DE112021000244T5 - Brennkraftmaschinen-steuerungsvorrichtung - Google Patents

Abstract

Zur genauen Abschätzung eines Verbrennungszustandes auch dann, wenn sich der Verbrennungszustand in einer Brennkammer stark verändert. Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Brennkraftmaschinen-Steuerungsvorrichtung 12 eine Drehgeschwindigkeits-Berechnungseinheit 122a, die eine Kurbelwellen-Drehgeschwindigkeit einer Brennkraftmaschine berechnet, eine Extremwertzeitpunkt-Berechnungseinheit 122b, die einen Extremwert-Zeitpunkt berechnet, bei dem die von der Drehgeschwindigkeits-Berechnungseinheit 122a berechnete Kurbelwellen-Drehgeschwindigkeit zu einem Extremwert wird, eine Verbrennungszustand-Berechnungseinrichtung-Auswahleinheit 122c, die eine Verbrennungszustand-Berechnungseinrichtung zur Berechnung eines Verbrennungszustandes in einer Brennkammer auf der Grundlage eines Betriebszustandes der Brennkraftmaschine auswählt, und eine Verbrennungszustand-Abschätzeinheit 122d, die den Verbrennungszustand in der Brennkammer aus dem Extremwert-Zeitpunkt der Kurbelwellen-Drehgeschwindigkeit unter Verwendung der von der Verbrennungszustand-Berechnungseinrichtung-Auswahleinheit 122c ausgewählten Verbrennungszustand-Berechnungseinrichtung schätzt.

Description

• Technischer Bereich
• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschinen-Steuerungsvorrichtung, insbesondere ein Verfahren zur Schätzung des Verbrennungszeitpunkts in einer Brennkammer.
• Stand der Technik
• In den letzten Jahren wurden die Vorschriften über den Kraftstoffverbrauch (Kraftstoffverbrauch) und die schädlichen Bestandteile der Abgase von Motoren verschärft, und diese Vorschriften werden in Zukunft noch weiter verschärft werden. Unter diesen Umständen ist eine Technik bekannt, die es ermöglicht, den Verbrennungszustand in der Brennkammer eines Motors abzuschätzen und den Motor auf der Grundlage des Abschätzungsergebnisses zu steuern. Durch eine geeignete Steuerung des Zündzeitpunkts, des Einspritzzeitpunkts und dergleichen in Übereinstimmung mit dem aktuellen Verbrennungszustand ist es möglich, den thermischen Wirkungsgrad des Motors zu erhöhen und die Emission von Schadstoffen zu verringern. Ein Beispiel für eine solche Verbrennungsphasen-Abschätztechnik ist z. B. in PTL 1 offenbart.
• PTL 1 offenbart, dass „eine Beschleunigungsberechnungseinheit, die eine Drehbeschleunigung in Bezug auf eine Drehposition einer Ausgangswelle berechnet, und eine Schätzeinheit, die einen Verbrennungszustand in einer Brennkammer einer Brennkraftmaschine basierend auf der von der Beschleunigungsberechnungseinheit berechneten Drehbeschleunigung schätzt“. Ferner offenbart PTL 1, dass „die Beschleunigungsberechnungseinheit die Drehposition berechnet, bei der die Drehbeschleunigung der Ausgangswelle zu einem Extremwert wird, und die Schätzeinheit den Verbrennungszustand auf der Grundlage der Drehposition schätzt, bei der die Drehbeschleunigung der Ausgangswelle zum Extremwert wird.“
• Zitierliste
• Patentliteratur
• PTL 1: JP 2017-150393 A
• Zusammenfassung der Erfindung
• Technisches Problem
• Bei einem bewegten Objekt wie einem Kraftfahrzeug wird die Brennkraftmaschine häufig in einem instationären Zustand wie Beschleunigung oder Verzögerung betrieben, und es besteht die Wahrscheinlichkeit, dass sich der Verbrennungszustand (z. B. eine Verbrennungsphase) in einem weiten Bereich ändert. Nach den Untersuchungen der vorliegenden Erfinder wurde festgestellt, dass sich eine Korrelationscharakteristik zwischen einer Verbrennungsphase und der Drehposition, bei der die Drehgeschwindigkeit oder die Drehbeschleunigung den Extremwert erreicht, in einem Fall, in dem die Verbrennungsphase stark fortgeschritten ist, im Vergleich zu einem Fall, in dem die Verbrennungsphase nicht stark fortgeschritten ist, ändert. In der oben beschriebenen PTL 1 kann in einem Fall, in dem sich die Verbrennungsphase stark ändert, ohne diese Änderung der Korrelationscharakteristik zu berücksichtigen, die Schätzgenauigkeit der Verbrennungsphase erheblich reduziert werden.
• Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht der oben genannten Umstände gemacht, und ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen Verbrennungszustand auch in einem Fall, in dem sich der Verbrennungszustand in einer Brennkammer stark ändert, genau zu schätzen.
• Lösung des Problems
• Zur Lösung der obigen Probleme enthält eine Brennkraftmaschinen-Steuerungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Drehgeschwindigkeits-Berechnungseinheit, die eine Kurbelwellen-Drehgeschwindigkeit einer Brennkraftmaschine berechnet, eine Extremwertzeitpunkt-Berechnungseinheit, die einen Extremwert-Zeitpunkt berechnet, bei dem die von der Drehgeschwindigkeits-Berechnungseinheit berechnete Kurbelwellen-Drehgeschwindigkeit zu einem Extremwert wird, eine Verbrennungszustand-Berechnungseinrichtung-Auswahleinheit, die eine Verbrennungszustand-Berechnungseinrichtung zur Berechnung eines Verbrennungszustandes in einer Brennkammer auf der Grundlage eines Betriebszustandes der Brennkraftmaschine auswählt, und eine Verbrennungszustand-Abschätzeinheit, die den Verbrennungszustand in der Brennkammer aus dem Extremwert-Zeitpunkt der Kurbelwellen-Drehgeschwindigkeit unter Verwendung der von der Verbrennungszustand-Berechnungseinrichtung-Auswahleinheit ausgewählten Verbrennungszustand-Berechnungseinrichtung abschätzt.
• Vorteilhafte Auswirkungen der Erfindung
• Gemäß mindestens einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es möglich, einen Verbrennungszustand auch dann genau abzuschätzen, wenn sich der Verbrennungszustand in einer Brennkammer stark verändert.
• Andere als die oben beschriebenen Objekte, Konfigurationen und vorteilhaften Wirkungen werden durch die Beschreibung der folgenden Ausführungsformen verdeutlicht.
• Figurenliste
• [1] 1 ist eine erläuternde Ansicht, die ein Beispiel für einen Querschnitt eines Motors zeigt, auf den die vorliegende Erfindung angewendet wird.
• [2] 2 ist ein erklärendes Diagramm, das ein Prinzip der Drehgeschwindigkeitserfassung durch einen Kurbelwellenwinkelsensor gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
• [3] 3 ist ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel einer Steuerung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
• [4] 4 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahrensbeispiel der Gesamtverarbeitung der Motorsteuerung durch die Steuerung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
• [5] 5 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahrensbeispiel eines Drehgeschwindigkeitsberechnungsprozesses durch eine Drehgeschwindigkeits-Berechnungseinheit der Steuerung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
• [6] 6 ist ein erläuterndes Diagramm, das ein Verfahren zur Gewinnung von Zeitseriendaten einer in einem Zyklus durchschnittlichen Drehgeschwindigkeit gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
• [7] 7 ist ein erklärendes Diagramm, das ein Beispiel für Zeitreihendaten einer Kurbelwellen-Drehgeschwindigkeit vor und nach dem Entfernen einer harmonischen Komponente gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
• [8] 8 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahrensbeispiel eines Prozesses durch eine Extremwertzeitpunkt-Berechnungseinheit der Steuerung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
• [9] 9 ist ein erläuterndes Diagramm, das ein Beispiel für eine Hubfolge eines Dreizylinder-Viertaktmotors zeigt.
• [10] 10 ist ein erläuterndes Diagramm, das ein Beispiel zeigt, in dem ein Fenster für jeden Zylinder des Dreizylinder-Viertaktmotors gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingestellt ist.
• [11] 11 ist ein erläuterndes Diagramm, das ein Beispiel zeigt, in dem Zeitreihendaten (Kurbelwellenwinkel) einer Drehgeschwindigkeit im Fenster in einen lokalen Kurbelwellenwinkel umgewandelt werden, gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
• [12] 12 ist ein erläuterndes Diagramm zur Veranschaulichung eines Beispiels für ein Verfahren zur Berechnung des maximalen Timings einer Motordrehgeschwindigkeit gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
• [13] 13 ist ein charakteristisches Diagramm, das die Beziehung zwischen einem Höchstgeschwindigkeitszeitpunkt und einer Verbrennungsphase zeigt.
• [14] 14 ist ein charakteristisches Diagramm, das ein Beziehungsbeispiel zwischen der Verbrennungsphase und dem Höchstgeschwindigkeitszeitpunkt für jeden Zylinder zeigt.
• [15] 15 ist ein charakteristisches Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Kurbelwellenwinkel und dem Kurbeldrehmoment veranschaulicht.
