DE112014000421T5

DE112014000421T5 - Fehlzündungserkennung auf der Basis des Auspuffkrümmerdrucks für Verbrennungsmotoren

Info

Publication number: DE112014000421T5
Application number: DE112014000421.9T
Authority: DE
Inventors: David Stroh; Karthik KAPPAGANTHU
Original assignee: Cummins Inc
Current assignee: Cummins Inc
Priority date: 2013-01-14
Filing date: 2014-01-13
Publication date: 2015-10-08
Also published as: US9316565B2; US20140200852A1; CN104919298A; WO2014110505A3; WO2014110505A2; CN104919298B

Abstract

Ein Erkennungssystem für Motorzylinderfehlzündungen ist vorgesehen, das Änderungen bei Auspuffkrümmerdruck(EMP)-Schwankungen erkennt, die EMP-Schwankungen mit Diagnoseschwellen vergleicht, die mit anderen Motorkennwertinformationen ermittelt werden, die aus Motorsensordaten stammen, und ermittelt, ob eine Zylinderfehlzündung eingetreten ist. Ein Verfahren zur Überwachung und Erkennung von EMP-Schwankungen in Kombination mit einem oder mehreren erfassten Motorkennwerten wird offenbart, um eine Motorzylinderfehlzündung in einem Zyklus eines Verbrennungsmotors zu erkennen, der mindestens einen Zylinder hat. Die Aktivierungsmethoden der vorliegenden Erfindung umfassen einen oder mehrere Prozesse für einen Zylinder eines Motors in Verbindung mit der Ermittlung von verschiedenen Lastvariablen, einschließlich des Frischluftstroms, des Motortyps, der Motordateneingaben und analytischer Bestimmungsgrößen.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
Diese Anmeldung beansprucht das Prioritätsrecht der nicht-provisorischen US-Patentanmeldung Nr. 13/741,112 mit dem Titel “EXHAUST MANIFOLD PRESSURE BASED MISFIRE DETECTION FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES" (FEHLZÜNDUNGSERKENNUNG AUF DER BASIS DES AUSPUFFKRÜMMERDRUCKS FÜR VERBRENNUNGSMOTOREN), eingereicht am 14. Januar, 2013, die hierin als Referenz aufgenommen ist.
GEBIET DER ERFINDUNG
Diese Erfindung ist allgemein auf das Gebiet der Verbrennungsmotoren gerichtet und insbesondere auf ein System und ein Verfahren zur Erkennung von Motorzylinderfehlzündungen unter einer Reihe von Betriebsbedingungen bei solchen Verbrennungsmotoren.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Die Motorenhersteller haben Techniken zur konstanten Überwachung der Betriebsdaten des Motors entwickelt, um festzustellen, wann der Motorbetrieb abnormal oder außerhalb der vorgeschriebenen Toleranzen ist. Die Motorenhersteller haben nach Methoden und Verfahren gesucht, um festzustellen oder vorherzusagen, wann ein abnormaler Betrieb eintreten kann, mit dem Versuch, der Forderung nach einem erhöhten Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors und einer verbesserten Emissionsbegrenzung nachzukommen. Gleichermaßen kann die Zurverfügungstellung von Methoden, die frühzeitig Abnormalitäten im Betrieb identifizieren können, helfen, Schäden zu verhindern und potentiell kostspielige Reparaturen am Verbrennungsmotor zu vermeiden.
Eine Motorzylinderfehlzündung (d.h. ein Aussetzer) ist ein Beispiel für ein solches Ereignis. Die Motorenhersteller versuchen, das Auftreten einer Fehlzündung zu erkennen, denn eine erkannte Fehlzündung ist unter Umständen ein frühes Anzeichen eines potentiellen Problems beim Motorbetrieb. Zum Beispiel kann eine Zylinderfehlzündung infolge einer fehlgeschlagenen Zündung des Kraftstoff-Luftgemisches innerhalb eines Motorzylinders (fehlende Verbrennung) oder infolge einer unvollständigen Zündung des Kraftstoff-Luftgemisches auftreten, die durch ein zu mageres Gemisch verursacht wird (unvollständige Verbrennung). Wenn im Betrieb eine solche Fehlzündung eintritt, wird die betroffene Motorleistung verringert, die Emissionen werden wahrscheinlich erhöht, und die Kraftstoffwirtschaftlichkeit wird reduziert. Wenn eine Fehlzündung nicht behoben wird, kann sie auch zur Beschädigung des Motors und seiner Komponenten führen, einschließlich zum Beispiel der Beschädigung des Katalysators.
Ferner ist die Erkennung der Motorzylinderfehlzündung eine Voraussetzung für On-Board-Diagnosesysteme (z.B. OBD II, HD ODB, etc.). OBD II ist zum Beispiel eine zweite Generation von Anforderungen an On-Board-Selbstdiagnoseausrüstungen, die die Befähigung verleihen, Motorkomponenten zu überwachen, die die Emissionsleistung beeinträchtigen können, wie z.B. Fehlzündungen in Motoren. Ein OBD II-System speichert typischerweise auch wichtige Informationen über eine erkannte Fehlfunktion, wie z.B. die Motorzylinderfehlzündung und den fehlerhaften Zylinder oder die fehlerhafte Komponente.
Die Motorenhersteller haben eine Vielfalt von Methoden zur Erkennung von Motorfehlzündungen angewandt, doch keines der Verfahren nach dem Stand der Technik berücksichtigt eine große Anzahl der vorhandenen Betriebsbedingungen eines Verbrennungsmotors, darunter den Abgaskrümmerdruck (exhaust manifold pressure, EMP) mit Informationen aus anderen Sensordaten wie der Motordrehzahl, den Ladestrom (oder Luftmassenstrom (mass air flow, MAF)), den Abgasrückführungs(exhaust gas recirculation, EGR)-Druck, den Umgebungsdruck, die Turbinendrehzahl und die Turbinenposition, um eine Motorfehlzündung zu erkennen.
Zum Beispiel offenbart das US-Patent Nr. 5,193,513 von Marko et al. ein Fehlzündungserkennungssystem zur Anwendung bei einem Verbrennungsmotor, bei dem ein Abgasdrucksensor, ein Positionssensor zum Abtasten der Rotationsposition des Motors und ein Analog-Digital-Wandler zur Digitalisierung eines analogen Signals, das von dem Drucksensor empfangen wird, eingesetzt werden. Die digitalisierten Druckdaten werden durch Anwendung eines Datenklassifikators (d.h. eines Mustererkennungssystems) verglichen, der ausgebildet ist, Datensignaturen individuell fehlzündender Zylinder zu erkennen. Um den Klassifikator dazu auszubilden, wird der Motor in einem Servicebereich in Betrieb gesetzt, und die Motordaten werden sowohl während der absichtlich herbeigeführten Fehlzündungen als auch unter normalen Bedingungen gesammelt. Diese Daten werden dann dem Datenklassifikator in einem Lerndurchgang präsentiert. Die Erkennungssysteme für Motorfehlzündungen, wie das von Marko et al. offenbarte, vergleichen jedoch nicht die Vielzahl der Motorkennwerte mit den erfassten Motorzylinderdruckspitzen als eine Möglichkeit, teilweise oder komplette Motorfehlzündungen zu erkennen.
Das US-Patent Nr. 3,965,677 von Goto et al. offenbart eine Fehlzündungen erkennende Vorrichtung, bei der der Saugdruck eines Motors erkannt und zur Berechnung eines Schwellenwerts verwendet wird, wobei eine Zylinderfehlzündung als aufgetreten erklärt wird, wenn der Abgasdruck diesen Schwellenwert übersteigt.
Das US-Patent Nr. 3,983,754 von Deguchi et al. offenbart eine Vorrichtung zur Erkennung von Fehlzündungen in einem Mehrzylinderverbrennungsmotor, bei dem auf Druck reagierende Vorrichtungen in den Rohren des Abgaskrümmers oder in den Abgaskrümmeröffnungen vorgesehen sind, und die Ausgänge dieser Vorrichtungen werden verglichen, um eine Motorzylinderfehlzündung zu erkennen.
Das US-Patent Nr. 4,567,755 von Ootsuka et al. offenbart einen Zündungs/Fehlzündungsdetektor für einen Verbrennungsmotor, bei dem eine Druckerkennungseinheit verwendet wird, um Änderungen des Verbrennungsdrucks im Motor zu erkennen, und eine Zündungs-/Fehlzündungserkennungseinheit wird verwendet, um das Auftreten einer Motorfehlzündung zu erkennen.
Das US-Patent Nr. 3,924,457 von Oshima et al. offenbart eine Fehlzündungserkennungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, bei dem ein Abgas einführendes Rohr neben einer Auspufföffnung in einem Auspuffkanal vorgesehen ist, um Abgas an einen Druckaufnehmer zu liefern, der an einem Ende des Abgas einführenden Rohrs angeordnet ist, um Druckschwankungen festzustellen, die auf eine mögliche Motorzylinderfehlzündung hinweisen können.
Bei OBD II-Systemen benutzen viele gegenwärtige Monitore Drehzahlenschwankungen der Kurbelwelle, um Fehlzündungen zu erkennen. Es wird jedoch allgemein anerkannt, dass die Verwendung der Schwankungen der Kurbelwellendrehzahl vom Antriebsstrang und der Fahrzeugdynamik abhängt. Eine derartige Abhängigkeit, einschließlich derjenigen, die die Motordrehzahl verwendet, ist jedoch einschränkend, da keine Übertragbarkeit der Erkennung zwischen verschiedenen Anwendungen vorliegt, und die eingegebenen Daten oft von der Dynamik der Antriebswelle negativ beeinflusst werden.
Bei diesen Verfahren nach dem Stand der Technik zur Erkennung einer Motorzylinderfehlzündung fehlt der einzigartige Lösungsweg, eine Vielzahl der vorliegenden Motorbetriebsbedingungen zu nutzen, einschließlich der Verwendung einer Beziehung zwischen dem Zylinderinnendruck, den Änderungen bei EMP-Schwankungen und anderen Betriebsbedingungen, um ein effizientes Erkennungssystem für Motorzylinderfehlzündungen zu erhalten.
Ein neuartiges Erkennungssystem für Motorzylinderfehlzündungen und eine Verbesserung zum Stand der Technik wird im US-Patent Nr. 5,392,642 von Tau offenbart, ein Patent, das an Cummins Engine Company, Inc., abgetreten wurde, demselben Inhaber der Patentrechte wie bei der vorliegenden Erfindung. Dieses Patent offenbart ein Motorzylinderfehlzündungssystem, das einen Sensor verwendet, um einen Motorzylinder über alle Motorzyklen zu überwachen und einen Durchschnittswert der festgestellten Ausgänge für alle Zylinder zu liefern. Außerdem werden die Motordrehzahl und der Kraftstoffverbrauch des Verbrennungsmotors benutzt, um ein effizienteres Erkennungssystem für Motorzylinderfehlzündungen vorzusehen. Jedoch ist die im Tau-Patent offenbarte Erfindung auf ein System zur Erkennung einer niedrigen Leistung in mindestens einem Zylinder eines Mehrzylindermotors gerichtet. Ferner offenbart diese Anmeldung die Anwendung mehrerer Drucksensoren, spezifisch eines Sensors für jeden Zylinder, um eine Motorfehlzündungserkennung vorzusehen.
