DE112009001479T5

DE112009001479T5 - Kraftstoffsystemdiagnose durch Analysieren eines Motorzylinder-Drucksignals und eines Kurbelwellendrehzahlsignals

Info

Publication number: DE112009001479T5
Application number: DE112009001479T
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: 2008-06-17
Filing date: 2009-06-03
Publication date: 2011-09-29
Anticipated expiration: 2029-06-04
Also published as: US20090312941A1; CN102066729A; US7761223B2; DE112009001479B4; WO2009155132A2; CN102066729B; WO2009155132A3

Abstract

Ein Verfahren zum Unterscheiden zwischen Verbrennungsproblemen und Sensorfehlern innerhalb eines Motors umfasst das Überwachen von Drucksensordaten von einem Zylinder innerhalb des Motors, das Überwachen von Motordaten, die die Verbrennungsgesundheit beschreiben, von einer anderen Quelle als einem Drucksensor, das Analysieren der Drucksensordaten, um ein anomales Verbrennungsereignis zu diagnostizieren, das Vergleichen des anomalen Verbrennungsereignisses mit der Analyse der Motordaten und das Anzeigen einer Drucksensor-Fehlerwarnung, wenn der Vergleich einen Drucksensorfehler diagnostiziert.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Offenbarung bezieht sich auf den Betrieb und die Steuerung von Verbrennungsmotoren, einschließlich Kompressionszündungsmotoren.
HINTERGRUND
Die Aussagen in diesem Abschnitt stellen lediglich Hintergrundinformationen in Bezug auf die vorliegende Offenbarung bereit und stellen möglicherweise nicht den Stand der Technik dar. Die Verbrennung innerhalb eines Motors beinhaltet das Einleiten von Kraftstoff und Luft in eine Brennkammer und das Bewirken der Zündung des Kraftstoff/Luft-Gemisches oder der Kraftstoff/Luft-Ladung, um die dadurch erzeugte Arbeit nutzbar zu machen. Die Einleitung des Kraftstoffs und der Luft und die Zündung werden durch das Steuermerkmal der Brennkammer, die Position des Kolbens, der innerhalb des Zylinders wirkt, das Modulieren des Volumens und daher die letztendlichen Bedingungen innerhalb der Brennkammer zeitlich gesteuert. Die Zeitsteuerung der an der Verbrennung beteiligten Ereignisse und die Eigenschaften der resultierenden Verbrennung wirken sich auf den resultierenden Wirkungsgrad und die Emissionen des Motors aus.
Die Verbrennungszeitsteuerung oder -phasensteuerung ist nützlich, um Probleme im Verbrennungsprozess zu diagnostizieren. Die Amplitude des resultierenden Drucks oder der Wirkung auf den Kolben ist auch nützlich, um diese Probleme zu diagnostizieren. Für einen normalen Verbrennungsprozess, der unter einem speziellen Satz von Parametern betrieben wird, sind Verbrennungsergebnisse bis auf einen kleinen Bereich vorhersagbar. Verbrennungszyklen, die von diesem kleinen Bereich abweichen, deuten darauf hin, dass die Bedingungen innerhalb der Brennkammer außerhalb der erwarteten Parameter liegen. Die Analyse von Verbrennungszyklen kann in einer Anzahl von Weisen durchgeführt werden.
Bekannte Verfahren zum Bewerten der als Signalleistung gemessenen Amplitude oder zum Bewerten der Verbrennungsphasenlage beruhen auf der Abschätzung der Verbrennungswärme, der durch die Verbrennung verrichteten Arbeit oder anderen Reaktionsmetriken. Diese Verfahren überprüfen historische Daten und reagieren auf Trends oder angehäufte Datenpunkte in den Verbrennungsdaten. Kompressionszündungsmotoren und andere Motorsteuerschemen arbeiten jedoch über breite Motorbedingungen. Eine effektive und zeitgerechte Steuerung, einschließlich Kraftstoffsteuerung, Kraftstoffabstimmung, Ladungszündzeitsteuerung, Abgasrückführungssteuerung (AGR-Steuerung), ist erforderlich, um Fahreranforderungen hinsichtlich Leistung und Kraftstoffsparsamkeit zu erfüllen und Emissionsanforderungen einzuhalten. Ferner besteht viel Variabilität, einschließlich jener in Bezug auf: Komponenten, z. B. Kraftstoffeinspritzdüsen; Systeme, z. B. Kraftstoffleitung und -drücke; Betriebsbedingungen, z. B. Umgebungsdrücke und -temperaturen; und Kraftstoffe, z. B. Cetanzahl und Alkoholgehalt. Die Variabilität in der Verbrennung wirkt sich auf die Wärmefreisetzung und Ausgangsarbeit von individuellen Zylindern aus, was zu einer nicht optimalen Leistung des Motors führt. Ein Maß für die Verbrennungsvariabilität auf der Basis einer Echtzeit-Motorleistung wäre wertvoll, um eine Instabilität im Verbrennungsprozess zu diagnostizieren und Informationen bereitzustellen, die nützlich sind, um Perioden eines ineffizienten Betriebs oder Betriebs mit hoher Emission zu verringern.
Verfahren zum Berechnen von Verbrennungsmetriken in Form entweder von Amplitude oder Verbrennungsphasenlage auf der Basis von direkten Messungen der Verbrennungsergebnisse, wie z. B. direkten Druckmessungen von der Brennkammer oder der Nettokurbelwellendrehzahl, die sich aus der Verbrennung ergibt, sind bekannt. Außerdem sind Verfahren zum Verarbeiten von komplexen oder verrauschten Signalen und zum Reduzieren derselben auf nützliche Informationen bekannt. Ein solches Verfahren umfasst eine Spektralanalyse durch schnelle Fourier-Transformationen (FFT). FFTs reduzieren ein periodisches oder sich wiederholendes Signal auf eine Summe von harmonischen Signalen, die nützlich sind, um das Signal in die Komponenten seines Frequenzspektrums zu transformieren. Sobald die Komponenten des Signals identifiziert wurden, können sie analysiert werden, und Informationen können aus dem Signal entnommen werden. Solche Bewertungen können in Motoren, die unter einer Kompressionszündung mit homogener Ladung (HCCI), Kompressionszündung, wie z. B. in Dieselanwendungen implementiert, oder anderen Selbstzündungsschemen arbeiten, besonders wichtig sein, da kleine Veränderungen der Zylinderbedingungen Bedingungen stören können, die erforderlich sind, um eine effiziente und planmäßige Selbstzündung zu erzeugen, die erforderlich ist, um die Vorteile von Effizienz, Kraftstoffsparsamkeit und geringen Emissionen, die in einem korrekt funktionierenden Motor ersichtlich sind, zu erlangen.
Drucksensoren sind jedoch insbesondere fehleranfällig. Drucksensoren in direkter Verbindung mit der Brennkammer unterliegen schnellen und extremen Druckänderungen. Änderungen an den Motoreinstellungen in Ansprechen auf wahrgenommene Verbrennungsprobleme, die durch Drucksensoren diagnostiziert werden, können eine drastische Auswirkung auf die Motorleistung haben, insbesondere wenn die zugrunde liegenden Druckmesswerte unzuverlässig sind.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Verfahren zum Unterscheiden zwischen Verbrennungsproblemen und Sensorfehlern innerhalb eines Motors umfasst das Überwachen von Drucksensordaten von einem Zylinder innerhalb des Motors und das Überwachen von Motordaten, die die Verbrennungsgesundheit beschreiben, von einer anderen Quelle als einem Drucksensor. Die Drucksensordaten werden analysiert, um ein anomales Verbrennungsereignis zu diagnostizieren, und die Motordaten werden analysiert und mit einem anomalen Verbrennungsereignis verglichen. Eine Drucksensor-Fehlerwarnung wird angezeigt, wenn der Vergleich einen Drucksensorfehler diagnostiziert.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Eine oder mehrere Ausführungsformen werden nun beispielhaft mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
1 eine Schnittansicht eines Verbrennungsmotors ist, der gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Offenbarung konfiguriert ist;
2 ein schematisches Diagramm eines Motor/Antriebsstrang-Systems unter Verwendung eines Verbrennungsdrucksensors und einer Kurbelwellendrehzahl-Erfassungsanordnung gemäß der Offenbarung ist;
3 ein schematisches Diagramm einer Kurbelwellendrehzahl-Erfassungsanordnung, eines Kurbelsensors und eines Steuermoduls gemäß der Offenbarung ist;
4 eine graphische Darstellung eines beispielhaften komplexen Signals, das in Amplituden seiner Komponentensignale zerlegt ist, gemäß der Offenbarung ist;
5 eine graphische Darstellung einer Massenanteils-Verbrennungskurve gemäß der Offenbarung ist;
6 eine graphische Darstellung von beispielhaften Kurbelwellendrehzahlen, die während einer Reihe von Verbrennungszyklen innerhalb eines Mehrzylindermotors beobachtbar sind, gemäß der Offenbarung ist;
7 eine graphische Darstellung von beispielhaften Kriterien zum Beurteilen von gemessenen Verbrennungswerten auf der Basis sowohl einer auf dem Druck basierenden Verbrennungsphasenlage als auch einer Drucksignalleistungsamplitude gemäß der Offenbarung ist;
8 eine graphische Darstellung von beispielhaften Kriterien zum Beurteilen von gemessenen Verbrennungswerten auf der Basis sowohl einer auf der Kurbelwellendrehzahl basierenden Verbrennungsphasenlage als auch der Kurbelwellendrehzahl-Signalleistungsamplitude gemäß der Offenbarung ist;
9 eine graphische Darstellung einer beispielhaften Verbrennungs phasenlage-Kalibrierungskurve, die SOI-Kurbelwinkel, resultierende Verbrennungsphasenlagewerte und ein beispielhaftes Verfahren zum Bewerten von gemessenen Verbrennungsphasenlagewerten anzeigt, gemäß der Offenbarung ist; und
10 eine graphische Darstellung eines beispielhaften Verfahrens zum Bewerten von Drucksensormesswerten gegenüber Kurbelwellendrehzahlmesswerten, wobei beurteilt wird, ob diagnostizierte anomale Verbrennungsereignisse an einem fehlerhaften Drucksensor liegen, gemäß der Offenbarung ist.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Mit Bezug auf die Zeichnungen, in denen die Darstellungen nur für den Zweck der Erläuterung von bestimmten beispielhaften Ausführungsformen und nicht für den Zweck der Begrenzung derselben dienen, ist 1 ein schematisches Diagramm, das einen Verbrennungsmotor 10, ein Steuermodul 5 und ein Abgasnachbehandlungssystem 15, die gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung konstruiert sind, darstellt. Der beispielhafte Motor umfasst einen Mehrzylinder-Verbrennungsmotor mit Direkteinspritzung und Kompressionszündung mit Hubkolben 22, die an einer Kurbelwelle 24 befestigt sind und in Zylindern 20 beweglich sind, die Brennkammern 34 mit variablem Volumen definieren. Die Kurbelwelle 24 ist an einem Fahrzeuggetriebe und -endantrieb betriebsfähig befestigt, um in Ansprechen auf eine Fahrerdrehmomentanforderung (TO_REQ) ein Traktionsdrehmoment zu diesem zu liefern. Der Motor verwendet vorzugsweise einen Viertaktbetrieb, wobei jeder Motorverbrennungszyklus 720 Grad Winkeldrehung der Kurbelwelle 24 umfasst, die in vier Stufen mit 180 Grad (Einlass-Kompression-Expansion-Auslass) unterteilt ist, die die Hin- und Herbewegung der Kolben 22 im Motorzylinder 20 beschreiben. Ein Zielkurbelrad 26 mit mehreren Zähnen ist an der Kurbelwelle befestigt und dreht sich mit dieser. Der Motor umfasst Erfassungsvorrichtungen, um den Motorbetrieb zu überwachen, und Aktuatoren, die den Motorbetrieb steuern. Die Erfassungsvorrichtungen und Aktuatoren sind mit dem Steuermodul 5 signaltechnisch oder wirksam verbunden.