• [16] 16 ist ein charakteristisches Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Kurbelwellenwinkel und der Drehgeschwindigkeit veranschaulicht.
• [17] 17 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Motorzustand-Abschätzkarte auf der Grundlage eines Zündzeitpunkts gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
• [18] 18 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Motorzustand-Abschätzkarte auf der Grundlage des Zündzeitpunkts und einer EGR-Rate gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
• [19] 19 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für ein Kennfeld zeigt, in dem die EGR-Rate in Bezug auf eine EGR-Ventil-Öffnung und eine Drosselklappe zugeordnet ist.
• [20] 20 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Motorzustand-Abschätzkarte basierend auf dem Zündzeitpunkt und einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
• [21] 21 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Motorzustand-Abschätzkarte auf der Grundlage des Zündzeitpunkts und eines Ventilüberlappungsbetrags gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
• [22] 22 ist ein erläuterndes Diagramm, das eine Definition des Überlappungsbetrags zum Zeitpunkt einer positiven Überlappung zeigt.
• [23] 23 ist ein erklärendes Diagramm, das eine Definition des Überlappungsbetrags zum Zeitpunkt einer negativen Überlappung veranschaulicht.
• [24] 24 ist eine erklärende Ansicht, die eine Änderung der oberen Totpunktposition des Kolbens durch einen Mechanismus mit variablem Verdichtungsverhältnis zeigt.
• [25] 25 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Motorzustand-Abschätzkarte auf der Grundlage des Zündzeitpunkts und einer oberen Totpunktposition gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
• [26] 26 ist ein charakteristisches Diagramm, das eine Beziehung zwischen dem Kurbelwellenwinkel und der Drehgeschwindigkeit sowie eine Beziehung zwischen dem Kurbelwellenwinkel und einem Drehgeschwindigkeitsdifferenzwert vor und nach einem oberen Totpunkt der Kompression darstellt.
• [27] 27 ist ein erläuterndes Diagramm, das ein Verfahren zur Bestimmung eines Korrelationsbereichs auf der Grundlage eines Schwankungsbereichs einer Drehgeschwindigkeit gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
• [28] 28 ist ein erläuterndes Diagramm, das ein Verfahren zur Bestimmung des Korrelationsbereichs auf der Grundlage eines Maximalwerts der Drehgeschwindigkeitsdifferenzierung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
• [29] 29 ist ein erklärendes Diagramm, das ein Verfahren zur Bestimmung des Korrelationsbereichs auf der Grundlage eines minimalen absoluten Werts der Drehgeschwindigkeitsdifferenzierung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
• [30] 30 ist ein charakteristisches Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Kurbelwellenwinkel und dem Druck im Zylinder vor und nach dem oberen Totpunkt der Kompression zeigt.
• [31] 31 ist ein charakteristisches Diagramm, das eine zeitliche Änderung der Spannung einer Primärzündspule zeigt.
• [32] 32 ist ein erläuterndes Diagramm, das ein Verfahren zur Bestimmung eines Korrelationsbereichs auf der Grundlage einer Zündentladungsperiode gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
• [33] 33 ist ein erläuterndes Diagramm, das ein Verfahren zur Bestimmung des Korrelationsbereichs auf der Grundlage einer Zündspulenspannung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
• [34] 34 ist ein erläuterndes Diagramm zur Veranschaulichung eines Beispiels, in dem Schwellenwerte der Zündprimärspulenspannung und der Zündentladungsdauer in Übereinstimmung mit einem Betriebszustand einer Brennkraftmaschine gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingestellt werden.
• Beschreibung der Ausführungsformen
• Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In der vorliegenden Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen werden Komponenten, die im Wesentlichen die gleichen Funktionen oder Konfigurationen haben, durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet, und eine wiederholte Beschreibung wird weggelassen.
• <Erste Ausführungsform> [Konfiguration des Motors]
• Zunächst wird ein Beispiel für einen Motor, auf den die vorliegende Erfindung angewendet wird, unter Bezugnahme auf 1 beschrieben.
• 1 zeigt ein Beispiel für einen Querschnitt eines Motors, auf den die vorliegende Erfindung angewendet wird. Ein Motor 1 ist ein fremdgezündeter 4-Takt-Benzin-Motor, und eine Brennkammer wird durch einen Motorkopf, einen Zylinder 13, einen Kolben 14, ein Ansaugventil 15 und ein Auslassventil 16 gebildet. Im Motor 1 ist am Motorkopf ein Kraftstoffeinspritzventil 18 vorgesehen, und eine Einspritzdüse des Kraftstoffeinspritzventils 18 dringt in die Brennkammer ein. Auf diese Weise wird eine sogenannte Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung in den Zylinder konfiguriert. Am Motorkopf ist ebenfalls eine Zündkerze 17 vorgesehen. Die Verbrennungsluft wird über einen Luftfilter 19, eine Drosselklappe 20 und eine Ansaugöffnung 21 in die Brennkammer geleitet. Das aus der Brennkammer austretende Verbrennungsgas (Abgas) wird über eine Abgasöffnung 24 und einen Katalysator 25 in die Atmosphäre abgeleitet.
• Die Menge der in die Brennkammer angesaugten Luft wird von einem Luftstromsensor 22 auf der stromaufwärts gelegenen Seite der Drosselklappe 20 gemessen. Das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des aus der Brennkammer austretenden Gases (Abgases) wird von einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 27 erfasst, der auf der stromaufwärts gelegenen Seite des Katalysators 25 vorgesehen ist. Ein Klopfsensor 10 ist in einem Zylinderblock (nicht dargestellt) mit einer Struktur vorgesehen, in die der Zylinder 13 und ein Kurbelgehäuse integriert sind. Der Klopfsensor 10 gibt ein Erfassungssignal aus, das einer Klopfzustand-Größe in der Brennkammer entspricht.
• Es wird ein sogenanntes Abgasrückführungssystem (EGR-System) konfiguriert, bei dem der Abgaskanal 24 und der Ansaugkanal 21 über eine EGR-Leitung 28 miteinander verbunden sind und ein Teil des durch den Abgaskanal 24 strömenden Abgases in den Ansaugkanal 21 zurückgeführt wird. Die Menge des durch die EGR-Leitung 28 strömenden Abgases wird durch einen EGR-Ventil 29 eingestellt.
• Außerdem ist in einem Wellenabschnitt einer Kurbelwelle 30 ein Zeitgeberrotor 26 (Signalrotor) vorgesehen. Ein Kurbelwellenwinkelsensor 11 (Detektionseinheit), der dem Zeitgeberrotor 26 (Detektionszieleinheit) zugewandt in der Nähe des Zeitgeberrotors 26 angeordnet ist, detektiert die Drehung des Zeitgeberrotors 26, um die Drehung und die Phase der Kurbelwelle 30, d.h. eine Kurbelwellen-Drehgeschwindigkeit (Motordrehgeschwindigkeit), zu erfassen. Erfassungssignale des Klopfsensors 10 und des Kurbelwellenwinkelsensors 11 werden in eine Steuerung 12 eingespeist und verwendet, wenn die Steuerung 12 einen Betriebszustand des Motors 1 feststellt oder den Betrieb steuert. In der vorliegenden Beschreibung kann die Kurbelwellen-Drehgeschwindigkeit einfach als „Drehgeschwindigkeit“ bezeichnet werden.
• Die Steuerung 12 gibt Befehle für ein Öffnen der Drosselklappe 20, ein Öffnen des EGR-Ventils 29, einen Kraftstoffeinspritzzeitpunkt und eine Kraftstoffeinspritzmenge durch das Kraftstoffeinspritzventil 18, einen Zündzeitpunkt durch die Zündkerze 17 und dergleichen aus und steuert den Motor 1 in einen vorgegebenen Betriebszustand. Als Steuerung 12 kann z.B. eine Motorsteuerungseinheit (ECU) verwendet werden.
• Obwohl 1 nur einen einzigen Zylinder zeigt, um die Konfiguration der Brennkammer des Motors 1 zu veranschaulichen, kann der Motor gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Mehrzylinder-Motor mit einer Vielzahl von Zylindern sein.
• [Erkennung der Kurbelwellen-Drehgeschwindigkeit]
• Hier wird die Erkennung der Kurbelwellen-Drehgeschwindigkeit durch den Kurbelwellenwinkelsensor beschrieben.
• 2 veranschaulicht das Prinzip der Erfassung der Kurbelwellen-Drehgeschwindigkeit mit Hilfe des Kurbelwellenwinkelsensors 11 und des Zeitgeberrotors 26.
• Am Außenumfang des an der Kurbelwelle 30 des Motors 1 befestigten Zeitgeberrotors 26 sind in vorgegebenen Winkelabständen Δθ Signalzähne 26a vorgesehen. Der Kurbelwellenwinkelsensor 11 erfasst eine Zeitdifferenz Δt, für die benachbarte Signalzähne 26a eine Erfassungseinheit des Kurbelwellenwinkelsensors 11 durchlaufen, und so erhält man eine Kurbelwellen-Drehgeschwindigkeit ω = Δθ/Δt [rad/s]. Da in der vorliegenden Ausführungsform ein solches Prinzip verwendet wird, wird die Kurbelwellen-Drehgeschwindigkeit für jeden Drehwinkel Δθ erfasst, und die Kurbelwellen-Drehgeschwindigkeit wird zu einer durchschnittlichen Drehgeschwindigkeit zwischen den Drehwinkeln Δθ.