Ein weiteres neuartiges Erkennungssystem für Motorzylinderfehlzündungen und eine Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik wird im US-Patent Nr. 6,243,641 von Andrews et al. offenbart, das hierin als Referenz aufgenommen ist, ein Patent, das an Cummins Engine Company, Inc. abgetreten wurde, demselben Inhaber der Patentrechte wie bei der vorliegenden Erfindung. Dieses Patent offenbart ein Erkennungssystem für Motorzylinderfehlzündungen, das unter Anwendung eines Druckabtastmittels zum Abtasten einer Druckspitze des Abgases, das durch den Auspuff strömt, und der Betriebsdaten des Verbrennungsmotors einen Mindestdruckwert errechnet und vergleicht, um zu erkennen, ob eine Motorzylinderfehlzündung eingetreten ist.
Noch weitere Ansätze sind dargelegt worden, doch auch bei diesen Verfahren fehlt die Erkennung einer Motorzylinderfehlzündung durch Anwendung einer Beziehung zwischen dem Innenzylinderdruck, den Änderungen der EMP-Schwankungen und anderen Betriebsbedingungen, um ein effizientes Erkennungssystem für Motorzylinderfehlzündungen vorzusehen, das in einer Vielzahl von Betriebsumgebungen (d.h. Antriebssträngen, Fahrzeugen etc.) betriebsfähig ist, für zahlreiche verschiedene Anwendungen kalibriert werden kann und unter einer Vielfalt von Betriebsbedingungen zuverlässig ist.
Demgegenüber hat der Erfinder den Bedarf an einem Erkennungssystem für Motorzylinderfehlzündungen erkannt, das Änderungen von EMP-Schwankungen feststellt, die EMP-Schwankungen mit Diagnoseschwellen vergleicht, die mit anderen Informationen aus anderen Motorsensordaten festgelegt werden, und erkennt, ob eine Zylinderfehlzündung aufgetreten ist. Außerdem hat der Erfinder den Bedarf an der Entwicklung eines Verfahrens zur Überwachung und Erkennung von EMP-Schwankungen erkannt, um das Auftreten einer Fehlzündung zu ermitteln.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes System und ein verbessertes Verfahren zu liefern, mit denen erkannt wird, ob eine Motorzylinderfehlzündung in einem Verbrennungsmotor stattfindet.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Überwachung und Erkennung von EMP-Schwankungen in Kombination mit einem oder mehreren erfassten Motorkennwerten zu liefern, um das Auftreten einer Fehlzündung zu erkennen.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein System und ein Verfahren zur genauen und zuverlässigen Erkennung einer Motorfehlzündung durch Analyse der Änderungen von EMP-Schwankungen in Bezug auf Zylinderinnendrücke und anderer Betriebsbedingungen des Motors vorzusehen, um zu erkennen, ob eine Motorzylinderfehlzündung stattfindet.
Es ist weiterhin eine Aufgabe der Erfindung, einen oder mehrere Prozesse vorzusehen, um in Bezug auf einen ermittelten Frischluftstrom (fresh air flow, FAF), den Motortyp, die Motordateneingaben und/oder analytische Bestimmungsgrößen unter Anwendung der vorliegenden Erfindung eine Fehlzündungsbedingung des Zylinders eines Motors als vorhanden oder nicht vorhanden zu ermitteln, wobei der eine oder die mehreren Prozesse einen geschätzten Auspuffkrümmerdruckprozess (estimated exhaust manifold pressure process, EEMPP) oder einen Schwerpunktprojektionsprozess (centroid projection process, CPP) enthalten.
Wie hierin verwendet, soll der Begriff Motorparameter (engine parameters, EP) unter anderem den FAF und verschiedene andere Motorkennwerte und Informationen (nachstehend „Motorkennwerte”, „Informationen” und Ähnliches) in Bezug auf Motorlast repräsentieren und umfassen, wie z.B. Kraftstoffmenge, Massenladestrom (mass charge flow, MCF) etc. Für nicht-stöchiometrische Motoranwendungen kann die Kraftstoffmenge als direktes Substitut für den FAF benutzt werden. Der EFAF soll den geschätzten Frischluftstrom darstellen. Außerdem soll der Begriff geschätzte Motorparameter (estimated engine parameters, EEP) unter anderem Motorkennwerte und Informationen hinsichtlich der geschätzten Motorlast darstellen und umfassen, wie z.B. geschätzte Kraftstoffmenge, geschätzter Massenladestrom (estimated mass charge flow, EMCF) geschätzter Frischluftstrom (estimated fresh air flow, EFAF), damit verbundene Schwellen etc.
Wie hier angewandt, kann ein erfasster Motorkennwert jeden der Motorkennwerte, jede der Informationen oder Ähnliches einschließen, die von einem Sensor während des Motorbetriebs gemessen oder auf andere Weise erfasst werden, einschließlich (aber nicht auf diese beschränkt) eines EP wie dem EMP, eines FAF, einer Motordrehzahl, eines MAF, eines Abgasrückführungs(EGR)-Drucks des Brennstoffs, eines Umgebungsdrucks, einer Turbinendrehzahl, einer Turbinenposition und Ähnlichem.
Die vorliegende Erfindung wird diesen Erfordernissen gerecht und wurde als Antwort auf den gegenwärtigen Stand der Technik entwickelt, und insbesondere als Antwort auf die Probleme und Anforderungen der Technik, die von den gegenwärtig zur Verfügung stehenden Technologien noch nicht völlig gelöst worden sind. Die vorliegende Erfindung sieht ein Verfahren, ein System und ein Computerprogrammprodukt zur Erkennung einer Fehlzündungsbedingung eines Motorzylinders über bekannte Lösungswege vor.
In einer Ausführungsform liefert die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Erkennung einer Motorzylinderfehlzündung in einem Verbrennungsmotor durch Vergleich eines ersten Motorparameters (first engine parameter, FEP) mit einem ersten geschätzten Motorparameter (first estimated engine parameter, FEEP) für einen ersten Zylinder eines Motors und Einleitung eines ersten Prozesses. Die Ausführungsform misst bevorzugt ferner einen Auspuffkrümmerdruck (exhaust manifold pressure, EMP) unter Anwendung des ersten Prozesses, errechnet einen Betriebswert (operating value, OV) in Bezug auf eine oder mehrere Dateneingaben der Motorkennwerte und einen mit einem Schwellenwert assoziierten Vergleichswert (comparative value, CV). Ferner werden der OV und der CV verglichen, und eine Fehlzündungsbedingung wird für den ersten Zylinder ermittelt. Bevorzugt ist der erste Prozess in einer Ausführungsform ein geschätzter Auspuffkrümmerdruckprozess (EEMPP) oder ein Schwerpunktprojektionsprozess (CPP), für den, wenn der FEP kleiner als der FEEP ist, der eingeleitete Prozess der EEMPP ist. Deshalb stellt in dieser Ausführungsform der FEP eine erste Lastvariable (first load variable, FLV) dar, und der FEEP stellt eine erste geschätzte Lastvariable (first estimated load variable, FELV) dar. Außerdem wird bevorzugt, dass die eine oder die mehreren Dateneingaben mindestens eines von Folgendem umfassen: EMP, Motordrehzahl, Luftmassenstrom (MAF), EGR-Druck, Umgebungsdruck, Turbinendrehzahl und Turbinenposition. Um Zweifel zu vermeiden, soll der Begriff FEP einschließlich (aber nicht darauf beschränkt) der oben gelieferten Beschreibung in Bezug auf den EP verstanden werden (z.B. ein FAF, ein MCF, eine Motorlast, eine Kraftstoffmenge, ein Motorkennwert, ein Durchsatz, etc.), und der Begriff FEEP soll einschließlich (aber nicht darauf beschränkt) der obigen Beschreibung in Bezug auf den EEP verstanden werden (z.B. ein geschätzter Motorkennwert, eine geschätzte Motorlast, ein EFAF, ein EMCF, eine geschätzte Kraftstoffmenge, ein geschätzter Durchsatz oder ein anderer, mit dem FEP assoziierter geschätzter Wert).
In einer weiteren Ausführungsform sieht die vorliegende Erfindung ein Verfahren für die Erkennung einer Motorzylinderfehlzündung in einem Verbrennungsmotor durch Vergleich eines FAF mit einem EFAF für einen ersten Zylinder des Motors und für die Einleitung eines ersten Prozesses vor.
In einer weiteren Ausführungsform liefert die vorliegende Erfindung ein System zur Erkennung einer Fehlzündungsbedingung eines Motorzylinders in einem Verbrennungsmotor. Das System umfasst: mindestens eine Lastschätzung, die eine erste Lastvariable (FLV) liefert; mindestens einen funktionsmäßig gekoppelten Drucksensor, um einen Auspuffkrümmerdruck (EMP) zu erkennen; mindestens einen funktionsmäßig gekoppelten Datensensor, um mindestens eine oder mehrere Dateneingaben der Motorkennwerte zu erkennen; und ein Steuersystem für den Motor mit einem Abgasausgang. Die Ausführungsform umfasst ferner das Steuersystem, das mehrere Aktuatorkontroller hat, die mit der mindestens einen Lastschätzung, dem bei FLV mindestens einen Drucksensor und dem mindestens einen Datensensor durch einen oder mehrere Aktuatorkontroller in Verbindung stehen; einen Datenprozessor, der angeschlossen ist, um Daten zu empfangen, die von mindestens einer Lastschätzung, dem mindestens einen Drucksensor und dem mindestens einen Datensensor erfasst werden. Bevorzugt verwendet der Prozessor einen ersten Prozess, um einen Betriebswert (OV), wobei der erste Prozess in Bezug auf den Vergleich der empfangenen erfassten Daten mit den geschätzten assoziierten Daten ermittelt wird, und einen Vergleichswert (CV) zu berechnen, der mit einem Schwellenwert assoziiert ist; und den OV und den CV vergleicht und eine Fehlzündungsbedingung für den Zylinder erkennt.
In der bevorzugten Ausführungsform sieht die vorliegende Erfindung ferner einen ersten Prozess vor, der ein geschätzter Auspuffkrümmerdruckprozess (estimated exhaust manifold pressure process, EEMPP) oder ein Schwerpunktprojektionsprozess (centroid projection process, CPP) ist.
