DE112010000984T5

DE112010000984T5 - Drehmomentschätzungssystem für einen Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE112010000984T5
Application number: DE112010000984T
Authority: DE
Inventors: Takeshi Sano; Yusuke Suzuki; Shinji Ikeda
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-03-06
Filing date: 2010-02-26
Publication date: 2012-09-27
Anticipated expiration: 2030-02-27
Also published as: JP5099258B2; US8688358B2; CN102341585A; CN102341585B; JPWO2010101087A1; DE112010000984B4; WO2010101087A1; US20120004821A1

Abstract

Ein Drehmomentschätzungssystem für einen Verbrennungsmotor, der eine Mehrzahl von Zylindern beinhaltet, das ein Drehmoment für jeden Zylinder genau schätzen kann. Ein Zylinderdruck für einen ZDS-montierten Zylinder #1 wird erhalten (Schritt 100). Das gemessene angezeigte Drehmoment Te1, das aus einer Explosion in dem ZDS-montierten Zylinder #1 resultiert, wird basierend auf dem Zylinderdruck (Schritt 102) berechnet. Eine erste Winkelbeschleunigung dω1/dt und eine zweite Winkelbeschleunigung dω2/dt werden berechnet (Schritte 104 bis 106). Das geschätzte angezeigte Drehmoment Te2, das aus einer Explosion in einem ZDS-losen Zylinder #2 resultiert, wird unter Verwendung des gemesseneylinders #1 und eines Differenzwertes zwischen der zweiten Winkelbeschleunigung dω2/dt und der ersten Winkelbeschleunigung dω1/dt berechnet (Schritt 108). Wenn ein Zylinderdrucksensor in einer Mehrzahl von Zylindern angeordnet werden soll, sind die Zylinder, in denen der Zylinderdrucksensor angeordnet ist, derart eingestellt, dass die Anzahl der Zylinder, in denen die Explosion stattfindet, zwischen den Zylindern mit dem Zylinderdrucksensor gleich groß ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zum Schätzen eines Drehmoments für einen Verbrennungsmotor.
Technischer Hintergrund
Eine Verbrennungsvariations-Erfassungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor zum Erfassen von Variationen in einer Verbrennung unter Hinzuziehung von Variationen eines Drehmoments und einer Rotation des Verbrennungsmotors ist bereits vorgeschlagen worden, wie beispielsweise in der JP-A-64-38624 offenbart ist. Insbesondere berechnet die Vorrichtung das angezeigte Drehmoment basierend auf einem Ausgangssignal von einem Zylinderdrucksensor, der in einem Teil der Zylinder angeordnet ist. Eine Differenz zwischen einem Drehmoment-Mittelwert, der anhand eines Verlaufs bzw. einer Historie eines bisherigen angezeigten Drehmoments und dem berechneten angezeigten Drehmoment wird dann berechnet, um eine Drehmomentvariation zu ermitteln. Die Drehmomentvariation wird dann verwendet, um eine Verbrennungsvariation zu erfassen.
Stand der Technik
Patentschriften

Patentschrift 1: JP 1-A-64-38624
Patentschrift 2: JP-A-2007-32296

Kurzfassung der Erfindung
Aufgabenstellung der Erfindung
Während die herkömmliche Vorrichtung ein Drehmoment über eine Verbrennung des Zylinders berechnen kann, in dem der Zylinderdrucksensor montiert ist, ist sie jedoch nicht in der Lage, ein Drehmoment für andere Zylinder zu berechnen. Insbesondere ist die Vorrichtung des Stands der Technik nicht in der Lage, einen absoluten Wert eines Drehmoments für jeden Zylinder des Verbrennungsmotors zu berechnen, und somit besteht Bedarf an einer Verbesserung der herkömmlichen Vorrichtung.
Die vorliegende Erfindung ist entwickelt worden, um das vorstehend angeführte Problem zu lösen, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Drehmomentschätzungssystem für einen Verbrennungsmotor zu schaffen, der eine Mehrzahl von Zylindern beinhaltet, wobei das System in der Lage ist, ein Drehmoment für jeden Zylinder genau zu schätzen.