Der Motor umfasst vorzugsweise einen Viertakt-Verbrennungsmotor mit Direkteinspritzung mit einer Brennkammer mit variablem Volumen, die durch den Kolben, der sich innerhalb des Zylinders zwischen Punkten eines einem oberen Totpunkts und unteren Totpunkts hin und her bewegt, definiert ist, und einem Zylinderkopf mit einem Einlassventil und einem Auslassventil. Der Kolben bewegt sich in sich wiederholenden Zyklen hin und her, wobei jeder Zyklus einen Einlass-, Kompressions-, Expansions-, und Auslasshub umfasst.
Der Motor weist vorzugsweise eine Luft/Kraftstoff-Betriebsart auf, die hauptsächlich gegenüber Stöchiometrie mager ist. Ein Fachmann auf dem Gebiet versteht, dass Aspekte der Offenbarung auf andere Motorkonfigurationen anwendbar sind, die hauptsächlich mager gegenüber Stöchiometrie arbeiten, z. B. Funkenzündungsmotoren mit magerer Verbrennung. Während des normalen Betriebs des Kompressionszündungsmotors tritt ein Verbrennungsereignis während jedes Motorzyklus auf, wenn eine Kraftstoffladung in die Brennkammer eingespritzt wird, um mit der Einlassluft die Zylinderladung zu bilden. Die Ladung wird anschließend durch die Wirkung der Kompression davon während des Kompressionshubs verbrannt.
Der Motor ist dazu ausgelegt, über einen breiten Bereich von Temperaturen, Zylinderladung (Luft, Kraftstoff und AGR) und Einspritzereignissen zu arbeiten. Die hierin beschriebenen Verfahren sind für den Betrieb mit Motoren mit Direkteinspritzung und Kompressionszündung, die mager gegenüber Stöchiometrie arbeiten, besonders geeignet, um Parameter zu bestimmen, die mit der Wärmefreisetzung in jeder der Brennkammern während des anhaltenden Betriebs korrelieren. Die Verfahren sind ferner auf andere Motorkonfigurationen anwendbar, einschließlich Funkenzündungsmotoren, einschließlich jener, die an die Verwendung von Strategien von Kompressionszündung mit homogener Ladung (HCCI) angepasst sind. Die Verfahren sind auf Systeme anwendbar, die mehrere Kraftstoffeinspritzereignisse pro Zylinder pro Motorzyklus verwenden, z. B. ein System, das eine Voreinspritzung zum Kraftstoffreformieren, ein Haupteinspritzereignis für Motorleistung, und wenn anwendbar, ein Kraftstoffeinspritzereignis nach der Verbrennung für das Nachbehandlungsmanagement verwendet, von denen sich jedes auf den Zylinderdruck auswirkt.
Erfassungsvorrichtungen sind am oder nahe dem Motor installiert, um physikalische Eigenschaften zu überwachen und Signale zu erzeugen, die mit Motor- und Umgebungsparametern korrelierbar sind. Die Erfassungsvorrichtungen umfassen einen Kurbelwellendrehsensor mit einem Kurbelsensor 44 zum Überwachen der Kurbelwellendrehzahl (N/min) durch Erfassen von Flanken an den Zähnen des Kurbelrades 26. Der Kurbelsensor ist bekannt und kann z. B. einen Hall-Effekt-Sensor, einen induktiven Sensor oder einen magnetoresistiven Sensor umfassen. Das aus dem Kurbelsensor 44 (N/min) ausgegebene Signal wird in das Steuermodul 5 eingegeben. Es ist ein Verbrennungsdrucksensor 30 mit einer Druckerfassungsvorrichtung vorhanden, die dazu ausgelegt ist, den Druck im Zylinder (COMB_PR) zu überwachen. Der Verbrennungsdrucksensor 30 umfasst vorzugsweise eine nicht intrusive Vorrichtung mit einem Kraftwandler mit einem ringförmigen Querschnitt, der so ausgelegt ist, dass er an einer Öffnung für eine Glühkerze 28 im Zylinderkopf installiert wird. Der Verbrennungsdrucksensor 30 ist in Verbindung mit der Glühkerze 28 installiert, wobei der Verbrennungsdruck durch die Glühkerze mechanisch zum Sensor 30 übertragen wird. Das Ausgangssignal COMB_PR des Erfassungselements des Sensors 30 ist zum Zylinderdruck proportional. Das Erfassungselement des Sensors 30 umfasst eine piezokeramische oder andere Vorrichtung, die an sich anpassbar ist. Andere Erfassungsvorrichtungen umfassen vorzugsweise einen Krümmerdrucksensor zum Überwachen des Krümmerdrucks (MAP) und Umgebungsluftdrucks (BARO), einen Luftmengensensor zum Überwachen der Einlassluftmengenströmung (MAF) und der Einlasslufttemperatur (T_IN) und einen Kühlmittelsensor 35 (KÜHLMITTEL). Das System kann einen Abgassensor (nicht dargestellt) zum Überwachen von Zuständen von einem oder mehreren Abgasparametern, z. B. Temperatur, Luft/Kraftstoff-Verhältnis und Bestandteile, umfassen. Ein Fachmann auf dem Gebiet versteht, dass andere Erfassungsvorrichtungen und -verfahren für die Zwecke der Steuerung und Diagnose vorhanden sein können. Die Fahrereingabe in Form der Fahrerdrehmomentanforderung TO_REQ wird typischerweise durch ein Fahrpedal und ein Bremspedal unter anderen Vorrichtungen erhalten. Der Motor ist vorzugsweise mit anderen Sensoren (nicht dargestellt) zum Überwachen des Betriebs und für Zwecke der Systemsteuerung ausgestattet. Jede der Erfassungsvorrichtungen ist signaltechnisch mit dem Steuermodul 5 verbunden, um Signalinformationen zu liefern, die vom Steuermodul in Informationen transformiert werden, die den jeweiligen überwachten Parameter darstellen. Selbstverständlich ist diese Konfiguration erläuternd und nicht einschränkend, einschließlich der verschiedenen Erfassungsvorrichtungen, die gegen funktional äquivalente Vorrichtungen und Algorithmen austauschbar sind.
Die Aktuatoren sind am Motor installiert und werden durch das Steuermodul 5 in Ansprechen auf Fahrereingaben gesteuert, um verschiedene Leistungsziele zu erreichen. Aktuatoren umfassen eine elektronisch gesteuerte Drosselklappenvorrichtung, die die Drosselklappenöffnung auf eine befohlene Eingabe (ETC) steuert, und mehrere Kraftstoffeinspritzdüsen 12 zum direkten Einspritzen von Kraftstoff in jede der Brennkammern in Ansprechen auf eine befohlene Eingabe (INJ_PW), die alle in Ansprechen auf die Fahrerdrehmomentanforderung (TO_REQ) gesteuert werden. Es ist ein Abgasrückführungsventil 32 und ein Kühler (nicht dargestellt) vorhanden, das die Strömung von extern zurückgeführtem Abgas zum Motoreinlass in Ansprechen auf ein Steuersignal (AGR) vom Steuermodul steuert. Die Glühkerze 28 umfasst eine bekannte Vorrichtung, die in jeder der Brennkammern installiert ist und zur Verwendung mit dem Verbrennungsdrucksensor 30 ausgelegt ist.
Die Kraftstoffeinspritzdüse 12 ist ein Element eines Kraftstoffeinspritzsystems, das mehrere Hochdruck-Kraftstoffeinspritzdüsenvorrichtungen umfasst, die jeweils dazu ausgelegt sind, eine Kraftstoffladung mit einer Masse von Kraftstoff direkt in eine der Brennkammern in Ansprechen auf das Befehlssignal INJ_PW vom Steuermodul einzuspritzen. Jede der Kraftstoffeinspritzdüsen 12 wird mit Druckkraftstoff von einem Kraftstoffverteilungssystem (nicht dargestellt) versorgt und weist Betriebseigenschaften, einschließlich einer minimalen Impulsbreite und einer zugehörigen minimalen steuerbaren Kraftstoffdurchflussrate und einer maximalen Kraftstoffdurchflussrate, auf.