In einer weiteren Ausführungsform sieht die vorliegende Erfindung ein Computerprogrammprodukt vor, das auf einem computerverwendbaren Medium gespeichert ist, um eine Fehlzündungsbedingung eines Verbrennungsmotors zu erkennen, der einen oder mehrere Zylinder aufweist, umfassend ein computerlesbares Programm, das einen Computer veranlasst, die Ausführung einer Applikation innerhalb einer Speichersteuervorrichtung in betriebsfähiger Verbindung mit einem Motor zu steuern. Bevorzugt sieht das computerlesbare Programm bei Ausführung durch einen Computer Folgendes vor: Bestimmung eines ersten Prozesses für einen ersten Zylinder des Motors durch Vergleich, ob eine erste Lastvariable (FLV) größer ist als eine erste geschätzte Lastvariable (FELV); Bestimmung eines Auspuffkrümmerdrucks (EMP), Ausführung des ersten Prozesses und Berechnung eines Betriebswerts (OV) in Bezug auf die eine oder die mehreren Dateneingaben der Motorkennwerte, und eines Vergleichswerts (CV), assoziiert mit einem Schwellenwert; Vergleich des OV mit dem CV und Erkennung einer Fehlzündungsbedingung für den ersten Zylinder. Bevorzugt kann die vorliegende Erfindung für die Anwendung in, an oder mit einem Fahrzeug, einem Motor (Diesel-, Otto-, Benzin-, Erdgas-, Hybridmotor etc.), einem Diagnosewerkzeug, einem Computersystem oder Ähnlichem konfiguriert werden.
In einer weiteren Ausführungsform sieht die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Überwachung und Erkennung von EMP-Schwankungen in Kombination mit einem oder mehreren erfassten Motorkennwerten vor, um eine Motorzylinderfehlzündung in einem Zyklus eines Verbrennungsmotors mit mindestens einem Zylinder zu erkennen. Das Verfahren umfasst die Messung eines EMP, die Feststellung einer signalgefilterten Ausgabe aus dem EMP mit Hilfe eines Signalfilters und die Berechnung eines Fehlerterms (z.B. quadratischer Mittelwert, RMS) von einer oder mehreren extrahierten relevanten Frequenzen. Bevorzugt umfasst das Verfahren auch die Identifizierung einer vorher festgelegten Fehlzündungsschwelle, wobei der errechnete Fehlerterm mit der Fehlzündungsschwelle verglichen wird, und die Erkennung einer Fehlzündungsbedingung für den Zyklus. Ferner kann das Verfahren auch EMP-Schwankungen in Kombination mit einem oder mehreren erfassten Motorkennwerten erfassen, um das Auftreten einer Fehlzündungsbedingung zu erkennen.
In noch einer weiteren Ausführungsform ist ein Dieselmotor vorgesehen, der für die Erkennung einer Motorzylinderfehlzündung konfiguriert ist. In der bevorzugten Ausführungsform umfasst der Motor eine Logik für: den Vergleich eines ersten Motorparameters (FEP) mit einem ersten geschätzten Motorparameter (FEEP) für einen oder mehrere Zylinder des Motors und die Einleitung eines ersten Prozesses, der ein geschätzter Auspuffkrümmerdruckprozess (EEMPP) oder ein Schwerpunktprojektionsprozess (CPP) ist; die Messung eines Auspuffkrümmerdrucks (EMP) unter Anwendung des ersten Prozesses, die Errechnung eines Betriebswerts (OV) in Bezug auf eine oder mehrere Dateneingaben der Motorkennwerte und eines Vergleichswerts (CV), der mit einem Schwellenwert assoziiert ist; deen Vergleich des OV mit dem CV und die Erkennung einer Fehlzündungsbedingung für den einen oder die mehreren Zylinder des Dieselmotors.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Motor mit der Logik der vorliegenden Erfindung in der Lage, eine Beziehung zwischen dem FEP und dem FEEP zu ermitteln, wobei, wenn der FEP kleiner ist als der FEEP, der eingeleitete erste Prozess der EEMPP ist, und wobei, wenn der FEP nicht kleiner als der FEEP ist, die als der erste Prozess eingeleitete Logik der CPP ist.
Weitere Ausführungsformen, Formen, Aufgaben, Merkmale, Vorteile, Aspekte und Vorzüge der vorliegenden Anmeldung werden aus der ausführlichen Beschreibung und den hierin enthaltenen Zeichnungen ersichtlich werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Darstellung eines Blockdiagramms einer Form des Steuersystems 100 der vorliegenden Erfindung nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
2A ist ein Blockdiagramm des Verfahrens der vorliegenden Erfindung nach einer oder mehreren Ausführungsformen derselben,
2B ist ein Blockdiagramm einer Implementierung eines Verfahrens der vorliegenden Erfindung nach einer oder mehreren Ausführungsformen derselben,
3 ist ein Blockdiagramm der zusätzlichen Verarbeitung eines Verfahrens der vorliegenden Erfindung, die den Schritt eines geschätzten Auspuffkrümmerdruckprozesses (EEMPP) nach einer oder mehreren Ausführungsformen derselben umfasst,
4 ist ein Blockdiagramm der zusätzlichen Verarbeitung eines Verfahrens der vorliegenden Erfindung, die den Schritt eines Schwerpunktprojektionsprozesses (CPP) nach einer oder mehreren Ausführungsformen derselben umfasst,
5 stellt repräsentative Ergebnisse bei Anwendung der vorliegenden Erfindung nach einer oder mehreren Ausführungsformen derselben dar, und
6 stellt eine Gesamtansicht eines Verbrennungsmotors des Funkenzündungstyps mit einer Steuereinrichtung dar, die in Verbindung mit dem Funkenzündungssystem, dem Einspritzventil und einer EGR-Konfiguration steht und die mit der vorliegenden Erfindung arbeiten kann,
7 ist ein Flussdiagramm eines langsamen Diagnoseverfahrens nach einer Ausführungsform,
8 stellt die Ergebnisse der Beziehung zwischen Betrag und Frequenz nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung dar,
9 stellt ein Flussdiagramm des Verfahrens einer bevorzugten Ausführungsform dar, in dem ein oder mehrere erfasste Motorkennwerte benutzt werden, um eine Motorzylinderfehlzündung in einem Verbrennungsmotor zu erkennen, der mindestens einen Zylinder hat,
10 zeigt eine Darstellung von EMP, Kerbfilterabgabe, Kerbfilterrückstand und Wirkung einer Fehlzündung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ILLUSTRATIVEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die folgende Beschreibung wird vorgelegt, damit Durchschnittsfachleute die Erfindung anwenden können, und ist im Zusammenhang mit einer Patentanmeldung und ihren Anforderungen vorgesehen. Verschiedene Modifikationen der bevorzugten Ausführungsformen und die hierin beschriebenen allgemeinen Prinzipien und Besonderheiten werden für Fachleute ohne weiteres ersichtlich sein. So soll die vorliegende Erfindung nicht auf die gezeigten Ausführungsformen beschränkt sein, sondern ihr ist der weiteste Geltungsbereich einzuräumen, der mit den hierin beschriebenen Prinzipien und Besonderheiten konsistent ist.
Um das Verständnis der Prinzipien der Erfindung zu fördern, wird nun auf die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen Bezug genommen, und eine spezifische Sprache wird benutzt, um dieselben zu beschreiben. Es versteht sich jedoch, dass hiermit keine Einschränkung des Geltungsbereichs der Erfindung beabsichtigt ist, wobei solche Abänderungen, Modifikationen und weitere Anwendungen der Prinzipien der vorliegenden Erfindung, wie hierin dargestellt, in Erwägung gezogen werden, wie sie normalerweise Fachleuten auf dem Gebiet, auf das die Erfindung sich bezieht, in den Sinn kommen.
Die vorliegende Erfindung liefert ein Verfahren, ein Steuersystem, ein Computerprogrammprodukt, die ein Steuerverfahren zur Erkennung einer Fehlzündungsbedingung eines Motorzylinders über bekannte Methoden vorsehen, das bei Motoren anwendbar ist. Die vorliegende Erfindung zieht in einer oder mehreren Ausführungsformen die Anwendung von mehreren Aktuatortechniken in Betracht, allein oder in Kombination, nacheinander oder gleichzeitig, einzeln oder parallel und manchmal vorher festgelegt sowie auch als Ergebnis von tatsächlichen oder vorhergesagten Ereignissen.
1 ist eine Darstellung eines Blockdiagramms einer Form des Steuersystems 100 der vorliegenden Erfindung nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In 1 steht ein Verbrennungsmotor 110 in Verbindung mit einem Motorsteuermodul (engine control module, ECM) 120, das Steuerinformationen für den Betrieb des Motors liefert. Das ECM 120 steht in Verbindung mit einem Prozessor 130 des Steuersystems, welcher in Verbindung mit einer Steuereinrichtung 140 zur Steuerung des Betriebs der vorliegenden Erfindung steht, obgleich andere Konfigurationen ebenfalls von der vorliegenden Erfindung in Betracht gezogen werden. Ein Systemspeicher 150 ist mit dem Systemprozessor 130 assoziiert und kann Informationen in Verbindung mit dem Betrieb und den Aktivitäten der vorliegenden Erfindung speichern. Ein Sensor oder Sensoren zum Messen und Empfangen von Informationen aus gemessenen Quellen, die mit dem Motorbetrieb assoziert sind, ist (sind) bei 160 vorgesehen und steht (stehen) in Verbindung mit dem Systemprozessor 130 und der Steuereinrichtung 140.
In einer bevorzugten Ausführungsform können Aktuatoren, nicht gezeigt, ebenfalls mit den Sensoren assoziiert sein und von der Steuereinrichtung für das Ein/Abstellen der Messung und das Sammeln von Dateneingaben des mit den Sensoren assoziierten Motorbetriebs gesteuert werden. Beispielhafte Sensoren 160 können einen Luftstromsensor 170, einen Auspuffkrümmerdrucksensor 180 und einen Datensensor oder Datensensoren 190 umfassen, die mit anderen Motorbetriebsarten und Kennwerten assoziiert sind (wie unter anderem dem Auspuffkrümmerdruck (EMP), der Motordrehzahl, der Kraftstoffmenge, dem Luftmassenstrom (MAF), dem Abgasrückführungs(EGR)-Druck, dem Umgebungsdruck, der Turbinendrehzahl und der Turbinenposition, etc.). In einer bevorzugten Ausführungsform kann eine Fehlzündungsbedingung, die mit der vorliegenden Erfindung erkannt wird, an das ECM 120, den Speicher 150 und/oder eine Datenausgabe 195 (z.B. Datenschnittstelle, Anzeige, Drucker etc.) mitgeteilt werden. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann auch ein A/D-Wandler mit jedem Sensor verbunden sein, um die erfassten Daten in ein passendes Datenformat zur Verarbeitung durch die vorliegende Erfindung umzuwandeln.