Mittel zur Lösung der Aufgabe
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird zur Lösung der vorstehenden Aufgabe ein Drehmomentschätzungssystem für einen Verbrennungsmotor geschaffen, der eine Mehrzahl von Zylindern beinhaltet, wobei das System aufweist:
einen Zylinderdrucksensor, der in einem vorbestimmten Zylinder (der nachstehend als ein erster Zylinder bezeichnet wird) des Verbrennungsmotors angeordnet ist;
eine Einrichtung zum Erhalten eines Zylinderdrucks des ersten Zylinders basierend auf einem Erfassungssignal des Zylinderdrucksensors;
eine Einrichtung zum Berechnen einer Kurbelwinkelbeschleunigung (die nachstehend als eine erste Winkelbeschleunigung bezeichnet wird), die aus einer Explosion in dem ersten Zylinder resultiert;
eine Einrichtung zum Berechnen einer Kurbelwinkelbeschleunigung (die nachstehend als eine zweite Winkelbeschleunigung bezeichnet wird), die aus einer Explosion in einem Zylinder (der nachstehend als der zweite Zylinder bezeichnet wird) resultiert, in dem die Explosion im Anschluss an den ersten Zylinder stattfindet; und
eine Einrichtung zum Berechnen eines geschätzten angezeigten Drehmoments, das aus der Explosion in dem zweiten Zylinder resultiert, unter Verwendung eines Differenzwertes zwischen der zweiten Winkelbeschleunigung und der ersten Winkelbeschleunigung, und des Zylinderdrucks des ersten Zylinders.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das gemäß dem ersten Aspekt beschriebene System geschaffen, das ferner aufweist:
eine Einrichtung zum Berechnen eines gemessenen angezeigten Drehmoments, das aus der Explosion in dem ersten Zylinder resultiert, basierend auf dem Zylinderdruck des ersten Zylinders,
wobei: die Einrichtung zum Berechnen des geschätzten angezeigten Drehmoments das geschätzte angezeigte Drehmoment berechnet, das aus der Explosion in dem zweiten Zylinder resultiert, unter Verwendung des Differenzwertes und des gemessenen angezeigten Drehmoments des ersten Zylinders berechnet.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das gemäß dem zweiten Aspekt beschriebene System geschaffen, wobei: die Einrichtung zum Berechnen des geschätzten angezeigten Drehmoments eine Summe des Differenzwertes berechnet, der mit einem Trägheitsmoment und dem gemessenen angezeigten Drehmoment als das geschätzte angezeigte Drehmoment multipliziert wird, das aus der Explosion in dem zweiten Zylinder resultiert.
Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das in dem zweiten oder dritten Aspekt beschriebene System geschaffen, das ferner aufweist:
eine zweite Einrichtung zum Berechnen eines geschätzten angezeigten Drehmoments eines Zylinders, für den ein Drehmoment geschätzt werden soll (der nachstehend als der in Frage kommende Zylinder bezeichnet wird), unter Verwendung eines geschätzten angezeigten Drehmoments eines Zylinders (der nachstehend als ein vorheriger in Frage kommender Zylinder bezeichnet wird), in dem unmittelbar vor dem in Frage kommenden Zylinder eine Explosion stattfindet, und eines Differenzwertes zwischen einer Winkelbeschleunigung, die aus einer Explosion des in Frage kommenden Zylinders resultiert, und einer Winkelbeschleunigung, die aus einer Explosion des vorherigen, in Frage kommenden Zylinders resultiert.
Gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das in einem ersten bis fünften Aspekt beschriebene System geschaffen, wobei: wenn der Zylinderdrucksensor in einer Mehrzahl von Zylindern angeordnet sein soll, ist die Anzahl der Zylinder, in denen die Explosion stattfindet, zwischen Zylindern mit den Zylinderdrucksensoren gleich groß.
Effekte der Erfindung
In dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung werden Veränderungen der Kurbelwinkelbeschleunigung und der Drehmomentvariationen zueinander in Beziehung gesetzt. Der Differenzwert zwischen der Winkelbeschleunigung des zweiten Zylinders (zweite Winkelbeschleunigung) und der Winkelbeschleunigung des ersten Zylinders (erste Winkelbeschleunigung) wird daher mit Drehmomentvariationen von dem Drehmoment des ersten Zylinders in Beziehung gesetzt. Daher ermöglicht der Aspekt der vorliegenden Erfindung, dass das angezeigte Drehmoment des zweiten Zylinders, für den der Zylinderdruck nicht gemessen wird, basierend auf dem Zylinderdruck des ersten Zylinders, der mit dem Zylinderdrucksensor gemessen wird, und dem Differenzwert zwischen den fraglichen Winkelbeschleunigungen genau geschätzt werden kann.
In dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das gemessene Drehmoment des ersten Zylinders basierend auf dem Zylinderdruck des ersten Zylinders berechnet, der mit dem Zylinderdrucksensor gemessen wird. Daher ermöglicht der Aspekt der vorliegenden Erfindung, dass das angezeigte Drehmoment des zweiten Zylinders, dessen Zylinderdruck nicht gemessen wird, basierend auf dem gemessenen angezeigten Drehmoment des ersten Zylinders und dem Differenzwert zwischen der zweiten Winkelbeschleunigung und der ersten Winkelbeschleunigung genau geschätzt werden kann.
In dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt der Differenzwert zwischen der zweiten Winkelbeschleunigung und der ersten Winkelbeschleunigung multipliziert mit dem Trägheitsmoment die Drehmomentvariationen von dem angezeigten Drehmoment des ersten Zylinders dar. Daher ermöglicht der Aspekt der vorliegenden Erfindung, dass das angezeigte Drehmoment des zweiten Zylinders durch Addieren des Differenzwerts zu dem gemessenen angezeigten Drehmoment des ersten Zylinders genau geschätzt werden.
In dem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das angezeigte Drehmoment des in Frage kommenden Zylinders basierend auf einem geschätzten angezeigten Drehmoment des vorherigen, in Frage kommenden Zylinders und dem Differenzwert zwischen der Winkelbeschleunigung des in Frage kommenden Zylinders und der Winkelbeschleunigung des vorherigen, in Frage kommenden Zylinders geschätzt. Dieser Aspekt der vorliegenden Erfindung ermöglicht daher, dass das angezeigte Drehmoment selbst dann der Reihe nach genau geschätzt werden kann, wenn eine Explosion in dem Zylinder, der keine Zylinderdrucksensoren aufweist, nachfolgend stattfindet.
Wenn gemäß dem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung der Zylinderdrucksensor in einer Mehrzahl von Zylindern angeordnet werden soll, sind die Zylinder, in denen der Zylinderdrucksensor angeordnet ist, so eingestellt, dass die Anzahl der Zylinder, in denen die Explosion stattfindet, zu den Zylindern, die die Zylinderdrucksensoren aufweisen, gleich groß ist. Daher wird durch den Aspekt der vorliegenden Erfindung die Anzahl der Zylinder reduziert, in denen die Explosion stattfindet, wobei die Zylinder keine Zylinderdrucksensoren aufweisen, so dass ein Fehler, mit dem das geschätzte angezeigte Drehmoment überlagert wird, effektiv reduziert werden kann.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
1 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm zum Darstellung einer Systemkonfiguration als eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein Graph, der Veränderungen in dem Zylinderdruck eines jeden Zylinders des Verbrennungsmotors 10 und bei 30° CA Zeit der Kurbelwelle zeigt.
3(A) und 3(B) sind Darstellungen, die Vergleichsergebnisse zwischen einem angezeigten Drehmoment, das durch das System gemäß dieser Ausführungsform geschätzt wird, und wahren Werten des angezeigten Drehmoments zeigen.
4 ist ein Flussdiagramm, das eine Routine zeigt, die gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird.
5(A) und 5(B) sind Darstellungen, die Beispiele für Anordnungen zeigen, in denen der Zylinderdrucksensor in einer Mehrzahl von Zylindern montiert ist.
Art und Weise des Ausführens der Erfindung
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Identische oder einander entsprechende Teile sind in der jeweiligen Zeichnung mit den gleichen Bezugszeichen versehen, so dass daher auf eine wiederholte Beschreibung dieser Teile verzichtet wird. Es wird darauf hingewiesen, dass die nachstehende Ausführungsform die Erfindung nicht einschränkt.
Ausführungsform
[Anordnungen der Ausführungsform]
1 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm zur Veranschaulichung einer Systemkonfiguration als eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Unter Bezugnahme auf 1 beinhaltet das System gemäß der Ausführungsform einen Verbrennungsmotor 10. Der Verbrennungsmotor 10 ist als ein Motor mit Fremdzündung konfiguriert, der eine Mehrzahl von Zylindern (z. B. sechs Zylindern) beinhaltet. Zu beachten ist, dass 1 einen schematischen Querschnitt von einem Zylinder des Verbrennungsmotors 10 zeigt. Der Zylinder des Verbrennungsmotors 10 beinhaltet einen Kolben 12, der sich darin hin- und herbewegt. Der Verbrennungsmotor 10 beinhaltet weiterhin einen Zylinderkopf 14. Eine Verbrennungskammer 16 ist zwischen dem Kolben 12 und dem Zylinderkopf 14 ausgebildet. Ein Einlasskanal 18 und ein Auslasskanal 20 weisen jeweils ein erstes Ende, auf das mit dem Verbrennungsraum 16 kommuniziert. Ein Einlassventil 22 und ein Auslassventil 24 sind an einem kommunizierenden Bereich zwischen dem Einlasskanal 18 und dem Verbrennungsraum 16 bzw. einem kommunizierenden Bereich zwischen dem Auslasskanal 20 und dem Verbrennungsraum 16 angeordnet.