Der Motor kann mit einem steuerbaren Ventiltrieb ausgestattet sein, der wirksam ist, um Öffnungs- und Schließvorgänge von Einlass- und Auslassventilen von jedem der Zylinder einzustellen, einschließlich irgendeiner oder mehrerer der Ventilzeitsteuerung, -phasensteuerung (d. h. Zeitsteuerung relativ zum Kurbelwinkel und zur Kolbenposition) und der Amplitude des Hubs der Ventilöffnungen. Ein beispielhaftes System umfasst eine variable Nockenphasensteuerung, die auf Kompressionszündungsmotoren, Funkenzündungsmotoren und Kompressionszündungsmotoren mit homogener Ladung anwendbar ist.
Das Steuermodul 5 umfasst vorzugsweise einen oder mehrere digitale Universalcomputer, die im Allgemeinen einen Mikroprozessor oder eine Zentraleinheit, Speichermedien mit einem nicht flüchtigen Speicher, einschließlich eines Festwertspeichers (ROM) und eines elektrisch programmierbaren Festwertspeichers (EPROM), einen Direktzugriffsspeicher (RAM), einen Hochgeschwindigkeitstakt, eine Analog-Digital-(A/D) und Digital-Analog-(D/A) Schaltungsanordnung und eine Eingabe/Ausgabe-Schaltungsanordnung und Eingabe/Ausgabe-Vorrichtungen (E/A) und eine geeignete Signalaufbereitungs- und Pufferschaltungsanordnung umfassen. Das Steuermodul weist einen Satz von Steueralgorithmen mit residenten Programmbefehlen und Kalibrierungen, die im nicht-flüchtigen Speicher gespeichert sind und ausgeführt werden, um die jeweilige Funktion jedes Computers bereitzustellen, auf. Die Algorithmen werden typischerweise während vorgegebener Schleifenzyklen ausgeführt, so dass jeder Algorithmus mindestens einmal in jedem Schleifenzyklus ausgeführt wird. Die Algorithmen werden durch die Zentraleinheit ausgeführt und sind betriebsfähig, um Eingaben von den vorstehend erwähnten Erfassungsvorrichtungen zu überwachen und Steuer- und Diagnoseroutinen unter Verwendung von vorgegebenen Kalibrierungen auszuführen, um den Betrieb der Aktuatoren zu steuern. Die Schleifenzyklen werden typischerweise in regelmäßigen Intervallen, beispielsweise alle 3,125, 6,25, 12,5, 25 und 100 Millisekunden, während des anhaltenden Motor- und Fahrzeugbetriebs ausgeführt. Alternativ können die Algorithmen in Ansprechen auf das Eintreten eines Ereignisses ausgeführt werden. Algorithmen auf Ereignisbasis und ein Motorbetrieb auf Ereignisbasis umfassen eine Drucküberwachung vom Verbrennungssensor 30, wobei Messungen entsprechend jedem vorbeilaufenden Zahn am Kurbelrad 26 durchgeführt werden. Wenn das Kurbelrad ein 60X-2X-Rad umfasst, tritt folglich eine Verbrennungserfassung alle sechs Grad der Kurbelwellendrehung auf, wobei ein Zahn und eine Messung einer Kurbeleinstellung auf 0 TDC für jeden Kolben entspricht.
Das Steuermodul 5 führt einen algorithmischen Code, der darin gespeichert ist, aus, um die vorstehend erwähnten Aktuatoren zu steuern, um den Motorbetrieb zu steuern, einschließlich der Drosselklappenposition, der Kraftstoffeinspritzmasse und -zeitsteuerung, der AGR-Ventilposition, um die Strömung von zurückgeführten Abgasen zu steuern, des Glühkerzenbetriebs und der Steuerung der Zeitsteuerung, der Phasenlage und des Hubs von Einlass- und/oder Auslassventilen an so ausgestatteten Systemen. Das Steuermodul ist dazu ausgelegt, Eingangssignale vom Fahrer (z. B. eine Fahrpedalposition und eine Bremspedalposition), um die Fahrerdrehmomentanforderung TO_REQ zu bestimmen, und von den Sensoren, die die Motordrehzahl (N/min) und die Einlasslufttemperatur (T_IN) und die Kühlmitteltemperatur und andere Umgebungsbedingungen angeben, zu empfangen.
Mit Bezug auf 2 ist ein Motor/Antriebsstrang-System 8 dargestellt, das gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung konstruiert wurde. Das Motor/Antriebsstrang-System 8 umfasst einen Motor 10, einen Verbrennungsdrucksensor 30, eine Kurbelwelle 24, eine Getriebeanordnung 40, eine Kurbelwellendrehzahl-Erfassungsanordnung 50, einen Kurbelsensor 44 und eine Ausgangswelle 90. Die Kurbelwelle 24 ist eine Komponente des Motors 10, die zum Transformieren von Kraft von einer Hin- und Herbewegung eines sich verlagernden Kolbens im Motor auf eine sich drehende Ausgangswelle wirkt. Diese Ausführungsform der Offenbarung beinhaltet einen Verbrennungsdrucksensor 30, um Drücke innerhalb einer Brennkammer in einem Zylinder des Motors 10 zu überwachen. Diese Ausführungsform der Offenbarung beinhaltet ferner eine Kurbelwellendrehzahl-Erfassungsanordnung 50, die in der Reihe zwischen dem Motor 10 und der Getriebeanordnung 40 angeordnet ist; es sollte jedoch erkannt werden, dass die Kurbelwellendrehzahl-Erfassungsanordnung 50 gegen irgendeine Vorrichtung ausgetauscht werden kann, die in der Lage ist, die Drehposition der Kurbelwelle 24 oder irgendeines angebrachten Abschnitts des Antriebsstrangs zu quantifizieren, die die Motordrehgeschwindigkeit quantifizieren kann. Der Kurbelsensor 44 ist an der Kurbelwellendrehzahl-Erfassungsanordnung 50 derart positioniert, dass der Kurbelsensor 44 Drehdaten in Bezug auf die Position der Kurbelwelle 24 messen kann. Das Steuermodul 5 steht mit dem Kurbelsensor 44 in Kommunikation, um irgendwelche vom Kurbelsensor 44 erfassten Daten zu sammeln.
3 stellt die Zusammenwirkung zwischen der Kurbelwellendrehzahl-Erfassungsanordnung 50, dem Kurbelsensor 44 und dem Steuermodul 5 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Offenbarung dar. Das Steuermodul 5 kann einen Datenprozessor enthalten oder es kann einfach eine Verbindung zu einem Anschluss enthalten, durch den Daten durch eine Vorrichtung außerhalb des Systems gesammelt werden können. In dieser speziellen Ausführungsform erzeugt irgendeine Drehung der Kurbelwelle 24 eine im Wesentlichen übereinstimmende oder proportionale Drehung des Kurbelrades 26.
Der Kurbelsensor 44 wirkt mit dem Kurbelrad 26 zusammen, so dass der Kurbelsensor 44 detaillierte Daten hinsichtlich jeder Drehung des Kurbelrades 26 erfassen kann. Eine bekannte Ausführungsform des Kurbelrades 26 stellt die Verwendung von mehreren erhabenen Zielradindikatoren in Verbindung mit einem magnetischen Kurbelsensor 44 dar. Wie auf dem Fachgebiet gut bekannt ist, können magnetische Sensoren verwendet werden, um eine Änderung einer Metallmasse, die nahe dem Sensor angeordnet ist, zu detektieren. Während sich das Rad dreht, erzeugt jeder individuelle erhabene Indikator oder in einigen Ausführungsformen jede steigende Flanke und jede fallende Flanke jedes erhabenen Indikators, einen Impuls im Kurbelsensor 44 und dieser Impuls wird zum Steuermodul 5 weitergeleitet. Das Kurbelrad 26 beinhaltet in einer bekannten Ausführungsform einen leeren Abschnitt, in dem keine Indikationen zu finden sind. Der leere Abschnitt wirkt als Rotationsindex, so dass irgendeine anschließende Verarbeitung der gesammelten Daten zwischen speziellen Impulsen unterscheiden kann. Wie vorstehend erwähnt, ist die Kurbelwellendrehzahl-Erfassungsanordnung 50 mit der Kurbelwelle 24 verbunden, so dass irgendeine Drehung der Kurbelwelle 24 eine im Wesentlichen übereinstimmende oder proportionale Drehung des Kurbelrades 26 erzeugt. In einer Ausführungsform ist das Kurbelrad 26 derart indiziert, dass der leere Abschnitt, der den Sensor erreicht, mit einem Indexzylinder des Motors 10, der die obere Totpunktposition erreicht, korreliert. Wenn das Kurbelrad 26 den leeren Abschnitt vorbei dreht, können Motorsteuermerkmale Motorfunktionen auf anschließende Drehmesswerte relativ zur bekannten Position des leeren Abschnitts und daher der oberen Totpunktposition des Indexzylinders des Motors zeitlich steuern. Funktionen, die auf bekannte Zylinderorte kalibriert werden können, umfassen die Ventilzeitsteuerung, Funkenzeitsteuerung und die Kraftstoffeinspritzdüsen-Zeitsteuerung. Obwohl diese bevorzugte Ausführungsform unter Verwendung von erhabenen Indikatoren beschrieben wird, könnten viele verschiedene Anzeigeformen verwendet werden, einschließlich Vertiefungen anstelle der erhabenen Indikatoren, Kerben, die an die Stelle der erhabenen Indikatoren geschnitten sind, optisch erkennbare Streifen oder andere Muster oder irgendeine andere Form von Angabe, die in einen Datenstrom von einem sich drehenden Rad oder einer sich drehenden Welle umgesetzt werden könnte.