2A ist ein Blockdiagramm des Verfahrens 200 der vorliegenden Erfindung nach einer oder mehreren Ausführungsformen derselben. In 2A startet der Prozess bei 201 für einen speziellen Zylinder des Motors. Bei 202 wird ein erster Motorparameter (FEP) mit Hilfe von einer oder mehreren Dateneingaben aus erfassten Daten oder anderen gesammelten Daten in Bezug auf Motor, Motorbetrieb oder Betriebskennwerte des Motors gemessen. Nach einem Beispiel repräsentiert der FEP eine erste Lastvariable (FLV). Die FLV ist ein Indikator für die von einem stoischen Motor ("stoic engine") angetroffene Last. Auf ähnliche Weise wird bei 202 ein erster geschätzter Motorparameter (FEEP) in Bezug auf den Motortyp oder die Betriebsbedingungen des Motors errechnet. Bei dem obigen Beispiel stellt der FEEP eine erste geschätzte Lastvariable (FLV) dar. Bei 203 werden der FEP und der FEEP verglichen, und ein erster Prozess der vorliegenden Erfindung wird bei 204 in Reaktion auf den Vergleich bei 203 eingeleitet.
Sobald der Prozess eingeleitet ist, errechnet der Prozess dann einen Betriebswert (OV) und einen Vergleichswert (CV), der mit dem besonderen, bei 205 eingeleiteten ersten Prozess assoziiert ist, was nachstehend weiter detailliert wird. Bei 206 werden der OV und der CV verglichen, um ein spezielles Fehlzündungsbedingungsergebnis zu ermitteln, das dann bei 207 ermittelt wird. Die Fehlzündungsbedingung wird vorzugsweise bei 208 ausgegeben, und der Prozess der vorliegenden Erfindung kann für einen weiteren Zylinder des Motors bei 209 fortgesetzt werden.
Es versteht sich, dass der Prozess von 2A viele Anwendungen bei einer Vielfalt von Motortypen in Betrieb hat. Wie hierin angewandt, versteht es sich, dass die vorliegende Erfindung eine Anzahl verschiedener Kennwerte für den FEP und den FEEP verwenden kann. Bei dem obigen Beispiel stellen der FEP und der FEEP die Motorlast (FLV und FELV) dar. Nach weiteren Ausführungsformen kann der FEP ein Motorkennwert, eine Motorlast, eine Kraftstoffmenge, ein Massenladestrom (MCF), ein Frischluftstrom (FAF) und/oder ein Durchsatz sein, und der FEEP kann ein geschätzter Motorkennwert, eine geschätzte Motorlast, eine geschätzte Kraftstoffmenge, ein geschätzter Massenladestrom (EMCF), ein geschätzter Frischluftstrom (EFAF) und/oder ein geschätzter Durchsatz sein, assoziiert mit dem FEP.
2B ist ein Blockdiagramm der Implementierung des Verfahrens 299 der vorliegenden Erfindung nach einer oder mehreren Ausführungsformen derselben. In 2B stellt der Prozess eine Implementierung des FEP als ein Frischluftstrom (FAF) und des FEEP als ein geschätzter Frischluftstrom (EFAF) dar. Der Prozess von 2B startet bei 210 für einen bestimmten Zylinder des Motors. Bei 220 wird der FAF unter Verwendung von einer oder mehreren Dateneingaben aus erfassten Daten oder anderen gesammelten Daten in Bezug auf Motor, Motorbetrieb oder Betriebskennwerte des Motors gemessen. Der Frischluftstrom ist ein Indikator für die Last in einem stoischen Motor ("stoic engine"); diese kann durch die Kraftstoffmenge oder andere derartige Lastindikatoren ersetzt werden. Auf ähnliche Weise wird bei 220 der EFAF in Bezug auf den Motortyp oder die Betriebsbedingungen des Motors errechnet. Bei 230 werden der FAF und der EFAF verglichen, und ein erster Prozess der vorliegenden Erfindung wird bei 240 in Reaktion auf den Vergleich bei 230 eingeleitet. Sobald der Prozess eingeleitet ist, errechnet der Prozess dann einen Betriebswert (OV) und einen Vergleichswert (CV), assoziiert mit dem bei 250 eingeleiteten besonderen ersten Prozess, was nachstehend weiter detailliert wird. Bei 260 werden der OV und der CV verglichen, um ein ermitteltes Fehlzündungsbedingungsergebnis zu bestimmen, das dann bei 270 ermittelt wird. Die Fehlzündungsbedingung wird bevorzugt bei 280 ausgegeben, und der Prozess der vorliegenden Erfindung kann sich für einen weiteren Zylinder des Motors bei 290 fortsetzen.
3 ist ein Blockdiagramm 300 der zusätzlichen Verarbeitung eines Verfahrens der vorliegenden Erfindung, das den Schritt eines geschätzten Auspuffkrümmerdruckprozesses (EEMPP) nach einer oder mehreren Ausführungsformen derselben umfasst. Bei dem in 3 gezeigten Beispiel startet der Prozess der vorliegenden Erfindung bei 301 für einen bestimmten Zylinder des Motors, wo festgestellt wird, ob der FLV größer als der bei 305 erzeugte FELV ist (in diesem Beispiel stellen der FEP und der FEEP jeweils den FLV bzw. den FELV dar). Es versteht sich, dass die vorliegende Erfindung verschiedene Verfahren für die Bestimmung des FELV, die Messung des FLV und den Vergleich der beiden, wie hierin angegeben, vorsieht. Wenn der FLV nicht größer als der FELV ist, wird bei 306 der CPP von der vorliegenden Erfindung gewählt (was hierin an anderer Stelle besprochen wird). Wenn der FLV größer als der FELV ist, wird bei 310 der EEMPP-Prozess von der vorliegenden Erfindung gewählt.
Bei 310 umfasst der EEMPP-Prozess die Schätzung des EMP (ESTEMP) bei 315, wobei eine derartige Schätzung durch Schätzungsberechnungen ausgeführt werden kann, einschließlich: Anwendung von Algorithmen, Nachschlagen in Tabellen in Bezug auf den Motor und/oder die Betriebsart und ähnliche weitere Kennwerte eines spezifischen Motors und/oder seines Betriebs. In weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann der ESTEMP als eine Funktion der Zeit über einen exponentiellen gleitenden Mittelwert bestimmt werden. Die Schätzung kann auch durch Anwendung eines Modells höherer Ordnung erfolgen, das die Änderung im Auspuffkrümmerdruck über jede Iteration einbezieht. Außerdem kann ein physik-basiertes Modell oder ein empirisches Modell ebenfalls verwendet werden. Einige derartige Beispiele können Folgendes einschließen: ESTEMP = f(EMP(t – 1), ... EMP(t – k), diag(t – 1), ... diag(t – k; oder: EWMA Modell
Modell zweiter Ordnung

P ~_e(t) = P_e(t – 1) + ΔP_e(t – 1) + (1 – α₁)((P ~_e(t – 1) – P_e(t – 1)) + (1 – α₂)(ΔP_e(t – 1) – ΔP_e(t – 1)), wenn d(t – 1) = 0
P ~_e(t) = P_e(t – 1) + ΔP_e(t – 1) + (1 – α₁)((P ~_e(t – 1) – P_e(t – 1)) + ΔP_e(mcf(t), vgt(t)), wenn d(t – 1) = 0

∆P_e(mcf(t), vgt(t)) ist ein kalibrierbares/empirisches Modell, das durch Ladungsfluss und VGT-Position aus Fehlzündungszylinderdaten parametrisiert ist.
Physik-basiertes Modell

P ~_e(t) = P_e(t – 1) + (1 – α)(P ~_e(t – 1) – P_e(t – 1)) + d(P_e), wenn d(t – 1) = 0
P ~_e(t) = P_e(t – 1) + (1 – α)(P ~_e(t – 1) – P_e(t – 1)) + d(P_e) + ΔP_e(mcf(t), vgt(t)), wenn d(t – 1) = 0

d(P_e)/d(mcf) = K(vgt) ist ein kalibrierbares/empirisches Modell, das durch Ladungsfluss und VGT parametrisiert wird.
∆Pe(mcf(t), vgt(t)) ist ein kalibrierbares/empirisches Modell, das durch Ladungsfluss und VGT-Position parametrisiert wird, die aus Fehlzündungszylinderdaten erhalten werden.
Bei 320 wird die Rückstandschwelle (auch als CV benutzt) ermittelt, bevorzugt zum Beispiel als Funktion der Turboladerposition (z.B. Variable-Geometrie-Turbolader (variable geometry turbocharger, VGT)-Position), obwohl auch andere charakteristische Funktionen und Betriebsbedingungen benutzt werden können.
Bei 325 wird der Rückstand (auch als OV verwendet) als Unterschied zwischen dem EMP und dem ESTEMP ermittelt. Ein Vergleich des Rückstands und der Rückstandschwelle wird dann bei 330 durchgeführt. Wenn bei 335 der Rückstand größer als die Rückstandschwelle ist (d.h. OV > CV), wird bei 341 ein Merker für die Fehlzündung festgelegt. Wenn bei 335 der Rückstand nicht größer als die Rückstandschwelle ist (d.h. OV > CV), wird bei 342 kein Merker für die Fehlzündung gesetzt. Bei 350 schreitet der Prozess weiter, um einen nächsten Zylinder des Motors zu bewerten.
4 ist ein Blockdiagramm 400 der zusätzlichen Verarbeitung eines Verfahrens der vorliegenden Erfindung, die den Schritt eines Schwerpunktprojektionsprozesses (CPP) nach einer oder mehreren Ausführungsformen derselben enthält. In 4 startet der Prozess der vorliegenden Erfindung bei 401 für einen bestimmten Zylinder des Motors, wobei festgesellt wird, ob der FLV größer als der bei 405 erzeugte FELV ist (bei diesem Beispiel werden der FEP und der FEEP jeweils als der FLV bzw. der FELV dargestellt). Es versteht sich, dass die vorliegende Erfindung verschiedene Verfahren zur Bestimmung des FELV, Messung des FLV und Vergleich der beiden, wie hierin angegeben, vorsieht.
Wenn der FLV größer als der FELV ist, wird bei 406 der EEMPP-Prozess durch die vorliegende Erfindung gewählt. Wenn der FLV nicht größer als der FELV ist, wird bei 410 der CPP durch die vorliegende Erfindung gewählt.
Bei 410 umfasst der CPP-Prozess die Berechnung der Schwerpunktkoordinaten bei 315, wobei eine solche Schätzung durch Schätzungsberechnungen ausgeführt werden kann, einschließlich der Anwendung von Algorithmen, Nachschlagen in Tabellen in Bezug auf den Motor und/oder die Betriebsart und ähnliche weitere Kennwerte des spezifischen Motors und/oder seines Betriebs. Es versteht sich, dass der CPP oft, wenn auch nicht notwendigerweise, ausgeführt wird, wenn die Bedingungen niedrige Strömungsbedingungen ergeben. Wenn implementiert, verwendet der CPP die Schwerpunkte des EMP-Signals, um das Auftreten einer Fehlzündung zu erkennen. Für die vorliegende Erfindung erfassen die Schwerpunkte die Position und die Größe des Energie-EMP-Signals für jeden Zylinder im Betrieb.