Eine Luftreinigungseinrichtung 26 ist an einem Eingang des Einlasskanals 18 angeordnet. Ein Drosselklappenventil 28 ist stromabwärts der Luftreinigungseinrichtung 26 angeordnet. Das Drosselklappenventil 28 ist ein elektronisch gesteuertes Ventil, das durch einen Drosselmotor basierend auf einem Fahrpedalverstellweg angetrieben wird.
Eine Zündkerze 30 ist an dem Zylinderkopf 14 montiert, so dass sie von einem Scheitelpunkt des Verbrennungsraums 16 in denselben hineinragt. Der Zylinderkopf 14 beinhaltet zudem ein Kraftstoffeinspritzungsventil 32 zum Einspritzen von Kraftstoff in den Zylinder. Darüber hinaus weist der Zylinderkopf 14 einen eingebauten Zylinderdrucksensor (ZDS) 34 zum Erfassen eines Zylinderdrucks auf. Der Zylinderdrucksensor 34 ist nur auf einem Teil (z. B. nur einem Zylinder) von der Mehrzahl der Zylinder des Verbrennungsmotors 10 angeordnet.
Das System der Ausführungsform beinhaltet eine ECU (elektronische Steuerungseinheit) 40, die in 1 gezeigt ist. Verschiedene Arten von Sensoren sind mit einem Eingangsabschnitt der ECU 40 verbunden und beinhalten einen Kurbelwinkelsensor 42 zum Erfassen einer Rotationsposition einer Kurbelwelle und des vorstehend erwähnten Zylinderdrucksensor 34. Verschiedene Arte von Aktoren sind mit einem Ausgangsabschnitt der ECU 40 verbunden und beinhalten das Drosselklappenventil 2S, die Zündkerze 30 und das Kraftstoffeinspritzventil 32, das hierin später Erwähnung finden wird. Die ECU 40 steuert einen Betriebszustand des Verbrennungsmotors 10 basierend auf verschiedenen Arten von in dieselbe eingegebenen Informationen.
[Betrieb der Ausführungsform]
Ein Verfahren zum aufeinander folgenden Schätzen eines angezeigten Drehmoments eines jeden Zylinders des Verbrennungsmotors 10 wird unter Bezugnahme auf 2 eingehend beschrieben. Der Verbrennungsmotor 10 dieser Ausführungsform beinhaltet den Zylinderdrucksensor 34. In einem Zylinder, in dem der Zylinderdrucksensor 34 montiert ist (der nachstehend als ein „ZDS-montierter Zylinder” bezeichnet wird), kann ein Verhalten des Zylinderdrucks, der aus einer Explosion in dem ZDS-montieren Zylinder resultiert, erfasst werden. Folglich kann in dem ZDS-montierten Zylinder der erfasste Zylinderdruck verwendet werden, um das angezeigte Drehmoment, das aus der Explosion in dem in Frage kommenden Zylinder resultiert, zu berechnen. Das angezeigte Drehmoment, das basierend auf einem Ausgangssignal von dem von dem Zylinderdrucksensor 34 ausgegeben wird, wird nachstehend als ein „gemessenes angezeigtes Drehmoment” bezeichnet. Eine Anzahl von Verfahren zum Berechnen des gemessenen angezeigten Drehmoments unter Verwendung der ZDS sind hinreichend bekannt, und auf eine Beschreibung derselben wird daher verzichtet.
Wenn jeder von der Mehrzahl der Zylinder des Verbrennungsmotors 10 geeignet ist, um den Zylinderdrucksensor 34 beinhalten, kann das gemessene angezeigte Drehmoment eines jeden Zylinders berechnet werden. Aufgrund der vielfältigen geltenden Einschränkungen ist es unmöglich, jeden von der Mehrzahl der Zylinder mit dem Zylinderdrucksensor 34 zu versehen. Der Erfinder dieser Erfindung hat ein Drehmomentschätzungssystem für einen Verbrennungsmotor erfunden, das das angezeigte Drehmoment von allen Zylindern selbst bei einer Konfiguration, bei der der Zylinderdrucksensor 34 nur in einem Teil der Zylinder vorgesehen ist, genau schätzen kann. Unter Bezugnahme auf 2 erfolgt nachstehend eine noch ausführlichere Beschreibung.