Da die Zeitsteuerung eines Indexzylinders mit dem Kurbelrad 26 korreliert werden kann, kann dies auch die Zeitsteuerung der restlichen Zylinder. Mehrere Kurbelwellenpositionen können in Verbindung mit individuellen erhabenen Indikatoren verwendet werden und mit der bekannten Zeitsteuerung der mehreren Zylinder des Motors 10 korreliert werden. In dieser Weise kann die Kurbelwellendrehzahl-Erfassungsanordnung 50 bei der Steuerung von Zylinder-Zylinder-Motorfunktionen verwendet werden.
Die Verbrennung, die innerhalb des Motors stattfindet, ist schwierig direkt zu überwachen. Sensoren können die Kraftstoffströmung und Luftströmung in den Zylinder detektieren und messen, ein Sensor kann eine spezielle Spannung, die an eine Zündkerze angelegt wird, überwachen, Eingangswerte wie z. B. ein programmierter Start der Einspritzung (SOI) oder ein programmierter Zündzeitpunkt können bekannt sein oder ein Prozessor kann eine Summe von Informationen erfassen, die Bedingungen vorhersagen würden, die erforderlich sind, um eine Selbstzündung zu erzeugen. Diese Messwerte und der Datenpunkt zusammen sagen jedoch lediglich die Verbrennung voraus und messen nicht tatsächliche Verbrennungsergebnisse. In der vorstehend beschriebenen beispielhaften Ausführungsform stehen zwei verschiedene Verfahren zum Bewerten der Verbrennung direkt aus tatsächlichen Verbrennungsergebnissen zur Verfügung: der Drucksensor 30 liefert Informationen hinsichtlich Drücken innerhalb der Brennkammer und der Kurbelwellendrehzahlsensor 44 in unmittelbarer Nähe zum Kurbelrad 26 mit mehreren Zähnen, das an der Kurbelwelle befestigt ist, liefert Daten hinsichtlich der Nettoausgangsarbeit des Motors in Form der Kurbelwellendrehzahl. Signale, die vom Drucksensor 30 und vom Kurbelwellendrehzahlsensor 44 zum Steuermodul 5 geliefert werden, stellen detaillierte Informationen über die innerhalb des Motors stattfindende Verbrennung bereit.
Zylinderdruckmesswerte liefern konkrete Messwerte, die Bedingungen innerhalb der Brennkammer beschreiben. Auf der Basis eines Verständnisses des Verbrennungsprozesses können Zylinderdrücke analysiert werden, um den Zustand des Verbrennungsprozesses innerhalb eines speziellen Zylinders abzuschätzen, welche die Verbrennung hinsichtlich sowohl der Verbrennungsphasenlage als auch der Verbrennungsstärke beschreiben. Die Verbrennung einer bekannten Ladung zu einem bekannten Zeitpunkt unter bekannten Bedingungen erzeugt einen vorhersagbaren Druck innerhalb des Zylinders. Durch Beschreiben der Phase und der Stärke der Verbrennung bei bestimmten Kurbelwinkeln können die Einleitung und der Fortschritt eines speziellen Verbrennungszyklus beschrieben werden. Durch Abschätzen des Zustandes des Verbrennungsprozesses für einen Zylinder und Vergleichen des Zustandes mit erwarteten Zylindermesswerten können Zylinder hinsichtlich Funktionsstörungen, Fehlzündungen oder eines ineffizienten Betriebs ausgewertet werden. Solche Auswertungen können in Motoren, die unter HCCI oder Kompressionszündung arbeiten, besonders wichtig sein, da kleine Veränderungen der Zylinderbedingungen die Bedingungen stören können, die erforderlich sind, um eine effiziente und planmäßige Selbstzündung zu erzeugen, die erforderlich ist, um die Vorteile des Wirkungsgrades, der Kraftstoffsparsamkeit und der geringen Emissionen, die in einem korrekt funktionierenden Motor ersichtlich sind, zu erlangen.
Druckmesswerte von den Druckwandlern, die in oder in Verbindung mit den Verbrennungszylindern angeordnet sind, enthalten Informationen, die direkt mit der Verbrennung in Beziehung stehen, die innerhalb der Brennkammer stattfindet. Ein zweckmäßiges Maß, das zum Quantifizieren des Drucks in der Brennkammer, der der Verbrennung zuzuschreiben ist, nützlich ist, ist das Druckverhältnis (PR) oder das Verhältnis des gemessenen Zylinderdrucks (P_CYL) zum Motordruck (P_MOT), wobei P_MOT der berechnete Druck ist, der in der Brennkammer als Ergebnis dessen, dass der Kolben eingeschlossenes Gas komprimiert, wenn keine Verbrennung stattfinden würde, existieren würde. Daher kann PR bei irgendeinem Kurbelwinkel ausgedrückt werden als:
Der Kurbelwinkel (θ) ist das Maß der Kurbelwelle, die den Verbrennungszyklus durchläuft, und wird auf dem Fachgebiet umfangreich als Metrik verwendet, um Ereignisse und messbare Größen innerhalb des Verbrennungszyklus nachzuvollziehen. Der Nettoverbrennungsdruck (NCP(θ)) ist ein häufig verwendeter Term, um die Differenz zwischen P_CYL(θ) und P_MOT(θ) oder den Druckanstieg in der Brennkammer, der der Verbrennung zuzuschreiben ist, bei einem gegebenen Kurbelwinkel zu beschreiben. Da der Druckanstieg, der durch PR oder NCP beschrieben wird, direkt der Verbrennung zuzuschreiben ist, führt das Verständnis dieser Druckterme zum Verständnis der Verbrennung hinsichtlich der Zylinderleistung oder Signalleistung und der Verbrennungsphasenlage.
Die Signalleistung ist ein Term, der die Amplitude des Drucks, der innerhalb der Brennkammer als Ergebnis der Verbrennung erzeugt wird, beschreibt. Viele Verfahren zum Berechnen der Signalleistung sind auf dem Fachgebiet bekannt. Ein Verfahren verwendet Druckmesswerte aus dem Inneren des Zylinders, um die Signalleistung (SP) nachzuführen, und wird durch die folgende Gleichung dargestellt:
PR wird in dieser beispielhaften Gleichung verwendet, um die Signalleistung nachzuführen; von einen Fachmann auf dem Gebiet wird jedoch erkannt, dass irgendeine Variable, die die Amplitude des Verbrennungszyklus proportional nachführt, wie z. B. P_CYL oder NCP, ebenso in dieser Gleichung anstelle von PR verwendet werden könnte. Durch Abtasten von PR über N Abtastwerte innerhalb eines Verbrennungszyklus ergibt diese Gleichung ein Maß der Amplitude der Signalleistung von einem Zylinder über einen Verbrennungszyklus.
Ein weiteres Verfahren zum Berechnen der Signalleistung verwendet eine schnelle Fourier-Transformation, um Druckmesswerte zu analysieren. Schnelle Fourier-Transformationen (FFTs) sind mathematische Verfahren, die auf dem Fachgebiet gut bekannt sind. Ein FFT-Verfahren, das als Spektralanalyse bekannt ist, analysiert ein komplexes Signal und zerlegt das Signal in seine Komponententeile, die als Summe von Oberschwingungen dargestellt werden können. Die Analyse eines Druckwandlersignals, das durch f(θ) dargestellt wird, durch eine FFT kann folgendermaßen dargestellt werden. FFT(f(θ)) = A₀ + (A₁sin(ω₀θ + ϕ₁)) + (A₂sin(2ω₀θ + ϕ₂)) + ... + (A_Nsin(Nω₀θ + ϕ_N)) [3]
Jede Komponente N des Signals f(θ) stellt eine periodische Eingabe über den Druck innerhalb der Brennkammer dar, wobei jedes zunehmende Inkrement von N Signale mit höherer Frequenz umfasst. 4 stellt ein beispielhaftes Diagramm der Amplitudenkomponenten eines Eingangssignals gemäß der Offenbarung dar. Vielfache der Oberschwingungsfrequenz ω_o ergeben Amplituden der Komponenten des Eingangssignals. FFTs ergeben Informationen über jede Komponente des Signals als Amplitude, die vorstehend durch AN dargestellt ist, und der Phase, die vorstehend durch (φN dargestellt ist. Die Anwendung einer FFT auf PR über einen Verbrennungszyklus kann durch die folgende Gleichung dargestellt werden: P(ω) = FFT(PR(20°, 80°)) [4]
P(ω) stellt die Amplitude einer individuellen Komponente des PR-Signals dar. Die Amplitude des gesamten PR-Signals kann daher als Summe der Amplituden der individuellen Komponentenamplituden ausgedrückt werden. Diese Summierung kann durch die folgende Gleichung dargestellt werden: Mag_PR = |P(ω₁)| + |P(ω₂)| + ... + |P(ω_N)| [5]
Diese Gleichung betrachtet die Gesamtdruckmesswertstärke und beurteilt die Amplitude auf der Basis der Summe aller Komponenten zum komplexen Drucksignal. Alternativ hat eine experimentelle Analyse gezeigt, dass die Druckschwingung, die durch die Verbrennung und den Kolben, der sich durch die verschiedenen Stufen des Verbrennungszyklus bewegt, verursacht wird, P_CYL(θ), gewöhnlich die erste Oberschwingung mit niedrigster Frequenz ist. Durch Isolieren dieses ersten Oberschwingungssignals kann der Teil von P_CYL(θ), der direkt der Verbrennung zuzuschreiben ist, gemessen und ausgewertet werden. In dieser Weise kann eine FFT verwendet werden, um ein komplexes Signal in Komponententeile zu zerlegen, und die individuelle Amplitude jedes Komponententeils kann summiert werden, um eine Amplitude der Quellensignalleistung zu bestimmen.