Bei 420 projiziert die vorliegende Erfindung dann die Koordinaten (d.h. OV) auf eine Trennungslinie, die aus Testdaten vorher festgelegt wird. Es versteht sich, dass jede statistische Musterklassifizierungstechnik wie lineare Unterscheidungsanalyse, Fisher-Unterscheidungsanalyse und Support-Vector-Maschinen etc. benutzt werden kann, um diese Trennungslinie im Rahmen der vorliegenden Erfindung festzulegen. Bevorzugte Projektion: Centroid_y-A*Centroid_x-B, wobei A und B Koeffizienten der Trennungslinie sind. Ein Beispiel für eine Projektion der Koordinaten auf eine Trennungslinie für ein repräsentatives Testergebnis befindet sich bei 421.
Bei 425 wird der CV ermittelt, und in einer oder mehreren bevorzugten Ausführungsformen wird der CV gleich null gesetzt. Bei 430 ermittelt der Prozess, ob die projizierten Schwerpunktkoordinaten größer als oder gleich dem CV sind (d.h. OV > oder = CV). Bei 441, wo ermittelt wird, dass die projizierten Schwerpunktkoordinaten größer als oder gleich CV sind, wird die Feststellung „keine Fehlzündung“ getroffen, und kein Merker wird gesetzt, um eine Fehlzündung anzuzeigen. Bei 442, wo ermittelt wird, dass die projizierten Schwerpunktkoordinaten weder größer noch gleich dem CV sind, wird die Feststellung „eine Fehlzündung“ getroffen, und ein Merker wird gesetzt, um eine Fehlzündung anzuzeigen.
Bei 450 bewegt sich der Prozess weiter, um einen nächsten Zylinder des Motors zu bewerten.
5 stellt repräsentative Ergebnisse bei Anwendung der vorliegenden Erfindung nach einer oder mehreren Ausführungsformen derselben dar. In 5 wird bei 510 die Beziehung zwischen EMP und Zylinder dargestellt, wobei unter Anwendung der vorliegenden Erfindung Daten gezeigt sind, die Spitzen im Rückstandssignal darstellen, wodurch die Fehlzündungszylinder identifiziert werden. Auf ähnliche Weise werden bei 520 die Wahrscheinlichkeitsdichtefunktionen der Rückstände unter Anwendung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung ausgewertet, wobei die Trennung zwischen den Daten der normalen und der Fehlzündungszylinder unter verschiedenen Bedingungen gezeigt ist.
6 zeigt eine Gesamtansicht eines Verbrennungsmotors des Funkenzündungstyps 600, der eine Steuereinrichtung 650 aufweist, die in Verbindung mit dem Funkenzünder 610, einer Einspritzdüse 620 und einer EGR-Konfiguration 630 steht, die mit der vorliegenden Erfindung arbeiten können. In 6 zeigt 601 ein Kurbelgehäuse mit Zylinder und Kolben, 602 einen Zylinderblock, worin im oberen Teil auch eine Verbrennungskammer vorgesehen ist. Ebenfalls in 6 ist bei 606 eine Zündkerze im Zentrum einer Oberfläche der Verbrennungskammer 607 über einen Zünder bei 681 in Verbindung mit der Steuereinrichtung 650 angeordnet. Ferner ist eine Lufteinlassöffnung bei 651 angeordnet, eine Auspufföffnung bei 631 und ein NOx-Sensor bei 681, über 682 in Verbindung mit der Steuereinrichtung.
Am oberen Teil des Blocks 602 sind auch Einlassöffnungen vorgesehen, aber nicht im Diagramm gezeigt, die durch Einlassabzweigrohre angeschlossen sind, in denen Einspritzdüsen zum Einspritzen des Kraftstoffs in Richtung der entsprechenden Einlassöffnungen angeordnet sind. Eine beispielhafte Darstellung einer Einspritzdüse ist bei 620 zu sehen, obgleich die vorliegende Erfindung auch eine Hochdruck-Rail-Konfiguration verwenden kann und somit nicht sonst eingeschränkt ist. Ferner können die Einspritzdüsen im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch im Inneren der Verbrennungskammern angeordnet sein, anstatt an den Ansaugabzweigrohren befestigt zu sein.
Eine Auspufföffnung 631 ist durch einen Auspuffkrümmer angeschlossen, wobei im Inneren des Auspuffkrümmers im typischen Fall ein AFR-Sensor 621 in Verbindung mit der Steuereinrichtung 650 angeordnet ist. Der Auspuffkrümmer und die Ansaugabzweigrohre sind durch den EGR-Kanal (nicht gezeigt) miteinander verbunden, der über ein EGR-Ventil 630 für die Abgasrückführung („EGR-Gas“ genannt) in Verbindung mit der Steuereinrichtung 550 bei 541 angeschlossen ist. Ein Abgasschieber ist ebenfalls bei 524 vorgesehen.
Typisch ist im Inneren der EGR ein EGR-Steuerventil 630 angeordnet, wobei eine EGR-Kühlvorrichtung zum Kühlen des EGR-Gases, das durch das Innere des EGR-Kanals fließt, um den EGR-Kanal herum angeordnet ist. Wie hierin verwendet, werden der EGR-Kanal, das EGR-Steuerventil und die EGR-Kühlvorrichtung zusammen als „EGR-Mechanismus“ bezeichnet. Die Last am Motor wird aus Eingaben von 661 ermittelt, z.B. einem Lastsensor, und dieser steht in Verbindung mit der Steuereinrichtung 650.
Ein Beispiel für eine EGR-Konfiguration, die sich zur Anwendung mit der vorliegenden Erfindung eignet, wird in der US-Patentanmeldung 2010/0147272 mit dem Titel „Exhaust Gas Recirculation Cooler Coolant Plumbing Configuration“ (Abgasrückführungskühler-Kühlmittelrohrleitungskonfiguration) diskutiert, deren Lehren hierin als Referenz aufgenommen worden sind. In der US-Patentanmeldung 2010/0147272 kann das Kühlsystem einen Wärmeaustauscher, eine an den Wärmeaustauscher angeschlossene Pumpe, einen an die Pumpe angeschlossenen EGR-Kühler, ein an den EGR-Kühler angeschlossenes erstes Ventil und den Wärmeaustauscher umfassen. Die Konfiguration verwendet ein Ventil, um die Rate des Flusses des Kühlmittels durch das gesamte System zu maximieren, wenn das Ventil in offener Position steht, und auch, um einen Motor aufzuwärmen, wenn das Ventil in einer geschlossenen Position ist.
Eingaben, die aus dem Betrieb des Motors stammen, bestimmen die Drehzahl des Motors und sind bei 691 mit der Steuereinrichtung 650 verbunden. Auf ähnliche Weise kann die Abgastemperatur von einem Sensor überwacht und bei 692 an die Steuereinrichtung 650 übermittelt werden, wie auch der Kurbelwinkel (Kurbelwinkelsensor nicht gezeigt), der ebenfalls mit der Steuereinrichtung 650 verbunden ist.
Die Steuereinrichtung 650 (ähnlich wie die Steuereinrichtung 140) ist bevorzugt eine elektronische Steuereinheit, bestehend aus einem digitalen Computer, der zum Beispiel ein programmierbares Computerprodukt der vorliegenden Erfindung umfassen kann und Komponenten aufweist, die zum Beispiel durch einen Backbone-Stromkreis oder einen anderen bidirektionalen Bus wie ein ROM (Speicher ohne Schreibmöglichkeit), ein RAM (Speicher mit direktem Zugriff), eine CPU (Mikroprozessor), einen Eingabekanal und einen Ausgabekanal aneinander angeschlossen und miteinander verbunden sind. Die vorliegende Erfindung kann auch ein Schaltkreis, eine Anwendung, eine Logik oder ein anderes elektronisches Mittel in einer Steuereinrichtung wie 650 sein oder auch getrennt und mit der Steuereinrichtung 650 verbunden sein. In bestimmten Ausführungsformen bildet die Steuereinrichtung 650 einen Teil eines Verarbeitungsteilsystems, einschließlich einer oder mehrerer Rechenvorrichtungen, die eine Speicher-, Verarbeitungs- und Verbindungshardware aufweisen. Die Steuereinrichtung 650 kann eine einzelne Vorrichtung sein oder eine verteilte Vorrichtung sein, und die Funktionen der Steuereinrichtung können von einer Hardware und/oder als Computeranweisungen auf einem nichttransienten, computer-lesbaren Speichermedium ausgeführt werden. In bestimmten Ausführungsformen umfasst die Steuereinrichtung 650 ein oder mehrere Module, die so strukturiert sind, dass sie funktionell die Operationen der Steuereinrichtung 650 ausführen.
Das Fehlzündungserkennungsverfahren der vorliegenden Erfindung 690 empfängt und überträgt Daten mit der Steuereinrichtung des Motors 650 (d.h. ECM, Steuereinrichtung, Datenübertragungsanschluss etc.) und verarbeitet die Daten in Übereinstimmung mit den Schritten der vorliegenden Erfindung, um zu erkennen, ob eine Fehlzündung für einen Zylinder des Motor vorhanden ist. Es versteht sich, dass es viele Varianten für den Anschluss und die Übermittlung von Daten des Motors bei der vorliegenden Erfindung gibt, und dass die Diagramme der Figuren hierin in dieser Hinsicht nicht eingeschränkt sein sollen.
Im Betrieb wird typischerweise ein Ausgangssignal 682 des erfassten Klopfens vom NOx-Sensor 681 über einen entsprechenden Analog-Digital-Wandler (A/D) eingegeben. Im Betrieb können verschiedene, hierin zuvor beschriebene Sensoren an verschiedenen Betriebspunkten innerhalb und entlang des Motors platziert werden, um verschiedene EP zu bestimmen wie den FAF, den EMP, die VGT-Position, die Motordrehzahl, den MAF, den EGR-Druck, den Umgebungsdruck, die Turbinendrehzahl, die Turbinenposition und sonstige Motorkennwerte und Betriebskennwerte, die als Dateneingabe zur Anwendung durch und mit der vorliegenden Erfindung eingeschlossen sind (inklusive „Dateneingabe von Motorkennwerten“ und/oder „Eingabe erfasster Daten“).
Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein langsames Diagnoseverfahren, bei dem eine kontinuierliche Fehlzündung bei einem und mehreren Zylinder gesucht wird. In einer Ausführungsform verwendet ein langsames Monitorverfahren ein Mittelwertmodell des EMP, um eine kontinuierliche Fehlzündung zu erkennen. 7 ist ein Flussdiagramm eines langsamen Diagnoseverfahrens nach einer Ausführungsform. Zuerst wird in Schritt 702 ein gefilterter Wert des EMP ermittelt. Dann wird in Schritt 704 der gefilterte Wert des EMP mit einem geschätzten EMP verglichen. Schließlich wird in Schritt 706 eine Fehlzündung bei einem oder mehreren Zylindern auf der Basis eines Vergleichs erkannt. Der langsame Monitor der vorliegenden Erfindung (d.h. langsamer Monitorfilter) wird an einem gefilterten EMP eingesetzt, um nur Zyklus-zu-Zyklus-Schätzungen zu liefern. Dieser langsame Monitorfilteransatz kann auch ein Diagnoseansatz sein, der benutzt wird, um eine kontinuierliche Fehlzündung bei einem oder mehreren Zylindern und als bestätigende Überprüfung zu bestimmen. Die langsame Diagnose sucht nach kontinuierlichen Fehlzündungen bei einem oder mehreren Zylindern. Sie betrachtet einen gefilterten Wert des EMP und vergleicht ihn mit einem geschätzten EMP. Der Schätzwert des EMP wird durch Kalibrierung zwischen dem EMP, dem Frischluftstrom, der VGT-Position und der Turbodrehzahl ermittelt. Ein Mittelwertmodell, das das Druckverhältnis auf der Basis der Inversion des Turbokennfeldes abschätzt, kann ebenfalls zusammen mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden. In einer bevorzugten Ausführungsform benutzt das langsame Monitorfiltermodell den Ladungsstrom, die Turbodrehzahl und die VGT-Position, um das Turbodruckverhältnis aus den Turbokennfeldern zu errechnen, und schätzt dann den EMP entweder durch Messung oder Schätzung des Turbo-Ausgangsdrucks ab.
Gleichermaßen umfasst in einer oder mehreren bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung das Steuersystem mehrere Aktuatorkontroller, die mit dem einen oder den mehreren Dateneingabesensoren in Verbindung stehen. Zusätzlich ist ein Datenprozessor der vorliegenden Erfindung bevorzugt mit dem mindestens einen Dateneingabesensor verbunden und kann eine Eingabe erfasster Daten empfangen oder übertragen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform für den EEMPP-Prozess ist die Rückstandschwelle der CV, und der Rückstand ist der OV; und für den CPP ist der CV ein Wert projizierter Schwerpunktkoordinaten, und der CV ist kleiner als eins. Außerdem kann bei einem weiteren Aspekt, wenn der Rückstand größer als die Rückstandschwelle ist, eine Fehlzündungsbedingung von der vorliegenden Erfindung als vorhanden ermittelt werden. Ferner kann der CV jeden Wert haben, positiv oder negativ, einschließlich null, insbesondere für den CPP.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Überwachung und Erkennung von EMP-Schwankungen in Kombination mit einem oder mehreren erfassten Motorkennwerten vorgesehen, um das Auftreten einer Fehlzündung zu erkennen.
In einer bevorzugten Ausführungsform verwendet die vorliegende Erfindung den Frequenzgehalt des EMP-Signals, um eine Fehlzündung zu erkennen.
Eine EMP-Schwankung kann auf verschiedene Weise entstehen, einschließlich durch Öffnen eines Zylinderauspuffventils und Einführen von verbrannten Gasen in den Auspuff. Da das Öffnen der Auspuffventile ein periodisch basierter Vorgang ist, ist verständlich, dass der EMP mit einer starken periodischen Komponente assoziiert ist und im Allgemeinen bei der vorliegenden Erfindung von Motorstörgrößen unbeeinflusst bleibt. Wenn daher bei einem oder mehreren Zylindern eine Fehlzündung auftritt, wird die Energie im assoziierten Frequenzbereich unterbrochen. Die vorliegende Erfindung stellt zweckmäßigerweise die Fehlzündungsinformation in Bezug auf die assoziierten Frequenzen fest, wobei diese Information allgemein repräsentativ für die Betriebsbedingungen ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform verwendet die vorliegende Erfindung einen Filter, um die relevanten Frequenzen zu extrahieren und den Betrag der gefilterten Komponente zu bestimmen. Wenn im Betrieb eine Fehlzündung eine Störgröße in der Filterabgabe verursacht, kann die Störgröße benutzt werden, um nach der vorliegenden Erfindung die Fehlzündung zu erkennen. In einer oder mehreren bevorzugten Ausführungsformen kann ein Kerbfilter oder ein Bandpassfilter verwendet werden, um die relevante Frequenzkomponente zu extrahieren.
Um eine Fehlzündung in einem Zylinder eines Motors unter Anwendung der vorliegenden Erfindung zu erkennen, wird der Betrag des EMP bei der Motorumlauffrequenz extrahiert. Um zwei konsekutive Zylinderfehlzündungen zu erkennen, kann zweckmäßigerweise die assoziierte Frequenz als zweimal die Umdrehungsgeschwindigkeit ermittelt werden, etc. Ein Kerbfilter ist zur Anwendung bei der vorliegenden Erfindung ausgelegt und wird angewandt, wenn der Rückstand der Filterabgabe in der Fehlzündungserkennungsfolge eingesetzt wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform können im Kurbelbereich die Filter bevorzugt unabhängig von der Drehzahl sein und nur von der Anzahl der Proben pro Umdrehung abhängen. Als Beispiel wird die Reaktion des Kerbfilters bei Anwendung der vorliegenden Erfindung in 8 bei 800 dargestellt, wobei die Ergebnisse der Beziehungen zwischen Betrag und Frequenz bei 810 und zwischen Phase und Frequenz bei 820 zu sehen sind.
9 zeigt ein Flussdiagramm 900 des Verfahrens einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei dem ein oder mehrere erfasste Motorkennwerte benutzt werden, um eine Motorzylinderfehlzündung in einem Verbrennungsmotor zu erkennen, der mindestens einen Zylinder hat. In 9 wird bei 910 ein EMP gemessen oder extrahiert, wonach der Kerbfilter bei 920 für eine Kerbfilterreaktion eingesetzt wird, und die Filterabgabe wird in der Fehlzündungserkennungsfolge bei 930 verwendet. Bei 930 werden der Ausgang des Kerbfilters und der gemessene EMP verwendet, und nach Einleitung der Berechnung bei 935 wird bei 940 für jeden Zyklus die Berechnung eines Fehlerterms veranlasst. Nach einer beispielhaften Ausführungsform umfasst der Fehlerterm einen Effektivwert (root mean square, RMS) für jeden extrahierten EMP-Wert. In dieser Ausführungsform wird ein Schwellenwert bei 945 bestimmt, und das Ergebnis der RMS-Berechnung wird mit der vorbestimmten Schwelle bei 950 verglichen, um zu erkennen, ob eine Fehlzündung erfolgt ist. Falls die RMS-Berechnung größer als oder gleich der Schwelle ist, wird ein Merker bei 960 gesetzt, der eine Fehlzündung anzeigt. Falls die RMS-Berechnung kleiner als die Schwelle ist, wird bei 970 ein Merker gesetzt, der anzeigt, dass keine Fehlzündung erfolgte.
10 zeigt eine Darstellung 1000 des EMP bei 1010, der Kerbfilterabgabe bei 1030, des Kerbfilterrückstands bei 1050 und der Wirkung der Fehlzündung bei 1070.
Zweckmäßigerweise behebt das Verfahren der vorliegenden Erfindung die Notwendigkeit, den Monitor eines jeden Fahrzeugs für einen bestimmten Motor einzustellen, da die Empfindlichkeit gegenüber der Fahrzeugdynamik wesentlich reduziert ist. Fachleute werden verstehen, dass es zahlreiche Variationen zu den obigen Schritten gibt, die angewandt oder abgeändert werden können, wobei die dennoch sie innerhalb des Geltungsbereichs der vorliegenden Erfindung bleiben.
Wie hier verwendet, können verschiedene Motoren bei der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden und bevorzugt solche mit Funkenzündung, Kraftstoffeinspritzung und EGR-Möglichkeit. Die Erfindung wird jedoch auf diese Weise nicht eingeschränkt, sondern es ist im Sinne der vorliegenden Erfindung, dass zusätzliche oder alternative Aktivierungsmethoden innerhalb des gegenwärtigen Geltungsbereichs liegen und bei Motoren eingesetzt oder implementiert werden können, die konfiguriert sind, eine solche assoziierte Aktivierung zu unterstützen. Es ist ferner vorgesehen, dass Motoren, die ideal von verschiedenen Ausführungsformen hierunter profitieren, Steuereinrichtungen bei Teilsystemen und Komponenten aufweisen, die in betriebsfähiger Verbindung miteinander stehen, um Befehle zu unterstützen, die eine Aktivierung beinhalten und Ergebnisse des Betriebs der vorliegenden Erfindung sind.
Jede Theorie, jeder Betriebsmechanismus, jeder Beweis oder jedes Ergebnis, die hierin angeführt sind, sollen das Verständnis der vorliegenden Erfindung weiter verbessern und sollen die vorliegende Erfindung nicht auf irgendeine Weise von einer solchen Theorie, einem solchen Betriebsmechanismus, einem solchen Beweis oder einer solchen Erkenntnis abhängig machen. Es versteht sich, dass die Verwendung der Worte vorziehen, vorzugsweise oder bevorzugt in der obigen Beschreibung anzeigt, dass das so beschriebene Merkmal zwar wünschenswerter sein mag, es aber trotzdem nicht unbedingt notwendig sein muss, und dass Ausführungsformen, denen dieses Merkmal fehlt, als innerhalb des Geltungsbereichs der Erfindung liegend betrachtet werden können, wobei dieser Geltungsbereich durch die folgenden Ansprüche definiert wird.
Außerdem kann nach einem Beispiel die vorliegende Erfindung entwickelt werden, um die CARB OBD II-Anforderungen, die vom California Regulations Board aufgestellt wurden, oder dergleichen zu erfüllen. Nach verschiedenen weiteren Ausführungsformen kann die vorliegende Offenbarung bei verschiedenen weiteren On-Board-Diagnosesystemen anwendbar sein und bei ihnen implementiert werden, wie z.B. OBD I und Hochleistungs-On-Board-Diagnosesystemen.
Die vorliegende Erfindung kann bei einer Vielfalt von Motoren und Motortypen verwendet werden, darunter zum Beispiel bei einem Verbrennungsmotor, einem Dieselmotor, einem Hybridmotorsystem und einem batteriebetriebenen Motor.
Bevorzugt erkennt das hierin beschriebene System eine Motorfehlzündung, wenn ein Fahrzeug in Betrieb ist. Durch effiziente und akkurate Erkennung von Fehlzündungen, wie oben beschrieben, liefert die vorliegende Erfindung ein System und ein Verfahren, um die Motorabnutzung mit einer kosteneffektiven Methode herabzusetzen.
Obgleich die Erfindung unter Bezugnahme auf die zuvor erwähnten Ausführungsformen beschrieben wurde, sollten Fachleute verstehen, dass die Erfindung auch anders als hierin spezifisch beschrieben angewandt werden kann, ohne von Geist und Geltungsbereich der Erfindung abzuweichen. Es wird daher davon ausgegangen, dass Geist und Geltungsbereich der Erfindung nur durch die beigefügten Ansprüche begrenzt werden.