2 ist ein Graph, der Veränderungen in dem Zylinderdruck eines jeden Zylinders des Verbrennungsmotors 10 und 30°CA Zeit der Kurbelwelle zeigt. In diesem Graphen bezeichnet #1 den ZDS-montierten Zylinder, und #2 und weitere bezeichnen einen Zylinder, der keinen Zylinderdrucksensor 34 aufweist (der nachstehend als „ZDS-loser Zylinder” bezeichnet wird).
Ein angezeigtes Drehmoment Te kann als eine Gleichung (1) ausgedrückt werden, die nachstehend gemäß einer Bewegungsgleichung angegeben wird: I × (dω/dt) = Te – Fr (1)
In der Gleichung (1), die vorstehend angegeben wird, bezeichnet I ein Trägheitsmoment eines Antriebselements, das durch Verbrennung eines Gemischs angetrieben wird, insbesondere eine Konstante, die basierend auf einer Hardwarekonfiguration des Verbrennungsmotors 10 bestimmt wird. dω/dt stellt eine Winkelbeschleunigung der Kurbelwelle dar. Folglich stellt I × (dω/dt) ein Netto-Drehmoment des Verbrennungsmotors 10 dar, das anhand der Winkelbeschleunigung der Kurbelwelle berechnet wird.
Zusätzlich stellt Fr ein Reibungsmoment eines Antriebsabschnitts dar. Das Reibungsmoment Fr bezieht sich auf ein Drehmoment einer mechanischen Reibung zwischen zusammenpassenden Teilen, wie z. B. einer Reibung zwischen dem Kolben und der Innenwand des Zylinders, welches ein Drehmoment einer mechanischen Reibung von Hilfsaggregaten beinhaltet.
Wenn I × (dω/dt) basierend auf einem Kurbelwellensignal berechnet werden kann, das durch den Kurbelwellesensor 42 zugeführt wird, dann sei Te₁ das angezeigte Drehmoment des ZDS-montierten Zylinders #1 und Te₂ das angezeigte Moment des ZDS-losen Zylinders #2. Dann kann Te₁ und Te₂ jeweils als die nachstehenden Gleichungen ausgedrückt werden: I × (dω₁/dt) = Te₁ – Fr (2) I × (dω₂/dt) = Te₂ – Fr (3)
In der obigen Gleichung (2) stellt dω₁/dt einen Mittelwert der Winkelbeschleunigung für CA Zeit dar (z. B. ATDC 30°CA bis 150°CA von #1), die als eine Zeitspanne eingestellt ist, während der das Drehmoment, das aus der Explosion in dem ZDS-montierten Zylinder #1 resultiert, erzeugt wird. Desgleichen stellt in der obigen Gleichung (3) dω₂/dt einen mittleren Wert der Winkelbeschleunigung für CA Zeit (ATDC 30°CA bis 150°CA von #2) des ZDS-losen Zylinders #2 dar.
Während des Normalbetriebs des Verbrennungsmotors 10 sind Variationen des Reibungsmoments von den unterschiedlichen Zylindern so gering, dass sie vernachlässigt werden können. Somit gilt die nachstehende Gleichung, wenn das Reibungsmoment Fr in den Gleichungen (2) und (3) gleich groß ist: Te₂ = Te₁ + I × (dω₂/dt – dω1/dt) (4)
Wie vorstehend beschrieben, kann das gemessene angezeigte Drehmoment von Te₁ unter Verwendung des Zylinderdrucksensor 34 berechnet werden. Desgleichen kann I × (dw₂/dt – dω₂/dt) basierend auf dem Kurbelwinkelsignal von dem Kurbelwinkelsensor 42 berechnet werden. Werden diese Werte in die Gleichung (4) oben eingesetzt, kann das angezeigte Drehmoment des ZDS-losen Zylinders #2, in dem eine Explosion im Anschluss an den ZDS-montierten Zylinder #1 stattfindet, genau geschätzt werden.