Die Verbrennungsphasenlage ist ein Term, der den Prozess eines Verbrennungszyklus im Vergleich zu einem Kurbelwinkel beschreibt. Das Bestimmen der Verbrennungsphasenlage über einen Verbrennungszyklus ergibt Informationen in Bezug auf den tatsächlichen SOI und die Verbrennungsgesundheit. Wenn beispielsweise der SOI im Zylinder später als der programmierte SOI-Zeitpunkt stattfindet, ist die Verbrennungsphasenlage verzögert und die Verbrennung der Kraftstoff/Luft-Ladung findet mit einer anderen Rate auf der Basis der Bedingungen im Zylinder statt. Wenn Bedingungen im Zylinder eine Fehlzündung oder eine teilweise Verbrennung verursachen, wird ebenso der Anstieg des Drucks, der durch die Verbrennung der Kraftstoff/Luft-Ladung erzeugt wird, verringert. Die Verbrennungsphasenlage ergibt daher wichtige Informationen über den Verbrennungsprozess.
Ein Verfahren zum Bewerten der Verbrennungsphasenlage umfasst das Verarbeiten von Zylinderdruckwandler-Messwerten und das Vergleichen von Verbrennungsphasenlage-Informationen, die aus den Druckmesswerten bestimmt werden, mit erwarteten Werten. Verschiedene Verfahren zum Berechnen der Verbrennungsphasenlage sind auf dem Fachgebiet bekannt. Ein Verfahren verwendet einen Massenanteils-Verbrennungsprozentsatz, um die Verbrennungsphasenlage abzuschätzen. 5 stellt eine beispielhafte Massenanteils-Verbrennungskurve, die den Prozentsatz der Kraftstoff/Luft-Ladung, die in einem Zylinder verbrannt wird, für einen speziellen Verbrennungszyklus beschreibt, gemäß der Offenbarung dar. An irgendeinem Punkt nach der Zündung beginnt der Prozentsatz der verbrannten Ladung anzusteigen. Die Verbrennung beschleunigt sich bis zu irgendeinem Punkt, bis der begrenzte restliche Kraftstoff und die begrenzte restliche Luft beginnen, die Verbrennung zu begrenzen, und der Prozentsatz steigt weiter an, aber langsam, wenn restliche Spuren von Ladung verbrannt werden. Bei einer perfekten Verbrennung werden 100% der Ladung verbrannt. Ein Verfahren zum Quantifizieren der Verbrennungsphasenlage durch eine Massenanteils-Verbrennungskurve besteht darin, einen Massenanteils-Verbrennungsprozentsatz als Index aufzugreifen und einen gemessenen Kurbelwinkel, bei dem der Index erreicht wird, mit einem erwarteten Kurbelwinkel, bei dem erwartet wird, dass der Index erreicht wird, zu vergleichen. Die Massenanteilsverbrennung kann durch eine Anzahl von bekannten Verfahren berechnet werden. Ein Verfahren besteht darin, die Massenanteilsverbrennung durch ein Anteilsdruckverhältnis abzuschätzen. Das Anteilsdruckverhältnis kann durch die folgende Gleichung berechnet werden. FPR(θ) = PR(θ) – 1 / PR(90°) – 1 ∝ Massenanteilsverbrennung (θ) [6]
PR(θ) – 1 ergibt ein Maß für den Druck, der der Verbrennung zuzuschreiben ist, bei einem speziellen Kurbelwinkel. PR(90°) – 1 ergibt ein Maß des Drucks, der der Verbrennung zuzuschreiben ist, bei ihrem Maximum, nachdem die Verbrennung vollendet ist, wobei 90° nach dem oberen Totpunkt als Kurbelwinkel aufgegriffen wird, der sich immer noch innerhalb des Expansionshubs befindet, nach dem die Verbrennung als im Wesentlichen vollständig angenommen wird. FPR(θ) ergibt eine äquivalente Kurve zur in 5 dargestellten Massenanteils-Verbrennungskurve und daher kann ein FPR-Wert als Indexwert für Zwecke der Auswertung der Verbrennungsphasenlage ausgewählt werden, wie vorstehend für einen Massenanteils-Verbrennungsprozentsatz beschrieben.
Verschiedene Werte für die Massenanteilsverbrennung oder FPR können als Indexwert ausgewählt werden. In der in 5 dargestellten Kurve ergibt beispielsweise ein Wert um eine Massenanteilsverbrennung von 50% einen Indexwert mit der steilsten Kurve und daher die größte Auflösung zum Angeben eines entsprechenden angegebenen Kurbelwinkels. Andere Kurven oder Verbrennungsbedingungen könnten jedoch die Auswahl eines anderen Prozentsatzes als Index vorteilhaft machen. Außerdem könnte die Verwendung entweder des Massenanteils-Verbrennungsprozentsatzes oder des Anteilsdruckverhältnisses operativ umgekehrt werden, wobei ein Indexkurbelwinkel ausgewählt wird und Prozentsatzwerte bei diesem Indexkurbelwinkel verglichen werden. Ungeachtet des verwendeten Indexwerts oder Verfahrens stellen die Massenanteilsverbrennung oder Anteilsdruckverhältnisse ein Mittel zum Bestimmen der Verbrennungsphasenlage durch Druckmesswerte bereit.
Ein weiteres Verfahren zum Auswerten der Verbrennungsphasenlage kann FFTs verwenden, wie vorstehend beschrieben, um Drucksignale von der Brennkammer des Zylinders zu analysieren. Wie vorstehend erörtert, ergeben FFTs Informationen über die Komponenten eines Signals hinsichtlich der Amplitude und Phase. Die Verbrennungsphasenlage kann durch die folgende Gleichung berechnet werden: ϕ = Winkel (FFT(PR(θ), θ = [–20°, 20°])[7]
Wie in obiger Gleichung (3) beschrieben, umfasst φ Phaseninformationen für eine Anzahl von Signalkomponenten, die verschiedene Oberschwingungsfrequenzen aufweisen. Wie vorstehend erwähnt, hat die Analyse gezeigt, dass die Druckschwingung, die durch die Verbrennung und den Kolben, der sich durch die verschiedenen Stufen des Verbrennungszyklus bewegt, verursacht wird, P_CYL(θ), gewöhnlich die erste Oberschwingung mit niedrigster Frequenz ist. Durch Isolieren dieses ersten Oberschwingungssignals kann P_CYL(θ) gemessen und ausgewertet werden. Der Winkel der ersten Oberschwingung oder ϕ₁ ist daher der dominante Term, der die Verbrennungsphasenlage-Informationen nachführt. Die Analyse von Zylinderdruckmesswerten durch eine FFT kann daher ein Maß der Verbrennungsphasenlage ergeben.
Zusätzlich zum Analysieren von Zylinderdrücken, die der Verbrennung zuzuschreiben sind, sind andere Verfahren zum Auswerten der Verbrennung auf dem Fachgebiet bekannt. Wie vorstehend erwähnt, ändert sich die Kurbelwellendrehzahl als Ergebnis von Verbrennungszyklen und zugehörigen Expansionshüben innerhalb des Motors. Kleine Änderungen am Verbrennungszyklus innerhalb eines individuellen Zylinders ändern die Beschleunigung des Kolbens, was sich auf die Kurbelwellendrehzahl auswirkt, die in dem Signal ersichtlich ist, das vom Steuermodul 5 empfangen wird. Eine teilweise Fehlzündung eines Zylinders kann beispielsweise zu einem Verbrennungszyklus mit verzögerter Zeitsteuerung führen. Diese verzögerte Zeitsteuerung führt zu einer messbaren Änderung an der Kurbelwellendrehzahl im Vergleich zu einer erwarteten Kurbelwellendrehzahl. Die Kurbelwellendrehzahl enthält daher direkte Informationen, die die Verbrennungszyklen beschreiben, einschließlich der Verbrennungsphasenlage-Informationen. Die Verbrennung einer bekannten Ladung zu einem bekannten Zeitpunkt unter bekannten Bedingungen erzeugt ein vorhersagbares Ergebnis innerhalb des Zylinders. Auf der Basis eines Verständnisses des Verbrennungsprozesses und der Effekte einer unterschiedlichen Eingabe auf die Verbrennungsphasenlage, können Kurbel-Wellendrehzahlen analysiert werden, um die Verbrennung innerhalb eines speziellen Zylinders zu bewerten. Durch Abschätzen des Zustandes des Verbrennungsprozesses für einen Zylinder und Vergleichen des Zustandes mit entweder erwarteten Zylindermesswerten oder mit den Messwerten anderer Zylinder können die Zylinder hinsichtlich Funktionsstörungen, Fehlzündungen oder eines ineffizienten Betriebs ausgewertet werden.
Sensormesswerte in Bezug auf die Kurbelwellendrehung oder Kurbelwellendrehzahlen enthalten Informationen, die direkt mit der Verbrennung in Beziehung stehen, die innerhalb der Brennkammer stattfindet. Wenn jeder Zylinder zündet, treibt der Expansionshub des Kolbens die Kurbelwelle an, was die Kurbelwellendrehzahl erhöht oder eine Winkelbeschleunigung erzeugt. Wenn keine Arbeit von der Verbrennung auf die Kolben des Motors aufgebracht wird, verlangsamt sich die Kurbelwelle als Ergebnis von Verlusten, die mit Reibung, Last usw. verbunden sind. Stetige, durchschnittliche Motordrehzahlbedingungen, bei denen die mittlere Nettodrehzahl der Kurbelwelle über einen Zeitraum konstant bleibt, beschreiben eine Situation, in der die Erhöhungen der Drehzahl, die durch die Expansionshübe bewirkt werden, den Verringerungen der Drehzahl, die außerhalb der Expansionshübe erfahren werden, entsprechen. In einem idealen, theoretischen Modell des Motors könnte die Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle folgendermaßen in einem gleichmäßigen Aufwärts- und Abwärtsmuster profiliert werden, das mit den Verbrennungszyklen übereinstimmt, die innerhalb des Motors stattfinden. Motoren sind jedoch komplexe Mechanismen und diese Druckmesswerte enthalten zusätzlich zu einem Maß der Verbrennungszyklen eine Vielzahl von Kurbelwellendrehzahl-Schwingungen von anderen Quellen. 6 stellt Kurbelwellendrehzahl-Messwerte von einem Kurbelwellendrehzahlsensor in einem beispielhaften Acht-Zylinder-Motor gemäß der Offenbarung dar. Wie im Datendiagramm zu sehen ist, kann insgesamt ein Aufwärts- und Abwärtsmuster identifiziert werden. Dieses Gesamtmuster ist mit den vorstehend erwähnten Effekten der Verbrennungszyklen innerhalb des Motors verbunden.