• [Konfiguration der Steuerung]
• Als nächstes wird ein Konfigurationsbeispiel der Steuerung 12 beschrieben.
• 3 ist ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel der Steuerung 12 zeigt. Die Steuerung 12 umfasst eine Eingabe/Ausgabe-Einheit 121, eine Steuerungseinheit 122 und eine Speichereinheit 123, die über einen Systembus (nicht dargestellt) elektrisch miteinander verbunden sind.
• Die Eingabe/Ausgabe-Einheit 121 umfasst einen Eingangs- und einen Ausgangsanschluss (nicht abgebildet) und führt Prozesse einer Eingabe und einer Ausgabe an und von jedem Gerät und jedem Sensor in einem Fahrzeug durch, an dem der Motor 1 montiert ist. Zum Beispiel liest die Eingabe/Ausgabe-Einheit 121 ein Signal des Kurbelwellenwinkelsensors und leitet das Signal an die Steuerungseinheit 122 weiter. Außerdem gibt die Eingabe/Ausgabe-Einheit 121 entsprechend einem Befehl der Steuerungseinheit 122 ein Steuersignal an jedes Gerät aus.
• Die Steuerungseinheit 122 steuert den Motor 1 entsprechend dem Verbrennungszustand im Zylinder 13 des Motors 1. Die Steuerungseinheit 122 steuert z.B. den Zündzeitpunkt, die Einspritzmenge, die EGR-Ventil-Öffnung und die Drosselklappenöffnung in Abhängigkeit von der Verbrennungsphase im Zylinder 13 (Stellung der Kurbelwelle 30, wenn sich die Brennkammer in einem bestimmten Verbrennungszustand befindet). Die Steuerungseinheit 122 umfasst eine Drehgeschwindigkeits-Berechnungseinheit 122a, eine Extremwertzeitpunkt-Berechnungseinheit 122b, eine Verbrennungsphasen-Berechnungseinheit 122c, eine Verbrennungsphasen-Berechnungseinheit 122d und eine Motorsteuerungseinheit 122e.
• Die Drehgeschwindigkeits-Berechnungseinheit 122a berechnet die Kurbelwellen-Drehgeschwindigkeit (Motordrehgeschwindigkeit) des Motors 1 und erhält Zeitreihendaten der Motordrehgeschwindigkeit. Darüber hinaus mittelt die Drehgeschwindigkeits-Berechnungseinheit 122a die Zeitreihendaten der Motordrehgeschwindigkeit, entfernt harmonische Komponenten und gibt die erhaltenen Zeitreihendaten der Motordrehgeschwindigkeit an die Extremwertzeitpunkt-Berechnungseinheit 122b aus.
• Die Extremwertzeitpunkt-Berechnungseinheit 122b ermittelt aus den Zeitreihendaten der von der Drehgeschwindigkeits-Berechnungseinheit 122a eingegebenen Motordrehgeschwindigkeit den Kurbelwellenwinkel zu einem Zeitpunkt, zu dem die Drehgeschwindigkeit den Maximalwert oder den Minimalwert erreicht, und gibt das Ergebnis an die Verbrennungsphasen-Berechnungseinheit 122d aus.
• Die Verbrennungsphasen-Berechnungsmittel-Auswahleinheit 122c wählt Verbrennungsphasen-Berechnungsmittel (Verbrennungsphasen-Berechnungsverfahren, zum Beispiel Kalibrierkurven f1 und f2 in 13) zur Berechnung der Verbrennungsphase (Beispiel für den Verbrennungszustand) in der Brennkammer des Motors 1 aus dem Betriebszustand des Motors 1. Anschließend gibt die Verbrennungsphasen-Berechnungsmittel-Auswahleinheit 122c das Auswahlergebnis an die Verbrennungsphasen-Berechnungseinheit 122d aus. Dabei umfasst die Information (Parameter Betriebszustand) über den Betriebszustand des Motors 1 neben der Information, die den Betriebszustand des Motors 1 direkt angibt, auch einen Steuerbefehlswert für den Motor 1 und dergleichen.
• Die Verbrennungsphasen-Berechnungseinheit 122d schätzt die Verbrennungsphase als Verbrennungszustand in der Brennkammer aus dem von der Extremwertzeitpunkt-Berechnungseinheit 122b ermittelten Extremwert-Zeitpunkt (Kurbelwellenwinkel) der Motordrehgeschwindigkeit unter Verwendung der von der Verbrennungsphasen-Berechnungseinheit 122c ausgewählten Verbrennungsphase-Rechenmittel. Die Verbrennungsphasen-Berechnungseinheit 122d gibt die geschätzte Verbrennungsphase in der Brennkammer an die Motorsteuerungseinheit 122e aus. Die Verbrennungsphasen-Berechnungseinheit 122d ist ein Beispiel für eine Verbrennungszustand-Abschätzeinheit.
• Die Motorsteuerungseinheit 122e steuert den Motor 1 auf der Grundlage der Verbrennungsphase in der Brennkammer des Motors 1, die von der Verbrennungsphasen-Berechnungseinheit 122d ermittelt wird.
• Bei der Speichereinheit 123 handelt es sich um einen flüchtigen Speicher wie z. B. einen Direktzugriffsspeicher (RAM) oder einen nichtflüchtigen Speicher wie z. B. einen Festwertspeicher (ROM). In der Speichereinheit 123 werden ein Steuerprogramm, das von einer in der Steuerung 12 vorgesehenen Recheneinheit (nicht abgebildet) ausgeführt wird, verschiedene Parameter, Schwellenwerte und dergleichen aufgezeichnet. Die Recheneinheit liest das Steuerprogramm aus der Speichereinheit 123 und führt das Steuerprogramm aus, wodurch die Funktion jedes Blocks in der Steuerungseinheit 122 realisiert wird. Als Rechenwerk kann zum Beispiel eine Zentraleinheit (CPU) oder eine Mikroprozessoreinheit (MPU) verwendet werden. Die Steuerung 12 kann einen nichtflüchtigen Zusatzspeicher enthalten, der einen Halbleiterspeicher oder ähnliches enthält, und das Steuerprogramm kann in dem Zusatzspeicher gespeichert werden.
• [Gesamtverarbeitung der Motorsteuerung]
• Als nächstes wird die Gesamtverarbeitung der Motorsteuerung durch die Steuerung 12 unter Bezugnahme auf 4 beschrieben.
• 4 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahrensbeispiel für die Gesamtverarbeitung der Motorsteuerung durch die Steuerung 12 zeigt. Zunächst berechnet die Drehgeschwindigkeits-Berechnungseinheit 122a aus den Zeitseriendaten der Drehgeschwindigkeit des Motors 1 (S1) einen Mittelwert der Motordrehgeschwindigkeit bei einer Vielzahl von Zyklen. In der vorliegenden Beschreibung und den Zeichnungen wird ein Durchschnittswert der Motordrehgeschwindigkeit einer Vielzahl von Zyklen als „Zyklusdurchschnittsdrehgeschwindigkeit“ bezeichnet. Einzelheiten des Verfahrens von Schritt S1 werden unter Bezugnahme auf 5 beschrieben.
• Dann erkennt die Extremwertzeitpunkt-Berechnungseinheit 122b den Extremwert-Zeitpunkt der Motordrehgeschwindigkeit (S2). Einzelheiten zum Ablauf von Schritt S2 werden unter Bezugnahme auf 5 beschrieben.
• Dann erfasst die Verbrennungsphasenberechnungs-Mittel-Auswahleinheit 122c einen Betriebszustand-Parameter Cp (S3). Die Verbrennungsphasenberechnungs-Mittel-Auswahleinheit 122c bestimmt, ob sich der Parameter Betriebszustand Cp in einem ersten Zustand oder einem zweiten Zustand befindet (S4) .
• Wenn die Verbrennungsphasen-Berechnungseinheit 122c feststellt, dass sich der Betriebszustandsparameter Cp im ersten Zustand befindet, schätzt die Verbrennungsphasen-Berechnungseinheit 122d die Verbrennungsphase durch eine erste Korrelationsgleichung (erstes Verbrennungsphasen-Berechnungsmittel) (S5) . Wenn die Verbrennungsphasen-Berechnungseinheit 122c feststellt, dass der Betriebszustand-Parameter Cp im zweiten Zustand ist, schätzt die Verbrennungsphasen-Berechnungseinheit 122d die Verbrennungsphase durch eine zweite Korrelationsgleichung (zweite Verbrennungsphasen-Berechnungseinheit) (S6).
• Nach Abschluss von Schritt S5 oder S6 steuert die Motorsteuerungseinheit 122e den Motor 1 auf der Grundlage der geschätzten Verbrennungsphase in der Brennkammer (S7). Nach dem Ablauf von Schritt S7 ist eine Reihe von Prozessen dieses Flussdiagramms beendet.
• [Drehgeschwindigkeits-Berechnungseinheit]
• Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf 5 ein Verfahren zur Berechnung der Drehgeschwindigkeit (Schritt S1) durch die Drehgeschwindigkeits-Berechnungseinheit 122a der Steuerung 12 beschrieben.
