Einspritzung (SOI) auf der Grundlage des überwachten Drucks, wobei der gemessene Kurbelwinkel zu Beginn der Einspritzung (SOI) unter Nutzung einer schnellen Fourier-Transformation berechnet wird, um einen gemessenen Verbrennungsphaseneinstellungswert (ϕ₁) zu erzeugen, und Verarbeiten des gemessenen Verbrennungsphaseneinstellungswerts (ϕ₁) zum Schätzen des gemessenen Kurbelwinkels zu Beginn der Einspritzung (SOI); wobei der gemessene Verbrennungsphaseneinstellungswert (ϕ₁) gleich einem Nettoverbrennungsdruck-Phaseneinstellungswert ist und wobei die schnelle Fourier-Transformation zum Erzeugen eines gemessenen Verbrennungsphaseneinstellungswerts (ϕ₁) genutzt wird, wobei das Verfahren enthält: Verarbeiten des überwachten Drucks durch Spektralanalyse unter Nutzung der schnellen Fourier-Transformation zum Identifizieren einer Signalform, die eine erste harmonische Signalform umfasst, die einer Zylinderdruckkomponente des überwachten Drucks zugeordnet ist; Berechnen eines Nettoverbrennungsdrucks (NCP(θ)) aus der Signalform; Nutzen einer zweiten schnellen Fourier-Transformation zum Berechnen einer Phasenkomponente des Nettoverbrennungsdrucks (NCP(θ)) auf der Grundlage der Signalform; und Wählen des Nettoverbrennungsdruck-Phaseneinstellungswerts aus der Phasenkomponente, bei dem ein gemessenes Teildruckverhältnis (FPR) gleich einem vorgegebenen Teildruckverhältnis (FPR) ist; wobei die Verarbeitung des gemessenen Verbrennungsphaseneinstellungswerts (ϕ₁) zum Schätzen des gemessenen Kurbelwinkels zu Beginn der Einspritzung (SOI) das Nutzen von Kalibrierungsdaten und des gemessenen Verbrennungsphaseneinstellungswerts (ϕ₁) zum Schätzen des gemessenen Kurbelwinkels zu Beginn der Einspritzung (SOI) umfasst; Vergleichen des gemessenen Kurbelwinkels zu Beginn der Einspritzung (SOI) mit einem vorgegebenen Kurbelwinkel zu Beginn der Einspritzung (SOI); und Identifizieren von Kurbelwinkeldifferenzen zu Beginn der Einspritzung (SOI), die größer als eine zulässige Kurbelwinkeldifferenz zu Beginn der Einspritzung (SOI) sind, auf der Grundlage des Vergleichs.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das gemessene Teildruckverhältnis (FPR) durch Bestimmen eines Verhältnisses eines gemessenen Druckverhältnisses (PR(θ)) bei einem Kurbelwinkel (θ) minus eins zu einem geschätzten Druckverhältnis (PR(90°)) bei vollständiger Verbrennung minus eins berechnet wird, wobei das gemessene Druckverhältnis (PR(θ)) als ein Zylinderdruck (P_CYL(θ)), gemessen bei dem Kurbelwinkel (θ), dividiert durch einen geschätzten angetriebenen Druck (P_MOT) bei dem Kurbelwinkel (θ), berechnet wird und wobei das geschätzte Druckverhältnis (PR(90°)) bei vollständiger Verbrennung als ein geschätzter Zylinderdruck (P_CYL(90°)) bei neunzig Grad nach dem oberen Totpunkt, dividiert durch einen geschätzten angetriebenen Druck (P_MOT(90°)) bei neunzig Grad nach dem oberen Totpunkt, geschätzt wird.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 14, wobei das Identifizieren von Kurbelwinkeldifferenzen zu Beginn der Einspritzung (SOI) das Ausgeben einer sichtbaren Warnung (114) und/oder einer hörbaren Warnung und/oder einer Nachricht an ein Fahrerinformationssystem und/oder einer Nachricht über ein Kommunikationsnetz und/oder von Informationen zur Speicherung in einer Speicherablagevorrichtung enthält.
Verfahren zum Diagnostizieren der Verbrennung innerhalb eines Verbrennungsmotors (10), wobei das Verfahren umfasst: Überwachen von Druckwandlerdaten in einer Verbrennungskammer (34); Bestimmen eines erwarteten Verbrennungsphaseneinstellungswerts, der einem gewählten Teildruckverhältnis (FPR) für einen gewählten Winkel zu Beginn der Einspritzung (SOI) entspricht; Verarbeiten der Druckwandlerdaten unter Nutzung einer schnellen Fourier-Transformation zum Identifizieren einer ersten harmonischen Signalform; Nutzen der Signalform zum Berechnen eines gemessenen Verbrennungsphaseneinstellungswerts (ϕ₁), der einen Kurbelwinkel umfasst, bei dem ein gemessenes Teildruckverhältnis (FPR) gleich dem gewählten Teildruckverhältnis (FPR) ist wobei das Nutzen der Signalform das Berechnen des gemessenen Teildruckverhältnisses (FPR) über einen Bereich von Kurbelwinkeln umfasst, wobei das Berechnen des gemessenen Teildruckverhältnisses (FPR) umfasst: iteratives Bestimmen des gemessenen Teildruckverhältnisses (FPR) als ein Verhältnis eines gemessenen Druckverhältnisses (PR(θ)) minus eins zu einem geschätzten Druckverhältnis (PR(90°)) bei vollständiger Verbrennung minus eins, bei einem unterteilten Kurbelwinkel innerhalb des Bereichs von Kurbelwinkeln, wobei das gemessene Druckverhältnis (PR(θ)) als die Signalform bei dem gewählten Kurbelwinkel, dividiert durch einen geschätzten angetriebenen Druck (P_MOT) bei dem unterteilten Kurbelwinkel, berechnet wird und wobei das geschätzte Druckverhältnis ((PR(90°)) bei vollständiger Verbrennung als ein Zylinderdruck (P_CYL(90°)) bei neunzig Grad nach dem oberen Totpunkt, dividiert durch einen angetriebenen Druck (P_MOT(90°)) bei neunzig Grad nach dem oberen Totpunkt, geschätzt wird; und Angeben eines anomalen Verbrennungsereignisses, falls sich der gemessene Verbrennungsphaseneinstellungswert (ϕ₁) um mehr als eine zulässige Verbrennungsphaseneinstellungsdifferenz von dem erwarteten Verbrennungsphaseneinstellungswert (ϕ₁) unterscheidet.