Die unbedeutenden Schwankungen im Diagramm, die durch die ruckartigen Aufwärts- und Abwärtsmuster im gesamten Wellenmuster angegeben sind, stellen Schwingungen dar, die durch andere Kräfte als die Expansionshübe verursacht werden. Eine Anzahl von Verfahren existiert auf dem Fachgebiet zum Filtern von verrauschten Daten zu nützlichen Informationen. Wie vorstehend erwähnt, können FFTs verwendet werden, um ein komplexes Signal zu analysieren und das Signal in seine Komponententeile zu zerlegen, die als Summe von Oberschwingungen dargestellt werden können. Die Analyse eines Kurbelwellendrehzahlsignals kann ähnlich zur Beziehung, die in Gleichung (3) ausgedrückt ist, dargestellt werden. Jede Komponente N des Signals f(θ) stellt eine periodische Eingabe über die Drehzahl der Kurbelwelle dar, wobei jedes zunehmende Inkrement von N Signale mit höherer Frequenz umfasst. Wie vorstehend in Bezug auf die erste Oberschwingung des Drucksignals beschrieben, kann gezeigt werden, dass die Drehzahlschwingung, die durch die Verbrennung und den Kolben, der sich durch die verschiedenen Stufen des Verbrennungszyklus bewegt, verursacht wird, gewöhnlich die erste Oberschwingung mit niedrigster Frequenz ist. Durch Isolieren dieses ersten Oberschwingungssignals können Kurbelwellendrehzahl-Schwingungen aufgrund der Verbrennung gemessen und ausgewertet werden. Wie auf dem Fachgebiet gut bekannt ist, sehen FFTs Informationen hinsichtlich der Amplitude und Phase jeder identifizierten Oberschwingung vor, die als A_N- bzw. φ_N-Term in jeder Oberschwingung der obigen Gleichung (3) erfasst werden. Der Winkel der ersten Oberschwingung oder φ₁ ist daher der dominante Term, der die Verbrennungsphasenlage-Informationen nachführt. Ebenso ergibt ein Vergleich von A₁ mit erwarteten Werten Informationen in Bezug auf die Amplitude des Kurbelwellendrehzahl-Signals. Durch Analysieren der Komponente der FFT-Ausgabe in Bezug auf die Kurbelwellendrehzahl, die der Verbrennung zuzuschreiben ist, können die Signalleistungs- und Verbrennungsphasenlage-Informationen dieser Komponente quantifiziert und verglichen werden.
Signale, die durch FFTs analysiert werden, werden am effizientesten abgeschätzt, wenn sich das Eingangssignal in einem stationären Zustand befindet. Transiente Effekte eines sich ändernden Eingangssignals können Fehler in den durchgeführten Abschätzungen erzeugen. Obwohl Verfahren bekannt sind, um die Effekte von transienten Eingangssignalen zu kompensieren, werden die hierin offenbarten Verfahren am besten unter entweder Leerlauf- oder stationären mittleren Motordrehzahlbedingungen durchgeführt, wobei die Effekte von Übergängen beseitigt sind. Ein bekanntes Verfahren, um den Test in einer annehmbar stetigen Testperiode durchzuführen, besteht darin, Abtastwerte zu nehmen und einen Algorithmus innerhalb des Steuermoduls zu verwenden, um die Testdaten als während einer stetigen Periode des Motorbetriebs genommen entweder für gültig zu erklären oder zu disqualifizieren.
Es sollte beachtet werden, dass, obwohl die Testdaten vorzugsweise im Leerlauf- oder stetigen Motorbetrieb aufgenommen werden, Informationen, die von diesen Analysen abgeleitet werden, von komplexen Algorithmen oder Motormodellen verwendet werden können, um eine genauere Motorsteuerung über verschiedene Bereiche des Motorbetriebs zu bewirken. Wenn beispielsweise das Testen und die Analyse im Leerlauf zeigen, dass der Zylinder Nummer vier eine teilweise verstopfte Einspritzdüse aufweist, könnte der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt für diesen Zylinder über die ganzen verschiedenen Betriebsbereiche modifiziert werden, um das wahrgenommene Problem zu kompensieren.
Verschiedene Ausführungsformen von Verfahren zum Auswerten von gemessenen Datenwerten sind auf dem Fachgebiet bekannt. Gemessene Punkte können beispielsweise mit kalibrierten Punkten, die experimentell, empirisch, vorhersagend, durch Modellieren oder andere Verfahren entwickelt werden, verglichen werden. Alternativ können gemessene Punkte mit zusätzlichen oder äquivalenten Datenpunkten, die zeitlich nahe und unter ähnlichen Betriebsbedingungen gesammelt werden, verglichen werden. Vorhersagealgorithmen könnten auch das Systemverhalten modellieren und erwartete Punkte auf der Basis von mehreren Eingaben entwickeln. Eine alternative Methodologie zum Bewerten der Verbrennung in einem Zylinder verwendet sowohl die Amplitude als auch Phase von Motordaten zusammen, um eine normale oder anomale Verbrennung anzugeben. 7 beschreibt einen Test, durch den die angegebene Signalleistungsamplitude von Druckdaten mit einer angegebenen Verbrennungsphase von Druckdaten verglichen wird, gemäß der Offenbarung. Eine Zone ist im Diagramm definiert, die einer gesunden oder normalen Verbrennung entspricht, und eine andere Zone ist im Diagramm definiert, die einer Problemverbrennung entspricht. Ein Prozessor kann Datenpunkte, die beispielsweise aus der Anwendung einer FFT auf Druckdaten erzeugt werden, hinsichtlich der definierten Zonen im Diagramm analysieren und eine Warnung anzeigen, wenn die Punkte in den Problemverbrennungsbereich fallen. Alternativ kann dieselbe oder eine andere Analyse mathematisch durchgeführt werden. Unter Verwendung der folgenden Gleichung: d = √(ϕ – x)²+ (Mag –y)², (8) kann ein Abstand d im Diagramm von irgendeinem Punkt x, y zu einer gemessenen Ausgabe einer FFT, φ, Mag, definiert werden. Der Punkt x, y kann entweder ein Punkt innerhalb des gesunden Verbrennungsbereichs oder alternativ irgendein Punkt im Problemverbrennungsbereich sein. Der gemessene Abstand d kann dann mit einem Radius r verglichen werden und eine entsprechende Warnung angezeigt werden, wenn der gemessene Punkt entweder zu nahe an dem Punkt im Problemverbrennungsbereich liegt oder vom Punkt im gesunden Verbrennungsbereich zu weit weg liegt. 8 beschreibt einen äquivalenten Test, durch den die angegebene Signalleistungsamplitude von Kurbelwellendrehzahldaten mit der angegebenen Verbrennungsphase von Kurbelwellendrehzahldaten verglichen wird, gemäß der Offenbarung. Verarbeitungsalgorithmen oder ein Abstand d kann verwendet werden, um die gemessenen Kurbelwellendrehzahldaten mit definierten Bereichen oder Punkten zu vergleichen. Ungeachtet des verwendeten Verfahrens können gemessene Motordaten wie z. B. Druck- und Kurbelwellendrehzahldaten auf Ergebnisse, die einer normalen Verbrennung entsprechen, ausgewertet werden.
Der Vergleich von getesteten Ergebnissen mit irgendeinem Standard und das Definieren von annehmbaren Bereichen, insbesondere in Gebieten der Motorkalibrierung, ist eine auf dem Fachgebiet gut bekannte Methodologie. Diese Offenbarung definiert nicht die Verfahren, durch die Testwerte und annehmbare Bereiche für die Motorkalibrierung bestimmt werden. Obwohl beispielhafte Ausführungsformen von einigen Testkriterien in dieser Offenbarung gegeben sind, soll die Offenbarung nicht auf die hierin speziell beschriebenen Ausführungsformen begrenzt sein.
9 demonstriert eine beispielhafte Kalibrierungskurve, die SOI-Werte gegenüber resultierenden erwarteten Kurbelwellendrehzahl-Phasenlagewerten darstellt, gemäß der Offenbarung. Eine solche Kurve kann experimentell, empirisch, vorhersagend, durch Modellieren oder andere Verfahren, die geeignet sind, um den Motorbetrieb genau vorherzusagen, entwickelt werden, und eine Vielzahl von Kalibrierungskurven könnten von demselben Motor für jeden Zylinder und für verschiedene Motoreinstellungen, -bedingungen oder -betriebsbereiche verwendet werden. Solche Kalibrierungskurven können mit Signalleistungs- oder Verbrennungsphasenlagewerten verwendet werden. Dieser spezielle Graph verwendet Testwerte, die für die Verbrennungsphasenlage unter einer festgelegten Gruppe von Motorbedingungen bestimmt werden. Für irgendeinen ausgewählten SOI-Kurbelwinkelwert sind Punkte aufgetragen, die erwartete Kurbel-Wellendrehzahl-Phasenlagewerte angeben. Diese Kalibrierungskurve ist in Koordination mit irgendeiner definierten Toleranz nützlich, um zu beurteilen, ob die gemessene Kurbelwellendrehzahl-Phasenlage für einen ausgewählten oder programmierten SOI-Wert im Motorcontroller innerhalb normaler Betriebstoleranzen für den aktuellen Verbrennungszyklus liegt. Eine Vielfalt von Verfahren zur Verwendung und zum Vergleichen von bekannten Motorparametern und Verhaltensweisen sind jedoch bekannt und können beim Vergleich mit gemessenen Verbrennungsmetriken verwendet werden, und diese Offenbarung soll nicht auf die hierin beschriebenen speziellen Ausführungsformen begrenzt sein.