Außerdem betont die Beschreibung hierin einschließlich der Module die strukturelle Unabhängigkeit der Aspekte zum Beispiel von der Steuereinrichtung 650 und der Steuereinrichtung 140 und veranschaulicht eine Gruppierung von Arbeitsprozessen und Verantwortlichkeiten der Steuereinrichtungen. Es wird davon ausgegangen, dass andere Gruppierungen, die ähnliche allgemeine Arbeitsprozesse ausführen, innerhalb des Geltungsbereichs der vorliegenden Anmeldung liegen. Die Module können als Hardware und/oder Computeranweisungen auf einem nichttransienten, computerlesbaren Speichermedium implementiert werden, und die Module können über verschiedene Hardware- oder computerbasierte Komponenten verteilt werden. Weitere spezifische Beschreibungen bestimmter Ausführungsformen von Steuereinrichtungsvorgängen sind in dem Abschnitt enthalten, der sich auf 1 und 6 bezieht. Zu beispielhaften und nicht einschränkenden Modulimplementationselementen zählen Sensoren, die einen hierin ermittelten Wert liefern, Sensoren, die einen Wert liefern, der Vorläufer eines hierin ermittelten Werts ist, Datalink- und/oder Netzwerkhardware, umfassend Verbindungschips, Schwingkristalle, Kommunikationslinks, Kabel, verdrillte Leitungen, koaxiale Verdrahtungen, geschirmte Verdrahtungen, Sender, Empfänger und/oder Transceiver, logische Schaltungen, festverdrahtete logische Schaltungen, umkonfigurierbare logische Schaltungen in einem speziellen nichttransienten Zustand, konfiguriert nach der Modulspezifikation, wobei jeder Aktuator mindestens einen elektrischen, hydraulischen oder pneumatischen Aktuator, eine Spule, einen Operationsverstärker, analoge Steuerelemente (Federn, Filter, Integrierer, Addierer, Teiler, Verstärkungselemente) und/oder digitale Steuerelemente aufweist.
Das System und das Verfahren zur Erkennung einer Motorzylinderfehlzündung in Verbrennungsmotoren haben eine offensichtliche industrielle Anwendbarkeit, einschließlich derjenigen, die in einer Umgebung nützlich ist, wo ein Anwender eine konstante Überwachung des durchschnittlichen Spitzenabgasdrucks während eines Verbrennungszyklus und der Betriebskennwerte eines Motors wünscht, um zu ermitteln, ob der Motorbetrieb abnormal oder außerhalb der vorgeschriebenen Toleranzen liegt, wie z.B. bei stationären Stromquellen und Fahrzeugmotoren.

Claims

Verfahren zur Erkennung einer Motorzylinderfehlzündung in einem Verbrennungsmotor, der mindestens einen Zylinder hat, umfassend: Vergleich einer ersten Lastvariablen (first load variable, FLV) mit einer ersten geschätzten Lastvariablen (first estimated load variable, FELV) für einen ersten Zylinder des Motors und Einleitung eines ersten Prozesses; Messung eines Auspuffkrümmerdrucks (exhaust manifold pressure, EMP), Anwendung eines ersten Prozesses, Berechnung eines Betriebswerts (operating value, OV) in Bezug auf eine oder mehrere Dateneingaben der Motorkennwerte und eines Vergleichswerts (comparative value, CV), assoziiert mit einem Schwellenwert; Vergleich des OV mit dem CV, und Erkennung einer Fehlzündungsbedingung für den ersten Zylinder.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend Erkennung einer Fehlzündungsbedingung, wenn der OV größer ist als der CV.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der erste Prozess ein geschätzter Auspuffkrümmerdruckprozess (estimated exhaust manifold pressure process, EEMPP) oder ein Schwerpunktprojektionsprozess (centroid projection process, CPP) ist.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei, wenn der FLV größer als der FELV ist, der eingeleitete erste Prozess der EEMPP ist, wodurch der FLV ein Motorkennwert, eine Motorlast, eine Kraftstoffmenge, ein Massenladestrom (mass charge flow, MCF), ein Frischluftstrom (fresh air flow, FAF) und/oder ein Durchsatz ist, und der FELV ein geschätzter Motorkennwert, eine geschätzte Motorlast, eine geschätzte Kraftstoffmenge, ein geschätzter Massenladestrom (estimated mass charge flow, EMCF), ein geschätzer Frischluftstrom (estimated fresh air flow, EFAF) und/oder ein geschätzter Durchsatz ist, assoziiert mit dem FLV.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei, wenn der FLV kleiner als der FELV ist, der eingeleitete erste Prozess der CPP ist.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die eine oder die mehreren Dateneingaben mindestens eines von Folgendem einschließen: EMP, Motordrehzahl, Kraftstoffmenge, Luftmassenstrom (MAF), Abgasrückführungs(exhaust gas recirculation, EGR)-Druck, Umgebungsdruck, Turbinendrehzahl und Turbinenposition.
Verfahren nach Anspruch 6, ferner umfassend den Schritt der Wiederholung des Verfahrens für einen oder mehrere zusätzliche Zylinder des Motors, wobei der Motor ein Verbrennungsmotor, ein Dieselmotor, ein Hybridmotorsystem und/oder ein batteriebetriebener Motor ist.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei der EEMP ferner Folgendes umfasst: a) Abschätzung eines EMP für den ersten Zylinder (ESTEMP), b) Bestimmung einer Rückstandschwelle in Bezug auf eine oder mehrere Dateneingaben und c) Berechnung eines Rückstands als Differenz zwischen dem EMP und dem ESTEMP.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die eine oder die mehreren Dateneingaben die Turbinenaktuator- oder Turboladerposition ist.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Rückstandschwelle der CV und der Rückstand der OV ist.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Fehlzündungsbedingung als vorhanden ermittelt wird, wenn der Rückstand größer als die Rückstandschwelle ist.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Fehlzündungsbedingung als nicht vorhanden ermittelt wird, wenn der Rückstand nicht größer als die Rückstandschwelle ist.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei eine Fehlzündungsbedingung als erkannt ermittelt wird, wenn der OV größer ist als der CV.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei eine Fehlzündungsbedingung als erkannte Fehlzündung ermittelt wird, wenn der Rückstand größer als die Rückstandschwelle ist.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der EEMP ferner die Schätzung des EMP (ESTEMP) unter Anwendung eines autoregressiv-basierten, physikalisch-basierten oder exponentiell gleitenden Durchschnitts umfasst.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der CPP ferner umfasst: a) Berechnung der Schwerpunktkoordinaten assoziiert mit dem EMP und b) Projektion der assoziierten Schwerpunktkoordinaten auf eine Trennungslinie.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei die Projektion der assoziierten Schwerpunktkoordinaten auf eine Trennungslinie ferner die Analyse unter Anwendung von einer oder mehreren Musterklassifizierungstechniken umfasst, wie lineare Diskriminanzanalysetechniken, Support-Vector-Maschinen.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei der OV ein Wert von projizierten Schwerpunktkoordinaten ist, und der CV kleiner als eins ist.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei der CV gleich null ist.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei, wenn der OV größer als der CV ist, eine Fehlzündungsbedingung als keine Fehlzündung ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei dann, wenn der Wert von projizierten Schwerpunktkoordinaten größer oder gleich null ist, eine Fehlzündungsbedingung als nicht vorhanden ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei dann, wenn der Rückstand größer als die Rückstandschwelle ist, eine Fehlzündungsbedingung als vorhanden ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 18, ferner umfassend den Schritt der Wiederholung dieses Verfahrens für einen zweiten Zylinder des Motors.
System zur Identifizierung einer Fehlzündungsbedingung eines Motorzylinders in einem Verbrennungsmotor, umfassend: mindestens einen Drucksensor, der operativ angeschlossen ist, um einen Auspuffkrümmerdruck (EMP) zu erkennen; mindestens einen Datensensor, der operativ angeschlossen ist, um mindestens eine oder mehrere Dateneingaben der Motorkennwerte des Motors zu erfassen, wobei die eine oder die mehreren Dateneingaben eine Motorlast einschließen, die einer ersten Lastvariablen (FLV) entspricht; und ein Steuersystem für den Motor, der einen Abgasausgang hat; wobei das Steuersystem mehrere Aktuatorkontroller in Kommunikation mit dem mindestens einen Drucksensor und dem mindestens einen Datensensor durch einen oder mehrere Aktuatorkontroller hat; einen Datenprozessor, konfiguriert, um Daten von dem mindestens einen Drucksensor und dem mindestens einen Datensensor zu empfangen; wobei der Prozessor einen ersten Prozess verwendet, um einen Betriebswert (OV) zu berechnen, wobei der erste Prozess in Bezug auf den Vergleich der empfangenen Daten und der geschätzten, assoziierten Daten ermittelt wird, und einen Vergleichswert (CV) zu berechnen, der mit einem Schwellenwert assoziiert ist; und den OV und den CV vergleicht und eine Fehlzündungsbedingung für den Zylinder erkennt.
System nach Anspruch 24, wobei der Motor ferner die Anordnung einer Abgasrückführung (EGR) umfasst.
System nach Anspruch 24, wobei der erste Prozess ein geschätzter Auspuffkrümmerdruckprozess (EEMPP) oder ein Schwerpunktprojektionsprozess (CPP) ist; und wodurch die empfangenen Daten ein Motorkennwert, eine Motorlast, eine Kraftstoffmenge, ein Massenladestrom (MCF), ein Frischluftstrom (FAF) und/oder ein Durchsatz sind, und die geschätzten, assoziierten Daten ein geschätzter Motorkennwert, eine geschätzte Motorlast, eine geschätzte Kraftstoffmenge, ein geschätzter Massenladestrom (EMCF), ein geschätzter Frischluftstrom (EFAF) und/oder ein geschätzter Durchsatz sind, assoziiert mit den empfangenen Daten.
System nach Anspruch 26, wobei, für einen oder mehrere Fälle, wenn die empfangenen Daten kleiner als die geschätzten, assoziierten Daten sind, der eingeleitete erste Prozess der EEMPP ist und wobei, wenn die empfangenen Daten nicht kleiner als die geschätzten, assoziierten Daten sind, der eingeleitete erste Prozess der CPP ist.
System nach Anspruch 27, wobei der EEMPP ferner Folgendes umfasst: a) Schätzung eines EMP für den ersten Zylinder (ESTEMP), b) Bestimmung einer Rückstandschwelle in Bezug auf eine oder mehrere Dateneingaben und c) Berechnung eines Rückstands als Differenz zwischen dem EMP und dem ESTEMP; und wobei der CPP ferner Folgendes umfasst: a) Berechnung der Schwerpunktkoordinaten assoziiert mit dem EMP und b) Projektion der assoziierten Schwerpunktkoordinaten auf eine Trennungslinie.
System nach Anspruch 28, wobei für den EEMPP eine oder mehrere Dateneingaben die Turboladerposition sind.
System nach Anspruch 28, wobei für den EEMPP die Rückstandschwelle der CV ist, und der Rückstand der OV ist; und für den CPP der CV ein Wert von projizierten Schwerpunktkoordinaten ist, und der CV kleiner als eins ist.