Eine nachstehend angegebene Gleichung (5) gilt, wenn die Gleichung (4) oben verallgemeinert wird, wobei k ein Zylinder sei, für den das Drehmoment berechnet werden soll, und k – 1 ein Zylinder sei, in dem die Explosion unmittelbar vor dem Zylinder k stattfindet: Te_k = Te_k–1 + I × (dω_k/dt – dω_k–1/dt) (5)
Für ein angezeigtes Drehmoment Te_k eines ZDS-losen Zylinders #3 und alle sich daran anschließenden kann daher durch die Verwendung der Gleichung (5) oben das angezeigte Drehmoment in der Reihenfolge der Explosion nacheinander geschätzt werden.
3(A) und 3(B) vergleichen das angezeigte Drehmoment, das durch das System dieser Ausführungsform geschätzt wird, mit wahren Werten des angezeigten Drehmoments. Insbesondere zeigt 3(A) einen Fall, in dem in keinem Zylinder eine Fehlzündung stattfindet, und 3(B) zeigt einen Fall, in dem in einem von der Mehrzahl der Zylinder eine kontinuierliche Fehlzündung stattfindet.
Aus den Figuren geht hervor, dass das angezeigte Drehmomenten genau geschätzt werden kann, auch wenn die kontinuierliche Fehlzündung in einem spezifischen Zylinder stattfindet. Dadurch wird gezeigt, dass das System dieser Ausführungsform das gemessene angezeigte Drehmoment eines spezifischen Zylinders berechnet, um dadurch das angezeigte Drehmoment des anschließenden Zylinders als eine absolute Größe zu schätzen, anstatt einfach Drehmomentvariationen zwischen den unterschiedlichen einfach zu schätzen. Dadurch wird eine Situation verhindert, in der ein Fehler, der beispielsweise durch eine Fehlzündung in einem spezifischen Zylinder entsteht, das geschätzte angezeigte Drehmoment der sich daran anschließenden Zylinder endlos überlagert.
[Spezifische in dieser Ausführungsform ausgeführte Verarbeitung]
Die spezifische in dieser Ausführungsform ausgeführte Verarbeitung wird nachstehend unter Bezugnahme auf 4 beschrieben. 4 ist ein Flussdiagramm, das eine Routine zeigt, die durch die ECU 40 ausgeführt wird, um das angezeigte Drehmoment zu schätzen.
Unter Bezugnahme auf die in 4 gezeigte Routine, wird der Zylinderdruck des ZDS-montierten Zylinders #1 gelesen (Schritt 100). Insbesondere wird ein Erfassungssignal des Zylinderdrucksensors 34 während der Explosion in dem ZDS-montierten Zylinder #1 gelesen.
Anschließend wird das gemessene angezeigte Drehmoment Te₁ berechnet (Schritt 102). Insbesondere wird das gemessene angezeigte Drehmoment, das aus der Explosion in dem ZDS-montierten Zylinder #1 resultiert, basierend auf einem Zylinderdruckverhalten berechnet, das in Schritt 100 oben gelesen wird.
Dann wird die Winkelbeschleunigung dω₁/dt für die CA Zeit des ZDS-montierten Zylinders #1 berechnet (Schritt 104). Insbesondere wird die Winkelbeschleunigung dω₁/dt für die Zeitspanne ATDC 30°CA bis 150°CA von #1 berechnet. Dann wird die Winkelbeschleunigung dω₂/dt für die CA Zeit des ZDS-losen Zylinders #2 berechnet (Schritt 106). Insbesondere wird die Winkelbeschleunigung dω₂/dt für die Zeitspanne von ATDC 30°CA von #2 berechnet.
In der in 4 gezeigten Routine wird das geschätzte angezeigte Drehmoment Te₂ des ZDS-losen Zylinders #2 als nächstes berechnet (Schritt 108). Insbesondere werden das gemessene angezeigte Drehmoment Te₁, das in Schritt 102 berechnet wird, und die Winkelbeschleunigung dω₁/dt und dω₂/dt, die in den Schritten 104 bzw. 106 berechnet werden, in die Gleichung (4) oben eingesetzt.
Dann werden das geschätzte angezeigte Drehmoment Te_k des ZDS-losen Zylinders #3 und alle sich daran anschließenden nacheinander berechnet (Schritt 110). Insbesondere wird das angezeigte Drehmoment Te_k–1 des Zylinders, in dem die Explosion unmittelbar vor dem in Frage kommenden Zylinder stattfindet, in die Gleichung (5) oben eingesetzt, um dadurch, der Reihe nach, das angezeigte Drehmoment Te_k des Zylinders zu berechnen, in dem die Explosion als nächstes stattfindet.