Viele Faktoren werden verwendet, um die zulässigen Signalleistungs- oder Verbrennungsphasenlage-Differenzwerte auszuwählen. Der Bereich von zulässigen Werten muss groß genug sein, um eine normale Abweichung bei gemessenen Werten, die sich aus normalen Veränderungen des Motorbetriebs ergibt, die sich aus sich ändernden Bedingungen wie z. B. Temperatur, Kraftstofftyp, Fahrzeugwartungsverlauf und Änderungen der Drosselklappeeinstellung oder der Fahrzeuglast ergeben, zuzulassen. Der Bereich von zulässigen Werten muss jedoch klein genug sein, um signifikante Zylinderfunktionsstörungen zu identifizieren. Obwohl das Testen vorzugsweise im Leerlauf- oder stationären Motorbetrieb durchgeführt wird, kann die Verwendung bei Übergangsbedingungen durch Hinzufügen eines gewissen Modifikators oder Anwenden eines Algorithmus auf die zulässigen Werte zur Anpassung an Änderungen, die im Übergang erwartet werden, bewerkstelligt werden. Anstatt dass sie mit Werten verglichen werden, die von einer Kalibrierungskurve abgeleitet sind, können Phasenwerte von einem Zylinder alternativ mit dem Phasenwert für einen anschließend gezündeten Zylinder verglichen werden, und wenn sich die Werte um mehr als eine annehmbare Differenz unterscheiden, kann eine Warnung angezeigt werden. Da Übergangsbedingungen sich auf alle Zylinder ähnlich auswirken sollten, kann dieses Verfahren verwendet werden, um Verbrennungsprobleme in einem Zylinder durch Vergleich mit anderen Zylindern zu identifizieren. Der Bereich von zulässigen Werten in irgendeinem verwendeten Verfahren unterscheidet sich von Anwendung zu Anwendung und kann experimentell, empirisch, vorhersagend, durch Modellieren oder andere Verfahren, die geeignet sind, um den Motorbetrieb genau vorherzusagen, bestimmt werden.
Verschiedene Ausführungsformen zum Bestimmen der Amplitude und Phase eines Signals sind auf dem Fachgebiet bekannt. Die hierin offenbarten Verfahren sind lediglich beispielhafte Ausführungsformen und die Offenbarung soll nicht auf die hierin beschriebenen Beispiele begrenzt sein.
Anomale Verbrennungsmesswerte können ein Zeichen für einen anomalen Zustand in einer Brennkammer sein, der einen Eingriff einer Motorcontrollervorrichtung oder eine Wartung erfordert; alternativ können anomale Messwerte ein Zeichen für einen fehlerhaften Sensor sein. Drucksensoren, die in Verbindung mit einer Brennkammer in einem Zylinder angeordnet sind, unterliegen insbesondere drastischen Druckschwingungen tausende Male pro Minute des Motorbetriebs. Druckmesswerte von einem Zylinder, die auf eine Phasenverzögerung hinweisen, die auf eine verstopfte Kraftstoffeinspritzdüse hindeutet, könnten normalerweise eine Änderung des Einspritzzeitpunkts hervorrufen, wenn jedoch der Drucksensor auf eine. Funktionsstörung geprüft werden kann, dann können die nachteiligen Effekte von sich falsch ändernden Verbrennungsparametern vermieden oder gemildert werden. Eine Informationsquelle hinsichtlich des Verbrennungszyklus, die vom Drucksensor verschieden ist, wie z. B. bei der Analyse von Kurbelwellendrehzahl-Sensormesswerten, ermöglicht einen solchen Vergleich.
10 stellt Daten, die von einem Drucksensor erfasst werden, im Vergleich zu Daten, die von einem Kurbelwellendrehzahlsensor erfasst werden, gemäß der Offenbarung dar. Der obere Abschnitt des Graphen stellt Daten dar, die von einem Drucksensor in direkter Verbindung mit einer Brennkammer erfasst werden. Eine Reihe von steigenden Peaks, gefolgt von steilen Abfällen in den Daten, stellt den Effekt der Verbrennung in einem beispielhaften Acht-Zylinder-Motor dar, wobei die Amplitude und der Zeitpunkt jedes Peaks in Bezug auf einen speziellen Kurbelwinkel die Amplitude und die Phase jedes Verbrennungszyklus innerhalb jedes Zylinders beschreiben. Der Peak in den Daten, der auf dem Graphen zentriert ist, zeigt eine klare Änderung der Daten von normalen Werten, insbesondere hinsichtlich der Amplitude. Durch die vorstehend beschriebenen Verfahren würde dieses Muster als anomales Verbrennungsereignis gekennzeichnet werden, das darauf hindeutet, dass eine Warnung in gewisser Form geeignet ist. Der untere Abschnitt des Graphen stellt Daten. dar, die von einem Kurbelwellendrehzahlsensor erfasst werden. Wie in 6 beschrieben, gibt ein solches Diagramm Informationen hinsichtlich der Amplitude und Phase der Kurbelwellendrehzahl, die der Verbrennung zuzuschreiben ist, an. Durch Verfahren, die vorstehend beschrieben wurden oder anderweitig auf dem Fachgebiet bekannt sind, können die Kurbelwellendrehzahldaten analysiert werden, um Probleme einer anomalen Verbrennung zu identifizieren. Die Daten in diesem beispielhaften Diagramm, insbesondere im identifizierten Zündfenster, das anomalen Messwerten im Druckdiagramm entspricht, zeigen Ergebnisse, die innerhalb normaler Grenzen von sowohl Amplitude als auch Phase zu liegen scheinen, wenn sie mit den Daten von anderen angezeigten Zylindern verglichen werden. Obwohl die Druckdaten an der Oberseite des Graphen auf einen Verbrennungsfehler im Zylinder hinzuweisen scheinen, scheinen die Kurbelwellendrehzahldaten an der Unterseite des Graphen auf die Ergebnisse einer normalen Verbrennung innerhalb des Zylinders hinzuweisen. Die Diskrepanz zwischen der in den Druckdaten angezeigten Warnung und der Normalität der Kurbelwellendrehzahldaten deutet darauf hin, dass eine Drucksensor-Ausfallwarnung geeignet sein könnte.
Vergleiche zwischen Druckdaten und Kurbelwellendaten könnten viele Formen annehmen und müssen nicht notwendigerweise denselben Informationszusammenhang umfassen. Die Druckdaten können beispielsweise auf die Amplitude im Vergleich zu einem kalibrierten Wert analysiert werden und eine Warnung anzeigen, wenn sich der gemessene Wert vom kalibrierten Wert um mehr als eine zulässige Druckamplitudendifferenz unterscheidet. Kurbelwellendrehzahldaten aus dem gleichen Verbrennungszyklus können hinsichtlich der Verbrennungsphase im Vergleich zu nacheinander gezündeten Zylindern analysiert werden. Obwohl die Druckdaten und Kurbelwellendrehzahldaten verschiedenen Analysen unterzogen wurden, kann jeder Test als Angabe eines Verbrennungsfehlers oder Angabe einer normalen Verbrennung klassifiziert werden und für Angaben eines Sensorausfalls verglichen werden.
Beispielhafte Datendiagramme, wie z. B. die in 10 gezeigten, zeigen einen klaren Fall, in dem ein Datensatz auf einen Verbrennungsfehler hinweist und der andere eine normale Verbrennung zeigt. Viele Fälle können jedoch nicht so eindeutig sein. Einige Ausführungsformen der Vergleiche zwischen den Druckdaten und den Kurbelwellendrehzahldaten umfassen eine einfache binäre Angabe einer normalen oder anomalen Verbrennung. In diesen Fällen könnten Grenzlinienangaben durch Langzeitanalyse von Vergleichsergebnissen ausgefiltert werden. Anstelle der Angabe eines Sensorausfalls für einen diskrepanten Vergleich zwischen dem Drucktest und dem Kurbelwellendrehzahltest könnte beispielsweise das Steuermodul Daten über viele Zyklen, etwa 1000, sammeln und die Rate der Diskrepanz zwischen dem Drucktest und dem Kurbelwellendrehzahltest für diesen speziellen Zylinder über die vielen Zyklen vergleichen. Alternativ könnten Tests in einem oder beiden der Druck- oder Kurbelwellendrehzahlfälle verwendet werden, die einen Maßstab der Übereinstimmung der Testdaten mit akzeptierten Werten angeben. In den vorstehend in Bezug auf 7 und 8 beschriebenen Testprozeduren sind beispielsweise beispielhafte Prozeduren beschrieben, durch die ein Diagrammabstand von Testpunkten von einem akzeptierten Wert bestimmt wird. Unter Verwendung eines solchen Abstandes oder eines Übereinstimmungsmaßstab-Indikators können ein Drucktest und Kurbelwellendrehzahltests verglichen werden, und obwohl einer anomale Verbrennungsbedingungen nominal angeben kann und der andere normale Verbrennungsbedingungen nominal angeben kann, könnten die Abstände beider Punkte vom akzeptierten Wert oder voneinander verglichen werden, und marginale oder enge Fälle könnten als nicht notwendigerweise einen fehlerhaften Drucksensor anzeigend gekennzeichnet werden.