• 5 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahrensbeispiel des Prozesses durch die Drehgeschwindigkeits-Berechnungseinheit 122a veranschaulicht. Zunächst liest die Drehgeschwindigkeits-Berechnungseinheit 122a den Ausgangswert des Kurbelwellenwinkelsensors 11 zu einer vorgegebenen Abtastperiode (S11). Dann berechnet die Drehgeschwindigkeits-Berechnungseinheit 122a aus dem Ausgangswert des Kurbelwellenwinkelsensors 11 in vorgegebenen Winkelintervallen Δθ die Drehgeschwindigkeit ω in Δθ und schreibt die Drehgeschwindigkeit ω in einen Speicherbereich Mω (i) des RAM (S12).
• Durch Wiederholung der Vorgänge der Schritte S11 und S12 während eines Zyklus (Kurbelwellenwinkel 0 bis 720°) erhält man die Zeitreihendaten ω (i) der Drehgeschwindigkeit für einen Zyklus. Dabei wird ein möglicher Bereich von i durch 1 bis 720/Δθ dargestellt. Bei Δθ = 10° beispielsweise erhält man im Speicherbereich Mω (i) die Zeitreihendaten ω (i) der Drehgeschwindigkeit mit insgesamt 72 Punkten (i = 1 bis 72) aus dem Kurbelwellenwinkel von 10° bis 720°. Anschließend führt die Drehgeschwindigkeits-Berechnungseinheit 122a die Prozesse der Schritte S11 und S12 über mehrere Zyklen aus.
• Dann erhält die Drehgeschwindigkeits-Berechnungseinheit 122a Zeitreihendaten der durchschnittlichen Motordrehgeschwindigkeit aus den Zeitreihendaten der vom Kurbelwellenwinkelsensor 11 (S13) erfassten Drehgeschwindigkeit des Motors 1. Damit soll verhindert werden, dass das geschätzte Ergebnis des Verbrennungszustands in einem Fall, in dem die Motordrehgeschwindigkeit bei jedem Zyklus schwankt, negativ beeinflusst wird.
• Hier wird ein spezifisches Verfahren zur Gewinnung der Zeitreihendaten des Zyklusmittels Motordrehgeschwindigkeit unter Bezugnahme auf 6 beschrieben.
• 6 zeigt das Verfahren zur Ermittlung der Zeitreihendaten der durchschnittlichen Motordrehgeschwindigkeit. Die Drehgeschwindigkeits-Berechnungseinheit 122a nimmt die Zeitreihendaten der Motordrehgeschwindigkeit, die für jeden vorgegebenen Kurbelwellenwinkel (Δθ) vom Kurbelwellenwinkelsensor 11 erhalten werden, als Zeitreihendaten des Motors 1 für einen Zyklus (Periode für den Kurbelwellenwinkel von 720°). Im Fall von Δθ = 10° beispielsweise nimmt die Drehgeschwindigkeits-Berechnungseinheit 122a die Zeitreihendaten der Drehgeschwindigkeit mit insgesamt 72 Punkten vom Kurbelwellenwinkel von 10° bis 720° auf. Das linke Diagramm in 6 zeigt ein Beispiel für die Zeitreihendaten der Drehgeschwindigkeit für jeden Zyklus, der auf diese Weise erfasst wurde.
• Die Aufnahme der Zeitreihendaten der Drehgeschwindigkeit für jeden Zyklus wird für eine vorgegebene Anzahl N von Zyklen (z. B. 100 Zyklen) wiederholt, und die Zeitreihendaten des Zyklusdurchschnitts der Motordrehgeschwindigkeit werden durch Gleichung (1) erhalten. Durch Mittelwertbildung der Werte der Motordrehgeschwindigkeit an den jeweiligen diskreten Punkten (Kurbelwellenwinkel) bei der vorbestimmten Anzahl N von Zyklen werden Zeitreihendaten der Motordrehgeschwindigkeit erhalten, bei denen eine im rechten Diagramm in 6 dargestellte Zyklusvariation entfernt wird.
  [Gleichung 1] $$\omega {\left(\theta \right)}_{AVE}=\frac{{\displaystyle \sum {}_{i=1}^N\omega {\left(\theta \right)}_i}}{N}$$

  

  
  ω: Rotationsgeschwindigkeit
  θ: Kurbelwellenwinkel
  N: Anzahl der zu mittelnden Zyklen der Zielscheibe
  i: Zyklusnummer
• Zurück zu 5, wird der Ablauf des Prozesses durch die Drehgeschwindigkeits-Berechnungseinheit 122a fortlaufend beschrieben. Dann erhält die Drehgeschwindigkeits-Berechnungseinheit 122a Zeitreihendaten der Motordrehgeschwindigkeit ω, in denen harmonische Komponenten aus den Zeitreihendaten der zyklusgemittelten Motordrehgeschwindigkeit entfernt werden (S14). Die Drehgeschwindigkeits-Berechnungseinheit 122a führt die Prozesse der Schritte S11 bis S14 in vorgegebenen Zeitintervallen aus.
• Dieses Verfahren zur Beseitigung der Oberwellenkomponente wird durchgeführt, um eine Schwankungskomponente, die nicht mit der Verbrennung zusammenhängt, aus der Motordrehgeschwindigkeit zu entfernen. Beispiele für die Schwankungskomponente der Drehgeschwindigkeit, die nicht mit der Verbrennung zusammenhängt, sind Drehschwankungen aufgrund mechanischer Schwingungen einer Last des Motors 1, Schwankungen eines Drehgeschwindigkeitserfassungswerts aufgrund von Verarbeitungsschwankungen (Teilungsfehler) des Signalzahns 26a des Zeitgeberrotors 26, elektrisches Rauschen, das im Signal des Kurbelwellenwinkelsensors 11 enthalten ist, und dergleichen. Bei den oben genannten Fluktuationskomponenten handelt es sich im Allgemeinen um kurzperiodische Fluktuationen im Vergleich zu Motordrehungsfluktuationen, die durch das von der Verbrennung erzeugte Drehmoment (im Folgenden als „Verbrennungsdrehmoment“ bezeichnet) erzeugt werden. Durch Entfernen der nicht verbrennungsbedingten Schwankungskomponente aus den Drehgeschwindigkeitsdaten kann die Schätzgenauigkeit bei der Schätzung des Verbrennungszustands auf der Grundlage der Motordrehungsfluktuation verbessert werden.
• Um die harmonischen Komponenten aus den Drehgeschwindigkeitsdaten zu entfernen, rekonstruiert die Drehgeschwindigkeits-Berechnungseinheit 122a die Zeitreihendaten der Motordrehgeschwindigkeit mit Hilfe der durch Gleichung (2) dargestellten Fourierreihenentwicklung. Bei der Fourier-Reihenentwicklung wird die ursprüngliche Funktion durch Addition trigonometrischer Funktionen mit unterschiedlichen Frequenzen rekonstruiert.
  [Gleichung 2] $$\begin{array}{l}\omega \left(\theta \right)\text{'}={\omega }_0+{\displaystyle \sum {}_{k=1}^n\left\{c_{k}cos\frac{\kappa \cdot 2\pi \left(\theta -{\theta }_0\right)}{\mathrm{\Theta }}+s_{k}sin\frac{\kappa \cdot 2\pi \left(\theta -{\theta }_0\right)}{\mathrm{\Theta }}\right\}}\\ c_k=\frac{2}{\mathrm{\Theta }}{\displaystyle \int {}_{{\theta }_0}^{{\theta }_0+\mathrm{\Theta }}\omega }{\left(\theta \right)}_{AVE}cos\frac{k\cdot 2\pi \left(\theta -{\theta }_0\right)}{\mathrm{\Theta }}d\theta \\ s_k=\frac{2}{\mathrm{\Theta }}{\displaystyle \int {}_{{\theta }_0}^{{\theta }_0+\mathrm{\Theta }}\omega }{\left(\theta \right)}_{AVE}sin\frac{k\cdot 2\pi \left(\theta -{\theta }_0\right)}{\mathrm{\Theta }}d\theta \end{array}$$

  

  
  ω(θ)_AVE : durchschnittliche Drehgeschwindigkeit des ursprünglichen Zyklus
  ω(θ)': rekonstruierte durchschnittliche Drehgeschwindigkeit des Zyklus
  k: Ordnung der trigonometrischen Funktion
  θ: Kurbelwellenwinkel
  Θ: Zyklusdauer
• In Gleichung (2) ist k die Ordnung der trigonometrischen Funktion, und man erhält die trigonometrische Funktion mit einer Frequenz, die mit zunehmendem k steigt. Wenn also die Zeitreihendaten der Motordrehgeschwindigkeit mit Hilfe der Fourier-Reihenentwicklung rekonstruiert werden und die Addition der trigonometrischen Funktionen bei einer geeigneten Ordnung beendet wird, kann eine Frequenzkomponente, die höher als die Ordnung ist, aus den ursprünglichen Zeitreihendaten entfernt werden.
• Bei einem allgemeinen Dreizylinder- oder Vierzylinder-Viertakt-Ottomotor beträgt die Abbruchordnung n einer trigonometrischen Funktion zur Entfernung von nicht verbrennungsbedingten harmonischen Komponenten aus Zeitreihendaten einer Drehgeschwindigkeit vorzugsweise etwa 3 bis 5. Es wird jedoch davon ausgegangen, dass sich die geeignete Abbruchordnung n je nach Konfiguration des Motors und den Betriebsbedingungen ändert.