Wie bislang beschrieben kann in dem System der Ausführungsform durch Verwendung des gemessenen angezeigten Drehmoments des ZDS-montierten Zylinders #1 das angezeigte Drehmoment des ZDS-losen Zylinders #2, in dem die Explosion im Anschluss an den ZDS-montierten Zylinder #1 stattfindet, genau geschätzt werden. Zudem kann das angezeigte Drehmoment Te_k der Zylinder, in denen die Explosion im Anschluss an den ZDS-losen Zylinder #2 stattfindet, der Reihe nach basierend auf dem angezeigten Drehmoment t_k–1 des Zylinders geschätzt werden, in dem die Explosion unmittelbar vor dem in Frage kommenden Zylinder stattfindet.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist der Zylinderdrucksensor 34 in dem Zylinder #1 des Verbrennungsmotors 10 angeordnet, der sechs Zylinder beinhaltet. Dabei handelt es sich jedoch nicht um die einzig mögliche Systemkonfiguration. Insbesondere kann der Verbrennungsmotor 10 acht Zylinder oder vier Zylinder beinhalten, solange der Verbrennungsmotor 10 eine Mehrzahl von Zylindern beinhaltet. Der Zylinderdrucksensor 34 kann in nicht nur einem einzelnen Zylinder, sondern auch in einer Mehrzahl von Zylindern montiert sein, solange der Zylinderdrucksensor 34 geeignet ist, in einem Teil der Zylinder angeordnet zu werden. Wenn der Zylinderdrucksensor 34 in einer Mehrzahl von Zylindern angeordnet werden soll, setzt die Anordnung vorzugsweise voraus, dass die Anzahl von ZDS-losen Zylindern, in denen die Explosion stattfindet, zwischen den ZDS-montierten Zylindern möglichst gleich groß ist.
5(A) und 5(B) sind Darstellungen, die Beispiele für Anordnungen zeigen, in denen der Zylinderdrucksensor in einer Mehrzahl von Zylindern montiert ist. 5(A) zeigt einen Fall, in dem die Zylinderdrucksensoren in zwei von acht Zylindern eines achtzylindrigen Verbrennungsmotors montiert sind. 5(B) zeigt einen Fall, in dem die Zylinderdrucksensoren in drei von acht Zylindern des achtzylindrigen Verbrennungsmotors montiert sind.
In 5(A) sind Zylinder #1 und Zylinder #6 jeweils mit einem Zylinderdrucksensor versehen. In einer solchen Anordnung wird das gemessene angezeigte Drehmoment für alle vier Zylinder berechnet, so dass ein Zunehmen des Fehlers effektiv verhindert werden kann. In 5(B) ist jeder der Zylinder #1, Zylinder #3 und Zylinder #7 mit einem Zylinderdrucksensor versehen. In einer solchen Anordnung wird das gemessene angezeigte Drehmoment für alle beiden oder für drei Zylinder berechnet, so dass wiederum ein Zunehmen des Fehlers effektiv verhindert werden kann.
Der Zylinderdrucksensor 34 in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform oben entspricht dem „Zylinderdrucksensor” in dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung, der ZDS-montierte Zylinder #1 in der Ausführungsform entspricht dem „ersten Zylinder” in dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung, der ZDS-lose Zylinder #2 in der Ausführungsform entspricht dem „zweiten Zylinder” in dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung, dω₁/dt in der Ausführungsform entspricht der „ersten Winkelbeschleunigung” in dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung, und dω₂/dt in der Ausführungsform entspricht der „zweiten Winkelbeschleunigung” in dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung. Desgleichen wird durch Ausführen von Schritt 100 durch die ECU 40 die „Zylinderdruck-Erwerbseinrichtung” in dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung erreicht, durch Ausführen von Schritt 104 die „erste Winkelbeschleunigungs-Berechnungseinrichtung” in dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung erreicht, durch Ausführen von Schritt 106 die „zweite Winkelbeschleunigungsberechnungseinrichtung” in dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung erreicht, und durch Ausführen von Schritt 108 die „geschätzte angezeigte Drehmomentberechnungseinrichtung” in dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung erreicht.
Desgleichen wird durch Ausführen von Schritt 102 durch die ECU 40 in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform die „Einrichtung zum Berechnen eines gemessenen angezeigten Drehmoments” in dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung erreicht, und durch Ausführen von Schritt 108 wird die „Einrichtung zum Berechnen eines geschätztes angezeigten Drehmoments” in dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung erreicht.