System nach Anspruch 26, wobei die eine oder die mehreren Dateneingaben mindestens eines des Folgenden enthalten: EMP, Motordrehzahl, Luftmassenstrom (MAF), Abgasrückführung(EGR)-Druck, Umgebungsdruck, Turbinendrehzahl und Turbinenposition.
System nach Anspruch 31, wobei dann, wenn der Wert von projizierten Schwerpunktkoordinaten größer als oder gleich null ist, eine Fehlzündungsbedingung als nicht vorhanden ermittelt wird.
System von Anspruch 31, wobei dann, wenn der Rückstand größer als die Rückstandschwelle ist, eine Fehlzündung als vorhanden ermittelt wird.
Computerprogrammprodukt, das auf einem computerverwendbaren Medium zur Erkennung einer Fehlzündungsbedingung eines Verbrennungsmotors gespeichert ist, der einen oder mehrere Zylinder hat, umfassend ein computerlesbares Programm zur Veranlassung eines Computers, die Durchführung einer Anwendung innerhalb einer Speichersteuervorrichtung in betriebsbereiter Kommunikation mit einem Motor zu steuern; das computerlesbare Programm, wenn von einem Computer ausgeführt, zur: Bestimmung einer oder mehrerer Dateneingabebedingungen von Motorkennwerten des Motors; Bestimmung eines ersten Prozesses durch Vergleich, wenn eine erste Lastvariable (FLV) größer als eine erste geschätzte Lastvariable (FELV) für einen ersten Zylinder des Motors ist; Bestimmung eines Auspuffkrümmerdrucks (EMP), Ausführung des ersten Prozesses und Berechnung eines Betriebswerts (OV) in Bezug auf die eine oder die mehreren Dateneingaben der Motorkennwerte und eines Vergleichswerts (CV), assoziiert mit einem Schwellenwert; Vergleich des OV und des CV und Erkennen einer Fehlzündungsbedingung für den ersten Zylinder.
Produkt nach Anspruch 34, wobei der Motor eines oder mehrere von EGR-, Direkteinspritzungs- und Funkenverzögerungsereignis enthält.
Produkt nach Anspruch 34, wobei die eine oder die mehreren Dateneingaben mindestens eines von Folgendem einschließen: EMP, Motordrehzahl, Luftmassenstrom (MAF), Abgasrückführungs(EGR)-Druck, Umgebungsdruck, Turbinendrehzahl und Turbinenposition.
Produkt nach Anspruch 36, wobei der erste Prozess ein geschätzter Auspuffkrümmerdruckprozess (EEMPP) oder ein Schwerpunktprojektionsprozess (CPP) ist.
Produkt nach Anspruch 37, wobei, wenn der FLV kleiner als der FELV ist, der eingeleitete erste Prozess der EEMPP ist, und wobei, wenn der FLV nicht kleiner als der FELV ist, der eingeleitete erste Prozess der CPP ist, wodurch der FLV ein Motorkennwert, eine Motorlast, eine Kraftstoffmenge, ein Massenladestrom (MCF), ein Frischluftstrom (FAF) und/oder ein Durchsatz ist, und der FELV ein geschätzter Motorkennwert, eine geschätzte Motorlast, eine geschätzte Kraftstoffmenge, ein geschätzter Massenladestrom (EMCF), ein geschätzter Frischluftstrom (EFAF) und/oder ein geschätzter Durchsatz ist, assoziiert mit dem FLV.
Produkt nach Anspruch 38, wobei der EEMPP ferner umfasst: a) Schätzung eines EMP für den ersten Zylinder (ESTEMP), b) Bestimmung einer Rückstandschwelle in Bezug auf eine oder mehrere Dateneingaben und c) Berechnung eines Rückstands als Differenz zwischen dem EMP und dem ESTEMP; und wobei der CPP ferner umfasst: a) Berechnung der Schwerpunktkoordinaten, assoziiert mit dem EMP, und b) Projektion der assoziierten Schwerpunktkoordinaten auf eine Trennungslinie.
Produkt nach Anspruch 39, wobei für den EEMPP die Rückstandschwelle der CV ist, und der Rückstand der OV ist; und für den CPP der CV ein Wert der projizierten Schwerpunktkoordinaten ist, und der CV kleiner als eins ist.
Produkt nach Anspruch 40, wobei dann, wenn der Wert von projizierten Schwerpunktkoordinaten größer als oder gleich null ist, eine Fehlzündungsbedingung als nicht vorhanden ermittelt wird.
Produkt nach Anspruch 41, wobei dann, wenn der Rückstand größer als die Rückstandschwelle ist, eine Fehlzündungsbedingung als vorhanden ermittelt wird.
Produkt nach Anspruch 37, konfiguriert für die Anwendung in einem Fahrzeug, das einen Motor hat, der eines oder mehreres von Dieselmotor, Erdgasmotor, Hybridmotor, batteriegetriebenem Motor ist, oder als Diagnosewerkzeug konfiguriert ist, das sich für den Motor eignet.
Produkt nach Anspruch 37, ferner umfassend einen langsamen Monitorfilter, der ein Mittelwertmodell oder ein frequenzbasiertes Modell anwendet.
Verfahren zur Überwachung und Erkennung von EMP-Schwankungen in Kombination mit einem oder mehreren erfassten Motorkennwerten, um eine Motorzylinderfehlzündung in einem Zyklus eines Verbrennungsmotors zu erkennen, der mindestens einen Zylinder hat, umfassend: Messung eines Auspuffkrümmerdrucks (EMP), Ermittlung einer signalgefilterten Abgabe aus dem EMP, der einen Signalfilter verwendet, Berechnung eines Fehlerterms für eine oder mehrere extrahierte relevante Frequenzen, Identifizierung einer vorher festgelegten Fehlzündungsschwelle, Vergleich des berechneten Fehlerterms mit der Fehlzündungsschwelle, und Erkennung einer Fehlzündungsbedingung für den Zyklus.
Verfahren nach Anspruch 45, wobei der Signalfilter ein Kerbfilter oder ein Bandpassfilter ist.
Verfahren nach Anspruch 46, ferner umfassend das Verfahren zur Erkennung von Fehlzündungen für zwei konsekutive Zylinder.
Verfahren nach Anspruch 47, ferner umfassend die Ermittlung einer Filterabgabe aus dem Signalfilter.
Verfahren nach Anspruch 48, ferner umfassend die Ermittlung eines Filterrückstands unter Anwendung des Signalfilters.
Verfahren nach Anspruch 49, ferner umfassend die Messung von einem oder mehreren Motorkennwerten und die Verwendung des einen oder der mehreren gemessenen Motorkennwerte in Bezug auf die Ermittlung der vorher festgelegten Fehlzündungsschwelle.
Verfahren nach Anspruch 49, wobei der eine oder die mehreren Motorkennwerte eines oder mehreres von EMP, Motordrehzahl, MAF, Betankung, EGR-Druck, Umgebungsdruck, Turbinendrehzahl und Turbinenposition enthalten.
Verfahren nach Anspruch 50, wobei der Signalfilter von der Anzahl der Proben pro Umdrehung abhängt.
Verfahren nach Anspruch 45, wobei der Fehlerterm einen Effektivwert (RMS) für die eine oder die mehreren extrahierten relevanten Frequenzen enthält.
Verfahren nach Anspruch 53, wobei der RMS die Schwelle überschreitet und eine Fehlzündung als die Fehlzündungsbedingung erkannt wird.
Verfahren nach Anspruch 53, wobei der RMS kleiner als die Schwelle ist und eine Fehlzündung nicht als die Fehlzündungsbedingung erkannt wird.
Verbrennungsmotor, konfiguriert, um eine Motorzylinderfehlzündung zu erkennen, mit einer Logik für: Vergleich einer ersten Lastvariablen (FLV) mit einer ersten geschätzten Lastvariablen (FELV) für einen oder mehrere Zylinder des Motors und Einleitung eines ersten Prozesses, der ein geschätzter Auspuffkrümmerdruckprozess (EEMPP) oder ein Schwerpunktprojektionsprozess (CPP) ist; Messung eines Auspuffkrümmerdrucks (EMP), Anwendung des ersten Prozesses, Berechnung eines Betriebswerts (OV) in Bezug auf eine oder mehrere Dateneingaben der Motorkennwerte und eines Vergleichswerts (CV), assoziiert mit einem Schwellenwert; Vergleich des OV mit dem CV und Erkennung einer Fehlzündungsbedingung für den einen oder die mehreren Zylinder des Verbrennungsmotors.
Motor nach Anspruch 56, wobei, wenn der FLV kleiner als der FELV ist, der eingeleitete erste Prozess der EEMPP ist, und wobei, wenn der FLV nicht kleiner als der FELV ist, die Logik, eingeleitet als der erste Prozess, der CPP ist.
Motor nach Anspruch 57, wobei, wenn der OV größer als der CV ist, eine Fehlzündungsbedingung als keine Fehlzündung ermittelt wird.
Verbrennungsmotor, konfiguriert, um eine Motorzylinderfehlzündung zu erkennen, mit einer Logik für: Vergleich eines ersten Motorparameters (FEP) mit einem ersten geschätzten Motorparameter (FEEP) für einen oder mehrere Zylinder des Motors und Einleitung eines ersten Prozesses, der ein geschätzter Auspuffkrümmerdruckprozess (EEMPP) oder ein Schwerpunktprojektionsprozess (CPP) ist; Messung eines Auspuffkrümmerdrucks (EMP), Anwendung des ersten Prozesses, Berechnung eines Betriebswerts (OV) in Bezug auf eine oder mehrere Dateneingaben von Motorkennwerten und eines Vergleichswerts (CV), assoziiert mit einem Schwellenwert; Vergleich des OV mit dem CV und Erkennung einer Fehlzündungsbedingung für den einen oder die mehreren Zylinder des Verbrennungsmotors.
Motor nach Anspruch 59, wobei der FEP eine erste Lastvariable (FLV) enthält, und wobei der FEEP eine erste geschätzte Lastvariable (FELV) umfasst.
Motor nach Anspruch 60, wobei, wenn der FLV kleiner als der FELV ist, der eingeleitete erste Prozess der EEMPP ist, und wobei, wenn der FLV nicht kleiner als der FELV ist, die als erster Prozess eingeleitete Logik der CPP ist.
Motor nach Anspruch 59, wobei der FEP eines oder mehreres ist von: Motorkennwert, Motorlast, Kraftstoffmenge, Massenladestrom (MCF), Frischluftstrom (FAF), Durchsatz, und der FEEP eines oder mehreres ist von: geschätzter Motorkennwert, geschätzte Motorlast, geschätzte Kraftstoffmenge, geschätzter Massenladestrom (EMCF), geschätzter Frischluftstrom (EFAF), geschätzter Durchsatz, assoziiert mit dem FEP.
Motor nach Anspruch 59, wobei, wenn der OV größer als der CV ist, eine Fehlzündungsbedingung als keine Fehlzündung ermittelt wird.