• Erhöht sich beispielsweise die Anzahl der Zylinder des Motors, steigt die Häufigkeit der Schwankung der Motordrehgeschwindigkeit aufgrund der Schwankung des Verbrennungsmoments. Es ist daher vorzuziehen, die Abbruchreihenfolge zu erhöhen, um die Schwankungskomponente angemessen zu rekonstruieren. Darüber hinaus nimmt auch in einem Fall, in dem die Motordrehgeschwindigkeit zunimmt, die Häufigkeit der Schwankung der Motordrehgeschwindigkeit aufgrund der Schwankung des Verbrennungsmoments zu, so dass es vorteilhaft ist, die Abbruchreihenfolge weiter zu erhöhen. Wenn also die Abbruchordnung n der trigonometrischen Funktion in der Fourierreihenentwicklung auf der Grundlage der Zylinderzahl und der Motordrehgeschwindigkeit geändert wird, ist es möglich, die Schätzgenauigkeit über einen breiten Betriebsbereich bei der Schätzung des Verbrennungszustands auf der Grundlage der Schwankung der Motordrehgeschwindigkeit zu verbessern.
• Wie oben beschrieben, rekonstruiert die Drehgeschwindigkeits-Berechnungseinheit 122a den Zeitreihenwert der Kurbelwellen-Drehgeschwindigkeit, indem sie eine endlich geordnete Fourier-Reihenentwicklung auf dem vom Kurbelwellenwinkelsensor 11 erhaltenen Zeitreihenwert (Zeitreihendaten) der Kurbelwellen-Drehgeschwindigkeit durchführt. Darüber hinaus ist es wünschenswert, die Abbruchreihenfolge der Fourier-Reihenentwicklung auf der Grundlage der Kurbelwellen-Drehgeschwindigkeit zu ändern.
• BILD 7 zeigt ein Beispiel für die Zeitreihendaten der Kurbelwellen-Drehgeschwindigkeit vor und nach der Entfernung der Oberwellenkomponente. BILD 7 zeigt ein Beispiel für einen Dreizylinder-Viertaktmotor als Beispiel für die Zeitreihendaten der Drehgeschwindigkeit des Motors 1 für einen Zyklus (Kurbelwellenwinkel 0 bis 720°).
• Die obere Seite von 7 ist ein Beispiel für Zeitreihendaten (vor der Entfernung einer Hochfrequenzkomponente) der Drehgeschwindigkeit in einem Fall, in dem eine harmonische Komponente in der vom Kurbelwellenwinkelsensor 11 erhaltenen Drehgeschwindigkeit enthalten ist. Die untere Seite von 7 ist ein Beispiel für die Zeitreihendaten der Drehgeschwindigkeit (nach Entfernung der hochfrequenten Komponente) in einem Fall, in dem die Zeitreihendaten der Drehgeschwindigkeit in der oberen Seite von 7 einer Fourierreihenentwicklung unter Verwendung von Gleichung (2) unterzogen werden und die Addition der trigonometrischen Funktionen bei der vierten Ordnung beendet wird. In der oberen Seite von 7 und der unteren Seite von 7 zeigt die horizontale Achse den Kurbelwellenwinkel [deg] an, und die vertikale Achse zeigt die Drehgeschwindigkeit [rpm] an.
• In diesem Beispiel wird durch die Rekonstruktion der Zeitreihendaten der Drehgeschwindigkeit mit Hilfe der Fourier-Reihenentwicklung die hochfrequente Schwankungskomponente entfernt und nur die niederfrequente Schwankungskomponente mit dem Zyklus von 240° extrahiert. Die niederfrequente Drehgeschwindigkeitsschwankung entsteht, weil das auf die Kurbelwelle wirkende Verbrennungsmoment bei der intermittierenden Verbrennung für jeden Zylinder schwankt. Daher ist der Schwankungszyklus derselbe wie der Explosionszyklus des Motors. Beim Dreizylinder-Viertaktmotor beträgt der Schwankungszyklus zum Beispiel 240° (720°/3). Beim Vierzylinder-Viertaktmotor beträgt die Fluktuationsbreite 180° (720°/4).
• Die Extremwertzeitpunkt-Berechnungseinheit 122b teilt die Periode des Zeitreihenwertes (Zeitreihendaten) der Kurbelwellen-Drehgeschwindigkeit in der Periode für den Kurbelwellenwinkel von 720° durch die Anzahl der Zylinder und ordnet den Zeitreihenwert der Kurbelwellen-Drehgeschwindigkeit in einer Periode, die den oberen Kompressionstotpunkt jedes Zylinders einschließt, als den Zeitreihenwert der Kurbelwellen-Drehgeschwindigkeit im entsprechenden Zylinder zu. Darüber hinaus ist es wünschenswert, dass die Extremwertzeitpunkt-Berechnungseinheit 122b aus dem jedem Zylinder zugeordneten Zeitreihenwert der Kurbelwellen-Drehgeschwindigkeit den Extremwert-Zeitpunkt der Kurbelwellen-Drehgeschwindigkeit für jeden Zylinder berechnet. Darüber hinaus ist es wünschenswert, dass die Extremwertzeitpunkt-Berechnungseinheit 122b den Zeitreihenwert der Kurbelwellen-Drehgeschwindigkeit aus dem diskreten Zeitreihenwert der Kurbelwellen-Drehgeschwindigkeit mit Hilfe einer stetigen Funktion approximiert und den Extremwert-Zeitpunkt der Kurbelwellen-Drehgeschwindigkeit mit Hilfe der stetigen Funktion berechnet.
• [Extremwertzeitpunkt-Berechnungseinheit]
• Als nächstes wird ein Extremwert-Zeitpunkt-Berechnungsprozess (Schritt S2) durch die Extremwertzeitpunkt-Berechnungseinheit 122b der Steuerung 12 unter Bezugnahme auf 8 beschrieben.
• 8 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahrensbeispiel des Prozesses durch die Extremwertzeitpunkt-Berechnungseinheit 122b darstellt. Die Extremwertzeitpunkt-Berechnungseinheit 122b wandelt die Zeitreihendaten der Motordrehgeschwindigkeit für den gesamten Zyklus, d.h. einen Zyklus (Kurbelwellenwinkel 0 bis 720°) des Motors 1, in einen lokalen, mit dem Zyklus jedes Zylinders synchronisierten Kurbelwellenwinkel um (S21). Die Umwandlung des lokalen Kurbelwellenwinkels wird später unter Bezugnahme auf die 10 und 11 beschrieben.
• Dann berechnet die Extremwertzeitpunkt-Berechnungseinheit 122b aus den in den lokalen Kurbelwellenwinkel umgewandelten Zeitreihendaten der Motordrehgeschwindigkeit den lokalen Kurbelwellenwinkel zu einem Zeitpunkt, zu dem die Motordrehgeschwindigkeit zur maximalen (oder minimalen) Geschwindigkeit wird (S22). Nach dem Ablauf von Schritt S22 ist dieses Flussdiagramm beendet.
• (Umwandlungsprozess des lokalen Kurbelwellenwinkels)
• Im Folgenden wird der Umwandlungsprozess (S21) des lokalen Kurbelwellenwinkels in der Extremwertzeitpunkt-Berechnungseinheit 122b unter Bezugnahme auf 9 bis 11 beschrieben.
• zeigt die Abfolge der einzelnen Takte im Dreizylinder-Viertaktmotor. In einem Viertaktmotor werden die vier Takte Ansaugen, Verdichten, Expandieren und Ausstoßen nacheinander ausgeführt. Bei einem Dreizylindermotor ist der Hub zwischen den Zylindern um einen Kurbelwellenwinkel von 240° verschoben. Wenn man davon ausgeht, dass die Zündung des Motors in der Reihenfolge zweiter Zylinder, erster Zylinder und dritter Zylinder erfolgt, ist der Hub des ersten Zylinders gegenüber dem zweiten Zylinder um 240° und der Hub des dritten Zylinders gegenüber dem ersten Zylinder um 240° verzögert.
• Der Verbrennungszustand spiegelt sich stark in der Kurbelwellen-Drehgeschwindigkeit in der Nähe des oberen Totpunkts der Kompression jedes Zylinders wider, in dem der Druck im Zylinder maximal wird. Daher werden in Schritt S21 die Zeitreihendaten der Drehgeschwindigkeit für den gesamten Zyklus (Kurbelwellenwinkel von 0 bis 720°) in einen Abschnitt (Fenster) des Kurbelwellenwinkels von 240° um den oberen Kompressionstotpunkt jedes Zylinders unterteilt. Jedem Fenster werden die Drehgeschwindigkeitsdaten einschließlich des oberen Kompressionstotpunktes des entsprechenden Zylinders zugeordnet.