Es sollte beachtet werden, dass Drucksensoren verwendet werden können, um Kurbelwellendrehzahlsensoren zu überprüfen, aber experimentelle Daten zeigen, dass Drucksensoren weitaus wahrscheinlicher in Weisen ausfallen, die auf fälschlich genaue Ergebnisse hindeuten würden. Folglich ist die Verwendung von Kurbelwellendrehzahltests zum Überprüfen von Drucktests eine bevorzugte Ausführungsform der Offenbarung.
Warnungen, die aufgrund eines identifizierten Verbrennungsproblems oder fehlerhafter Zylinderbedingungen ausgegeben werden, können viele Formen annehmen, einschließlich Änderungen an den Kraftstoffsteuerparametern, einer Warnlichtanzeige, eines hörbaren Tons oder einer hörbaren Meldung, einer Anzeige auf einer Fahrerschnittstellenvorrichtung oder einer über ein Kommunikationsnetz weitergeleiteten Meldung, ohne jedoch darauf begrenzt zu sein. Alternativ könnten Fehlermeldungen oder Fehlerzähler, die nicht als kritisch erachtet werden, in einer Speichervorrichtung, die vorzugsweise mit dem vorstehend erwähnten Steuermodul 5 kommunikativ verbunden oder damit einheitlich ist, für die Überprüfung durch Wartungspersonal aufgezeichnet werden, ohne den Fahrer zu alarmieren. Ebenso können Warnungen, die auf Sensorfehler hindeuten, viele Formen annehmen, einschließlich Änderungen an Kraftstoffsteuerparametern, einer Warnlichtanzeige, eines hörbaren Tons oder einer hörbaren Meldung, einer Anzeige auf einer Fahrerschnittstellenvorrichtung oder einer über ein Kommunikationsnetz weitergeleiteten Meldung, ohne jedoch darauf begrenzt zu sein. Alternativ könnten Fehlermeldungen oder Fehlerzähler, die nicht als kritisch erachtet werden, in einer Speichervorrichtung, die vorzugsweise mit dem vorstehend erwähnten Steuermodul 5 kommunikativ verbunden ist oder damit einheitlich ist, für die Überprüfung durch Wartungspersonal aufgezeichnet werden, ohne den Fahrer zu alarmieren.
Die Offenbarung hat bestimmte bevorzugte Ausführungsformen und Modifikationen daran beschrieben. Weitere Modifikationen und Veränderungen können anderen beim Lesen und Verstehen der Patentbeschreibung in den Sinn kommen. Daher ist vorgesehen, dass die Offenbarung nicht auf die spezielle(n) Ausführungsform(en) begrenzt ist, die als die beste Art offenbart ist (sind), die zur Ausführung dieser Offenbarung in Betracht gezogen wird, sondern dass die Offenbarung alle Ausführungsformen umfasst, die in den Schutzbereich der beigefügten Ansprüche fallen.

Claims

Verfahren zum Unterscheiden zwischen Verbrennungsproblemen und Sensorfehlern innerhalb eines Motors, das umfasst: Überwachen von Drucksensordaten von einem Zylinder innerhalb des Motors; Überwachen von Motordaten, die die Verbrennungsgesundheit beschreiben, von einer anderen Quelle als einem Drucksensor; Analysieren der Drucksensordaten, um ein anomales Verbrennungsereignis zu diagnostizieren; Analysieren der Motordaten; Vergleichen des anomalen Verbrennungsereignisses mit der Analyse der Motordaten; und Anzeigen einer Drucksensor-Fehlerwarnung, wenn der Vergleich einen Drucksensorfehler diagnostiziert.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Überwachung von Motordaten, die die Verbrennungsgesundheit beschreiben, von einer anderen Quelle als einem Drucksensor die Überwachung von Kurbelesellendrehzahldaten umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Analyse der Motordaten umfasst: Berechnen einer Kurbelwellendrehzahl-Signalleistungsamplitude; und Feststellen, ob die Kurbelwellendrehzahl-Signalleistungsam plitude innerhalb eines annehmbaren Kurbelwellendrehzahl-Signalleistungsamplituden-Bereichs liegt.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Analyse der Motordaten umfasst: Berechnen einer Kurbelwellendrehzahl-Verbrennungsphase; und Feststellen, ob die Kurbelwellendrehzahl-Verbrennungsphase innerhalb eines annehmbaren Kurbelwellendrehzahl-Verbrennungsphasen-Bereichs liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Analyse der Drucksensordaten umfasst: Berechnen einer Drucksignalleistungsamplitude; und Feststellen, ob die Drucksignalleistungsamplitude innerhalb eines annehmbaren Drucksignalleistungsamplituden-Bereichs liegt.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Bestimmen das Vergleichen der Drucksignalleistungsamplitude mit Kalibrierungsdaten umfasst.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Bestimmen das Vergleichen der Drucksignalleistungsamplitude mit einer Amplitude, die für einen anschließend gezündeten Zylinder des Motors berechnet wird, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Analyse der Drucksensordaten umfasst; Berechnen einer auf dem Druck basierenden Verbrennungsphase; und Feststellen, ob die auf dem Druck basierende Verbrennungsphase innerhalb eines annehmbaren Bereichs der auf dem Druck basierenden Verbrennungsphase liegt.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Bestimmen das Vergleichen der auf dem Druck basierenden Verbrennungsphase mit Kalibrierungsdaten umfasst.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Bestimmen das Vergleichen der auf dem Druck basierenden Verbrennungsphase mit einer Verbrennungsphase, die für einen anschließend gezündeten Zylinder des Motors berechnet wird, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Analysieren der Drucksensordaten umfasst: Berechnen einer Drucksignalleistungsamplitude; Berechnen einer auf dem Druck basierenden Verbrennungsphase; und Feststellen, ob die Drucksignalleistungsamplitude und die auf dem Druck basierende Verbrennungsphase innerhalb eines gesunden Verbrennungsbetriebsbereichs liegen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Anzeigen einer Drucksensor-Fehlerwarnung das Beleuchten eines Warnlichtindikators, das Ertönen einer hörbaren Warnung, eine Anzeige einer Angabe auf einer Mensch-Schnittstellenvorrichtung und/oder das Übertragen einer Warnung über ein Kommunikationsnetz umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Anzeigen einer Drucksensor-Fehlerwarnung das Aufzeichnen der Warnung in einer Speichervorrichtung umfasst.
Verfahren zum Unterscheiden zwischen Verbrennungsproblemen und Sensorfehlern innerhalb eines Motors, das umfasst: Überwachen von Drucksensordaten von einem Zylinder innerhalb des Motors; Überwachen von Kurbelwellendrehzahldaten; Analysieren der Drucksensordaten, um ein durch Druck angegebenes anomales Verbrennungsereignis zu diagnostizieren; Analysieren der Kurbelwellendrehzahldaten, um ein durch die Kurbelwellendrehzahl angegebenes anomales Verbrennungsereignis zu diagnostizieren; Vergleichen des durch den Druck angegebenen anomalen Verbrennungsereignisses mit dem durch die Kurbelwellendrehzahl angegebenen anomalen Verbrennungsereignis; und Anzeigen einer Drucksensor-Fehlerwarnung, wenn das Vergleichen einen Drucksensorfehler diagnostiziert.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Analysieren der Drucksensordaten umfasst: Berechnen einer Drucksignalleistungsamplitude und Feststellen, ob die Drucksignalleistungsamplitude innerhalb eines annehmbaren Drucksignalleistungsamplituden-Bereichs liegt; und/oder Berechnen einer auf dem Druck basierenden Verbrennungsphase und Feststellen, ob die auf dem Druck basierende Verbrennungsphase innerhalb eines annehmbaren Bereichs der auf dem Druck basierenden Verbrennungsphase liegt.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Analysieren der Kurbelwellendrehzahldaten umfasst: Berechnen einer Kurbelwellendrehzahl-Signalleistungsamplitude und Feststellen, ob die Kurbelwellendrehzahl-Signalleistungsamplitude innerhalb eines annehmbaren Kurbelwellendrehzahl-Signalleistungsamplituden-Bereichs liegt; und/oder Berechnen einer Kurbelwellendrehzahl-Verbrennungsphase und Feststellen, ob die Kurbelwellendrehzahl-Verbrennungsphase innerhalb eines annehmbaren Kurbelwellendrehzahl-Verbrennungsphasen-Bereichs liegt.
Vorrichtung zum Unterscheiden zwischen Verbrennungsproblemen und Sensorfehlern innerhalb eines Motors, die umfasst: einen Drucksensor in Verbindung mit einem Zylinder des Motors; einen Kurbelwellendrehzahlsensor; ein Steuermodul in Kommunikation mit dem Drucksensor und dem Kurbelwellendrehzahlsensor, wobei das Steuermodul Daten vom Drucksensor und Daten vom Kurbelwellendrehzahlsensor analysiert, feststellt, ob die Daten von beiden Sensoren innerhalb annehmbarer Verbrennungsbereiche liegen, und eine Drucksensorwarnung anzeigt, wenn die Daten vom Drucksensor auf ein anomales Verbrennungsereignis hinweisen und die Daten vom Kurbelwellendrehzahlsensor auf eine normale Verbrennung hinweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei das Analysieren der Daten vom Drucksensor und vom Kurbelwellendrehzahlsensor eine Amplitude und/oder eine Phase für die Daten vom Drucksensor und eine Amplitude und/oder eine Phase für die Daten vom Kurbelwellendrehzahlsensor bestimmt.
Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei das Analysieren von Daten vom Drucksensor und vom Kurbelwellendrehzahlsensor eine Signalamplitude und eine Verbrennungsphase für die Daten vom Drucksensor und eine Signalamplitude und eine Verbrennungsphase für die Daten vom Kurbelwellendrehzahlsensor bestimmt, wobei der annehmbare Verbrennungsbereich einen Bereich von kombinierten Signalleistungsamplituden und Verbrennungsphasen, die auf eine gesunde Verbrennung hindeuten, umfasst.