Desgleichen wird durch Ausführen von Schritt 110 durch die ECU 40 in der oben beschriebenen Ausführungsform die „Einrichtung zum Berechen des zweiten geschätzten Drehmoments” in dem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung erreicht.
Bezugszeichenliste

10: Verbrennungsmotor
12: Kolben
14: Zylinderkopf
18: Einlasskanal
20: Auslasskanal
22: Einlassventil
24: Auslassventil
26: Luftreinigungseinrichtung
28: Drosselklappenventil
30: Zündkerze
32: Kraftstoffeinspritzungsventil
34: Zylinderdrucksensor (ZDS)
40: ECU (elektronische Steuerungseinheit)
42: Kurbelwinkelsensor

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 64-38624 A [0002]
JP 1-64-38624 A [0003]
JP 2007-32296 A [0003]

Claims

Drehmomentschätzungssystem für einen Verbrennungsmotor, der eine Mehrzahl von Zylindern beinhaltet, wobei das System aufweist: einen Zylinderdrucksensor, der in einem vorbestimmten Zylinder (der nachstehend als der erste Zylinder bezeichnet wird) des Verbrennungsmotors angeordnet ist; eine Einrichtung zum Erhalten eines Zylinderdrucks des ersten Zylinders basierend auf einem Erfassungssignal des Zylinderdrucksensors; eine Einrichtung zum Berechnen einer Kurbelwinkelbeschleunigung (die nachstehend als eine erste Winkelbeschleunigung bezeichnet wird), die aus einer Explosion in dem ersten Zylinder resultiert; eine Einrichtung zum Berechnen einer Kurbelwinkelbeschleunigung (die nachstehend als eine zweite Winkelbeschleunigung bezeichnet wird), die aus einer Explosion in einem Zylinder resultiert (der nachstehend als ein zweiter Zylinder bezeichnet wird), in dem die Explosion im Anschluss an den ersten Zylinder stattfindet; und eine Einrichtung zum Berechnen eines geschätzten angezeigten Drehmoments, das aus der Explosion in dem zweiten Zylinder resultiert, unter Verwendung eines Differenzwertes zwischen der zweiten Winkelbeschleunigung und der ersten Winkelbeschleunigung, und dem Zylinderdruck des ersten Zylinders,
Drehmomentschätzungssystem für den Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, ferner aufweisend: eine Einrichtung zum Berechnen eines gemessenen angezeigten Drehmoments, das aus der Explosion in dem ersten Zylinder resultiert, basierend auf dem Zylinderdruck des ersten Zylinders, wobei: die Einrichtung zum Berechnen des geschätzten angezeigten Drehmoments das geschätzte angezeigte Drehmoment, das aus der Explosion in dem zweiten Zylinder resultiert, unter Verwendung des Differenzwerts und des gemessenen angezeigten Drehmoments des ersten Zylinders berechnet.
Drehmomentschätzungseinrichtung für den Verbrennungsmotor nach Anspruch 2, wobei: die Einrichtung zum Berechnen des geschätzten angezeigten Drehmoments eine Summe des Differenzwerts multipliziert mit einem Trägheitsmoment und des gemessenen angezeigten Drehmoments als das geschätzte angezeigte Drehmoment berechnet, das aus der Explosion in dem zweiten Zylinder resultiert.
Drehmomentschätzungseinrichtung für den Verbrennungsmotor nach Anspruch 2 oder 3, ferner aufweisend: eine zweite Einrichtung zum Berechnen eines geschätzten angezeigten Drehmoments eines Zylinders, dessen Drehmoment geschätzt werden soll (der nachstehend als der in Frage kommende Zylinder bezeichnet wird), unter Verwendung eines geschätzten angezeigten Drehmoments eines Zylinders (der nachstehend als ein vorheriger in Frage kommender Zylinder bezeichnet wird), in dem die Explosion unmittelbar vor dem in Frage kommenden Zylinder stattfindet, und eines Differenzwerts zwischen einer Winkelbeschleunigung, die aus einer Explosion des in Frage kommenden Zylinders resultiert, und einer Winkelbeschleunigung, die aus einer Explosion des vorherigen in Frage kommenden Zylinders resultiert.
Drehmomentschätzungseinrichtung für den Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei: wenn der Zylinderdrucksensor in einer Mehrzahl von Zylinders angeordnet sein soll, die Anzahl der Zylinder, in denen die Explosion stattfindet, zwischen Zylindern, die den Zylinderdrucksensor aufweisen, gleich groß ist.