• BILD 10 zeigt ein Beispiel, in dem ein Fenster mit einer Breite von 240° um den oberen Kompressionstotpunkt jedes Zylinders für Zeitreihendaten der Motordrehgeschwindigkeit für einen Zyklus in einem Dreizylinder-Viertaktmotor eingestellt wird. Da der Abschnitt mit dem Kurbelwellenwinkel von 0 bis 240° den oberen Verdichtungstotpunkt des dritten Zylinders einschließt, wird dieser als drittes Zylinderfenster zugeordnet. Ebenso wird ein Abschnitt mit dem Kurbelwellenwinkel von 240 bis 480° als zweites Zylinderfenster und ein Abschnitt mit dem Kurbelwellenwinkel von 480 bis 720° als erstes Zylinderfenster zugeordnet.
• Wenn jedes Fenster den Zeitreihendaten der Drehgeschwindigkeit auf diese Weise zugeordnet wird, spiegelt sich der Verbrennungszustand des dritten Zylinders stark in den Drehgeschwindigkeitsdaten des dritten Zylinderfensters wider, verglichen mit den Drehgeschwindigkeitsdaten der anderen Zylinderfenster. In ähnlicher Weise spiegelt sich der Verbrennungszustand des zweiten Zylinders stark in den Drehgeschwindigkeitsdaten des zweiten Zylinderfensters wider, verglichen mit den Drehgeschwindigkeitsdaten der anderen Zylinderfenster. Außerdem spiegelt sich der Verbrennungszustand des ersten Zylinders stark in den Drehgeschwindigkeitsdaten des ersten Zylinderfensters wider, verglichen mit den Drehgeschwindigkeitsdaten der anderen Zylinderfenster. Daher ist es möglich, den Verbrennungszustand für jeden Zylinder unter Verwendung der Drehgeschwindigkeitsdaten jedes Fensters zu schätzen.
• Ferner wird in Schritt S21 der Kurbelwellenwinkel der Zeitreihendaten der Drehgeschwindigkeit in jedem Fenster in einen lokalen Kurbelwellenwinkel umgewandelt, der auf dem oberen Verdichtungstotpunkt (ATDC 0°) jedes Zylinders basiert.
• zeigt ein Beispiel, in dem Zeitreihendaten (Kurbelwellenwinkel) der Drehgeschwindigkeit im Fenster in einen lokalen Kurbelwellenwinkel umgewandelt werden. In diesem Beispiel werden die Zeitreihendaten der Drehgeschwindigkeit unter Verwendung des lokalen Kurbelwellenwinkels von -120 bis 120° neu definiert, wobei der obere Totpunkt der Kompression jedes Zylinders auf Null gesetzt wird. In Schritt S21 werden die in den lokalen Kurbelwellenwinkel umgewandelten Zeitreihendaten der Drehgeschwindigkeit für alle Zylinderfenster erstellt, und die Daten werden an Schritt S22 übergeben.
• Anschließend wird in Schritt S22 aus den in den lokalen Kurbelwellenwinkel umgewandelten Zeitreihendaten der Drehgeschwindigkeit ein Zeitpunkt berechnet, an dem die Drehgeschwindigkeit zum Maximum oder zum Minimum wird. Der lokale Kurbelwellenwinkel zur Ermittlung des Extremwerts (Rotationsphase) der Drehgeschwindigkeit ist nicht auf die Nähe des oberen Totpunkts der Kompression (0°) beschränkt, und der Extremwert der Drehgeschwindigkeit kann beispielsweise in der Nähe des lokalen Kurbelwellenwinkels von 120° ermittelt werden.
• Wie oben beschrieben, wird in der Brennkraftmaschinen-Steuerungsvorrichtung (12) gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Periode (0 bis 720°) eines Zyklus des Zeitreihenwerts der Kurbelwellen-Drehgeschwindigkeit durch die Anzahl der Zylinder (z. B. 3) der Brennkraftmaschine (1) geteilt, 3) der Brennkraftmaschine (Motor 1), so dass der Kurbelwellenwinkel, der dem oberen Kompressionstotpunkt jedes Zylinders entspricht, einbezogen wird (siehe 10). Dann ordnet die Extremwertzeitpunkt-Berechnungseinheit den Zeitreihenwert der Kurbelwellen-Drehgeschwindigkeit in der geteilten Periode (Bereich von 240°) als Zeitreihenwert der Kurbelwellen-Drehgeschwindigkeit im entsprechenden Zylinder zu und wandelt die Zeitreihendaten des jedem Zylinder zugeordneten Zeitreihenwertes der Kurbelwellen-Drehgeschwindigkeit in Zeitreihendaten mit dem Kurbelwellenwinkel, der dem oberen Kompressionstotpunkt jedes Zylinders entspricht, als Referenz (0°) um (siehe 11). Dann, nachdem die Umwandlung der Zeitreihendaten für jeden Zylinder durchgeführt wurde, berechnet die Extremwertzeitpunkt-Berechnungseinheit den Extremwert-Zeitpunkt der Kurbelwellen-Drehgeschwindigkeit (z. B. den lokalen Kurbelwellenwinkel θ_max in 12) für jeden Zylinder aus dem Zeitreihenwert der jedem Zylinder zugeordneten Kurbelwellen-Drehgeschwindigkeit.
• (Berechnung des maximalen (minimalen) Timings der Drehgeschwindigkeit)
• 12 zeigt ein Beispiel für ein Verfahren zur Berechnung des maximalen (minimalen) Timings der Motordrehgeschwindigkeit in Schritt S22.
• Da es sich bei den Zeitreihendaten der Drehgeschwindigkeit um diskrete Punktdaten handelt, wie in 12 dargestellt, kommt es zu einer Abweichung zwischen dem maximalen Zeitpunkt (Datenpunkt n) der Drehgeschwindigkeit in den diskreten Punktdaten und dem maximalen Zeitpunkt der tatsächlichen Drehgeschwindigkeit (Drehgeschwindigkeit durch eine gestrichelte Linie angezeigt). Daher wird in Schritt S22 die Zeitreihenänderung der Drehgeschwindigkeit durch ein Polynom aus den diskreten Punktdaten angenähert, und der maximale Zeitpunkt der Drehgeschwindigkeit wird aus dieser Näherungsgleichung erhalten.
• Daher wird in Schritt S22 zunächst ein Datenpunkt n, bei dem die Drehgeschwindigkeit das Maximum erreicht, aus den Zeitreihendaten der Drehgeschwindigkeit, die diskrete Punktdaten sind, gesucht. Der lokale Kurbelwellenwinkel θ_n und die Drehgeschwindigkeit ω_n am Datenpunkt n, der lokale Kurbelwellenwinkel θ_n-1 und die Drehgeschwindigkeit ω_n-1 an einem Datenpunkt (n-1) eines diskreten Punktes (ein Zeitpunkt davor) des Datenpunktes n, und der lokale Kurbelwellenwinkel θ_n+1 und die Drehgeschwindigkeit ω_n+1 an einem Datenpunkt (n+1) nach einem diskreten Punkt des Datenpunktes n werden extrahiert.
• Außerdem wird in Schritt S22 die Drehgeschwindigkeit ω durch Gleichung (3) angenähert, die eine quadratische Funktion des lokalen Kurbelwellenwinkels θ ist. a, b und c sind hier Konstanten. In Schritt S22 werden die Konstanten a, b und c durch Lösen gleichzeitiger ternärer linearer Gleichungen ermittelt, die durch Einsetzen von θ_n, ω_n, θ_n-1, ω_n-1, θ_n+1 und ω_n+1 in Gleichung (3) erhalten werden.
  [Gleichung 3] $$\omega =a{\theta }^2+b\theta +c$$

  
• An einem Punkt, an dem die Drehgeschwindigkeit ω den Extremwert erreicht, wird der Differentialwert von Gleichung (3) Null. Somit erhält die Extremwertzeitpunkt-Berechnungseinheit 122b in Schritt S22 den lokalen Kurbelwellenwinkel θ_max (maximaler Geschwindigkeitszeitpunkt), bei dem die Drehgeschwindigkeit ω zum Maximum wird, durch Gleichung (4), die eine Differentialgleichung von Gleichung (3) ist. Der lokale Kurbelwellenwinkel θ_max der maximalen Drehgeschwindigkeitssteuerung jedes Zylinders wird durch ein ähnliches Verfahren erhalten, und der lokale Kurbelwellenwinkel θ_max wird an die Verbrennungsphasen-Berechnungseinheit 122d geliefert. P_ω in ist ein Punkt maximaler Geschwindigkeit, der durch Annäherung (Interpolation) mit Hilfe einer quadratischen Funktion ermittelt wurde.
  [Gleichung 4] $$\begin{array}{l}\frac{d\omega }{d\theta }=2a{\theta }_{\text{max}}+b=0\\ {\theta }_{\text{max}}=-\frac{b}{2a}\end{array}$$

  
• Zusätzlich wird in einem Fall, in dem der minimale Zeitpunkt der Rotationsgeschwindigkeit in Schritt S22 erhalten wird, ein Datenpunkt n, bei dem die Rotationsgeschwindigkeit das Minimum wird, aus den Zeitseriendaten der Rotationsgeschwindigkeit gesucht, die diskrete Punktdaten sind. Der minimale Zeitpunkt der Rotationsgeschwindigkeit wird unter Verwendung einer Methode erhalten, die dem Fall des Erhaltens des maximalen Zeitpunkts der Rotationsgeschwindigkeit ähnlich ist.
• In der vorliegenden Ausführungsform wird die Drehgeschwindigkeit ω durch eine quadratische Funktion des lokalen Kurbelwellenwinkels θ angenähert, doch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann die Drehgeschwindigkeit ω durch verschiedene kontinuierliche Funktionen wie eine kubische Funktion und eine trigonometrische Funktion des lokalen Kurbelwellenwinkels θ angenähert werden.
• [Verbrennungsphasen-Berechnungseinheit]
• Als nächstes wird ein Verfahren zur Berechnung der Verbrennungsphase durch die Verbrennungsphasen-Berechnungseinheit 122d der Steuerung 12 unter Bezugnahme auf 13 beschrieben.
• zeigt eine Korrelation zwischen dem Zeitpunkt der Höchstgeschwindigkeit (lokaler Kurbelwellenwinkel θ_max ) der Motordrehgeschwindigkeit und der Verbrennungsphase. Die „Verbrennungsphase“ kann z. B. als der Kurbelwellenwinkel definiert werden, bei dem ein Massenanteil der verbrannten Masse (MFB) einen bestimmten Wert erreicht. Konkrete Beispiele für die Verbrennungsphase sind ein Kurbelwellenwinkel, bei dem der verbrannte Massenanteil 10 % (MFB 10) beträgt, ein Kurbelwellenwinkel, bei dem der verbrannte Massenanteil 50 % (MFB 50) beträgt, und ein Kurbelwellenwinkel, bei dem der verbrannte Massenanteil 90 % (MFB 90) beträgt. MFB 50 wird als Verbrennungsschwerpunkt bezeichnet. In der vorliegenden Ausführungsform wird der Kurbelwellenwinkel zu einem Zeitpunkt des MFB 50 als Verbrennungsphase angenommen, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf dieses Beispiel beschränkt.
• Die Erfinder haben festgestellt, dass es eine starke Korrelation zwischen dem Extremwert-Zeitpunkt der Motordrehgeschwindigkeit (z. B. dem lokalen Kurbelwellenwinkel θ_max) und der Verbrennungsphase gibt. Wie in 13 dargestellt, haben, wenn die Verbrennungsphase aus der Nähe des durch ein Dreieck gekennzeichneten oberen Totpunkts der Kompression verzögert wird, der Zeitpunkt der Höchstgeschwindigkeit der Motordrehgeschwindigkeit (lokaler Kurbelwellenwinkel θ_max ) und die Verbrennungsphase eine positive Korrelation (Kalibrierkurve f1). Das heißt, wenn die Verbrennungsphase verzögert ist, ist auch der Zeitpunkt der Höchstgeschwindigkeit (lokaler Kurbelwellenwinkel θ_max ) verzögert. Eine Region, die eine solche Eigenschaft aufweist, wird als „positiver Korrelationsbereich“ bezeichnet. Die Kalibrierkurve f1 im positiven Korrelationsbereich ist ein Beispiel für das Berechnungsmittel Verbrennungsphase. Die Nähe des oberen Kompressionstotpunkts bedeutet, dass der Kurbelwellenwinkel innerhalb eines Bereichs eines vorbestimmten Winkels vom oberen Kompressionstotpunkt (ATDC 0°) liegt und z. B. ATDC 2° beträgt.
• Wird dagegen die Verbrennungsphase aus der Nähe des oberen Verdichtungstotpunkts (z. B. 2° ATDC) vorverlegt, so besteht zwischen der Motordrehgeschwindigkeit (lokaler Kurbelwellenwinkel θ_max) und der Verbrennungsphase eine negative Korrelation (Kalibrierkurve f2). Das heißt, wenn die Verbrennungsphase vorverlegt wird, wird der Zeitpunkt der Höchstgeschwindigkeit (lokaler Kurbelwellenwinkel θ_max) verzögert. Ein Bereich, der eine solche Eigenschaft aufweist, wird als „negativer Korrelationsbereich“ bezeichnet. Die Kalibrierkurve f2 im negativen Korrelationsbereich ist ein weiteres Beispiel für die Berechnungsmethode Verbrennungsphase.
• Die Korrelationscharakteristik zwischen dem Maximalgeschwindigkeitszeitpunkt (lokaler Kurbelwellenwinkel θ_max) der Motordrehgeschwindigkeit und der Verbrennungsphase wird im Voraus als Kalibrierkurve ermittelt. Die Kalibrierkurve ist nicht notwendigerweise eine Gleichung (Korrelationskennwertgleichung) und kann beispielsweise eine Referenztabelle (Korrelationskennwerttabelle) sein, in der der maximale Drehgeschwindigkeitszeitpunkt der Rotationsgeschwindigkeit (lokaler Kurbelwellenwinkel θ_max) als Index verwendet wird. Die Korrelationscharakteristik wird im Voraus durch die Durchführung eines Verbrennungsexperiments, einer Kalibrierung oder ähnlichem in einem Ziel-Motor erhalten und in einem nichtflüchtigen Speicher wie der Speichereinheit 123 der Steuerung 12 in Form einer Korrelations-Charakteristik-Gleichung oder einer Korrelations-Charakteristik-Tabelle gespeichert. In 13 sind die durch die Kalibrierkurven f1 und f2 dargestellten Korrelationscharakteristiken linear (durch eine lineare Gleichung dargestellte Beziehung), können aber entsprechend den Eigenschaften des Motors 1 nichtlinear sein.
• (Kalibrierkurve für jeden Zylinder unterschiedlich)
• Bei einem mehrzylindrigen Motor, wie in 14 dargestellt, kann eine für jeden Zylinder unterschiedliche Kalibrierkurve (Korrelationsgleichung und Korrelationskennwerttabelle) verwendet werden. 14 zeigt ein Beispiel für die Kalibrierkurve des 4-Zylinder-Motors, und die Kalibrierkurven 35a, 35b, 35c und 35d geben die Kalibrierkurven des ersten Zylinders, des zweiten Zylinders, des dritten Zylinders bzw. des vierten Zylinders an.
• (Grundlegende Kalibrierkurve und Offset-Wert)
• Alternativ können eine den Zylindern gemeinsame Basis-Kalibrierkurve (z. B. die Kalibrierkurve 35a) und ein von der Basis-Kalibrierkurve abweichender Offset-Wert 36 für jeden Zylinder in der Speichereinheit 123 gespeichert werden, und die Kalibrierkurve jedes Zylinders kann aus der Basis-Kalibrierkurve (der Kalibrierkurve 35a) und dem Offset-Wert 36 für jeden Zylinder ermittelt werden. Die Kalibrierkurve eines anderen Zylinders oder eine durchschnittliche Kalibrierkurve, die aus einer Vielzahl von Zylindern ermittelt wurde, kann als grundlegende Kalibrierkurve festgelegt werden und ist nicht auf den ersten Zylinder beschränkt.
• Die Brennkraftmaschinen-Steuerungsvorrichtung (Steuerung 12) gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthält, wie oben beschrieben, als Verbrennungszustand-Berechnungseinrichtung eine erste Korrelationskennlinie (Kalibrierkurve f1), in der die Verbrennungsphase, die den Verbrennungszustand repräsentiert, und der Extremwert-Zeitpunkt der Kurbelwellen-Drehgeschwindigkeit eine positive Korrelation aufweisen, und ein zweites Korrelationsmerkmal (Kalibrierkurve f2), bei dem die Verbrennungsphase, die den Verbrennungszustand repräsentiert, und der Extremwert-Zeitpunkt der Kurbelwellen-Drehgeschwindigkeit eine negative Korrelation aufweisen.
• In der Brennkraftmaschinen-Steuerungsvorrichtung (Steuerung 12) gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist die Verbrennungszustand-Berechnungseinrichtung als Korrelationskennliniengleichung oder Referenztabelle auf der Basis der ersten Korrelationskennlinie (Kalibrierkurve f1) und der zweiten Korrelationskennlinie (Kalibrierkurve f2) konfiguriert, die für jeden von mehreren Zylindern der Brennkraftmaschine (Motor 1) eingestellt sind. Die Verbrennungszustand-Berechnungseinrichtung-Auswahleinheit (122c) schaltet oder korrigiert die Korrelationskennliniengleichung oder die Referenztabelle (Kalibrierkurven 35a bis 35d) (Basis-Kalibrierkurve 35a und Offset-Wert 36) entsprechend dem Zylinder, dessen Verbrennungszustand (Verbrennungsphase) berechnet wird.
• Bei einem mehrzylindrigen Motor ist der Zeitpunkt, zu dem sich die Kurbelwellen-Drehgeschwindigkeit (Motordrehgeschwindigkeit) ändert, aufgrund von Fertigungstoleranzen des Motors, Verdrehung der Kurbelwelle, unterschiedlichen Verbrennungseigenschaften zwischen den Zylindern und dergleichen nicht unbedingt gleichmäßig. Durch Änderung der Korrelationskennlinie (Kalibrierkurve) zwischen dem Extremwert-Zeitpunkt der Motordrehgeschwindigkeit und der Verbrennungsphase für jeden Zylinder wird daher der Unterschied in den Merkmalen zwischen den Zylindern korrigiert und die Schätzgenauigkeit der Verbrennungsphase im Vergleich zur Verwendung derselben Kalibrierkurve zwischen den Zylindern verbessert. Wird bei mehreren Zylindern nur eine Korrelationskennlinie (Kalibrierkurve) verwendet, wird die Kontrolle vereinfacht.
• Dann wird die Verbrennungsphase aus dem Zeitpunkt der Höchstgeschwindigkeit (lokaler Kurbelwellenwinkel θ_max ) der Motordrehgeschwindigkeit unter Verwendung der Kalibrierkurve geschätzt. Da es, wie oben beschrieben, einen positiven Korrelationsbereich und einen negativen Korrelationsbereich gibt, wie in 13 dargestellt, hat die aus θ_max unter Verwendung der Kalibrierkurve geschätzte Verbrennungsphase zwei Werte MFB (1) und MFB (2). Um die Verbrennungsphase zu bestimmen, muss daher festgelegt werden, welcher der beiden Korrelationsbereiche der Kalibrierkurve verwendet wird.
• Die Verbrennungsphasen-Berechnungseinheit 122c wählt auf der Grundlage des Betriebszustands des Motors 1 aus, welcher der positiven Korrelationsbereiche der Kalibrierkurve und der negativen Korrelationsbereiche der Kalibrierkurve verwendet werden soll (im Folgenden als „Motorzustand“ bezeichnet). Die Verbrennungsphasen-Berechnungseinheit 122d schätzt die aktuelle Verbrennungsphase unter Verwendung des Korrelationsbereichs der ausgewählten Kalibrierkurve aus dem von der Extremwertzeitpunkt-Berechnungseinheit 122b gelieferten maximalen Drehgeschwindigkeitszeitpunkt (lokaler Kurbelwellenwinkel θ_max ) der Motordrehgeschwindigkeit. Auch wenn der Mindestdrehgeschwindigkeitszeitpunkt der Motordrehgeschwindigkeit verwendet wird, erfolgt die Steuerung auf der Grundlage des Falles, in dem der Höchstdrehgeschwindigkeitszeitpunkt verwendet wird.
• [Grund für die positive Korrelation zwischen Höchstdrehgeschwindigkeit und Verbrennungsphase]
• Im Folgenden wird der Grund für die positive Korrelation zwischen dem Zeitpunkt der Höchstgeschwindigkeit (lokaler Kurbelwellenwinkel θ_max ) der Motordrehgeschwindigkeit und der Verbrennungsphase in einem Fall beschrieben, in dem die Verbrennungsphase auf der verzögerten Seite der Nähe des oberen Totpunkts der Kompression liegt.
• Die zeitliche Änderung der Motordrehgeschwindigkeit wird durch eine Bewegungsgleichung eines rotierenden Körpers ausgedrückt, die durch Gleichung (5) dargestellt wird. Dabei ist T_C das Verbrennungsmoment und T_L das Lastmoment. (T_C -T_L) ist das Trägheitsmoment. Darüber hinaus ist I ein Trägheitsmoment und t die Zeit.
  [Gleichung 5] $$I\frac{d\omega }{dt}=T_C-T_L$$

  
• Wie aus Gleichung (5) hervorgeht, stehen eine Drehbeschleunigung dω/dt und das Verbrennungsmoment T_C in einem proportionalen Verhältnis, und wenn sich das Verbrennungsmoment T_C ändert, ändert sich die Drehbeschleunigung dω/dt entsprechend. Wird beispielsweise die Verbrennungsphase verzögert, so verzögert sich ein Erzeugungszeitpunkt des Verbrennungsmoments, und synchron dazu verzögert sich ein Zeitpunkt, an dem die Drehbeschleunigung dω/dt maximal wird. Daher besteht eine positive Korrelation zwischen dem Zeitpunkt des Maximums der Drehbeschleunigung dω/dt und der Verbrennungsphase.
• In einem Fall, in dem die Änderung des Lastmoments T_L klein ist, ist die zeitliche Änderung des Verbrennungsmoments T_C dagegen im Wesentlichen sinusförmig. Dies liegt daran, dass sich die Länge des Kurbelarms, die den Betrag des Verbrennungsmoments bestimmt, sinusförmig mit der Drehung der Kurbelwelle ändert. In einem Fall, in dem die Drehbeschleunigung eine sinusförmige Form hat, hat die durch Integration der Drehbeschleunigung erhaltene Drehgeschwindigkeit ebenfalls eine sinusförmige Form, und die sich zeitlich ändernde Wellenform der Drehbeschleunigung und die sich zeitlich ändernde Wellenform der Drehgeschwindigkeit behalten eine vorbestimmte Phasendifferenz bei. Daher ist die Phasendifferenz zwischen dem maximalen Zeitpunkt der Rotationsbeschleunigung und dem maximalen Zeitpunkt der Rotationsgeschwindigkeit ebenfalls vorbestimmt, und die Verbrennungsphase hat eine positive Korrelation nicht nur mit dem maximalen Zeitpunkt der Rotationsbeschleunigung, sondern auch mit dem maximalen Zeitpunkt der Rotationsgeschwindigkeit.
• [Grund für die negative Korrelation zwischen Höchstdrehgeschwindigkeit und Verbrennungsphase]
• Als Nächstes wird der Grund für die negative Korrelation zwischen dem Höchstgeschwindigkeitszeitpunkt (lokaler Kurbelwellenwinkel θ_max ) der Motordrehgeschwindigkeit und der Verbrennungsphase in einem Fall, in dem die Verbrennungsphase auf der Vorderseite der Nähe des oberen Totpunkts der Kompression liegt, unter Bezugnahme auf die 15 und 16 beschrieben.
• 15 zeigt eine Änderung des Kurbelwellen-Drehmoments (Verbrennungsdrehmoment) vor und nach dem oberen Totpunkt der Verdichtung. zeigt eine Änderung der Kurbelwellen-Drehgeschwindigkeit (Motordrehgeschwindigkeit) entsprechend der in dargestellten Änderung des Kurbelmoments. In 15 und 16 zeigt eine durchgezogene Linie einen Fall an, in dem die Verbrennungsphase (z. B. der Kurbelwellenwinkel, der zu MFB 50 wird) im positiven Korrelationsbereich liegt, und eine gestrichelte Linie zeigt einen Fall an, in dem die Verbrennungsphase im negativen Korrelationsbereich liegt. Wird die Verbrennungsphase in die Nähe des oberen Totpunkts verlegt, erhöht sich das Verbrennungsverhältnis im Verdichtungstakt. Dadurch nimmt das negative Drehmoment im Verdichtungstakt zu, wie durch einen nach unten gerichteten Pfeil ((1) in ) angezeigt.
• Um das durchschnittliche Drehmoment im gesamten Zyklus konstant zu halten, steuert die Steuerung 12 des Motors 1 das positive Drehmoment (Pfeilabschnitt), um das negative Drehmoment zu kompensieren ((2) in 15). Genauer gesagt steuert die Motorsteuerungseinheit 122e beispielsweise die Erhöhung der Ansaugluftmenge durch Vergrößerung der Öffnung der Drosselklappe 20 und die Erhöhung der Kraftstoffeinspritzmenge durch das Kraftstoffeinspritzventil 18. Mit der Erhöhung des positiven Drehmoments verschiebt sich die Position, an der das Verbrennungsmoment im Ausdehnungshub 0 wird, zur Verzögerungsseite, wie durch einen Pfeil ((3) in 15) angezeigt.
• Da die Position, an der die Motordrehgeschwindigkeit zum Extremwert wird, mit der Position zusammenfällt, an der das Kurbelwellenmoment 0 wird, verschiebt sich auch der Zeitpunkt der Maximaldrehgeschwindigkeit (lokaler Kurbelwellenwinkel θ_max ) der Rotationsgeschwindigkeit zur Verzögerungsseite, wie durch einen Pfeil ((4) in ) angedeutet. Das heißt, dass in einem Fall, in dem die Verbrennungsphase aus der Nähe des oberen Totpunkts vorverlegt wird und ein großes negatives Drehmoment im Verdichtungshub erzeugt wird, das positive Drehmoment danach ansteigt und der Extremwert-Zeitpunkt der Drehgeschwindigkeit sich in Richtung der Verzögerung bewegt, und beide eine negative Korrelation aufweisen.
• Im negativen Korrelationsbereich sinkt der thermische Wirkungsgrad des Motors 1 (Brennkraftmaschine) aufgrund der Erzeugung des großen negativen Drehmoments. Daher wird jeder Aktor des Motors 1 normalerweise so gesteuert, dass der Motor 1 im positiven Korrelationsbereich arbeitet. In einem Übergangszustand wie der Beschleunigung oder Verzögerung besteht jedoch die Wahrscheinlichkeit, dass ein Betriebspunkt (Parameter Betriebszustand) des Motors 1 vorübergehend dem negativen Korrelationsbereich entspricht. Um die Verbrennungsphase angemessen abzuschätzen und auch in diesem Fall mit hohem thermischen Wirkungsgrad zu arbeiten, ist es notwendig, festzustellen, ob der Betriebspunkt des Motors 1 im positiven oder negativen Korrelationsbereich liegt, und auf der Grundlage des Bestimmungsergebnisses den Verwendungsbereich der Kalibrierkurve für die Ermittlung der Verbrennungsphase zu wechseln.
• [Verbrennungsphasen-Berechnungsmittel-Auswahleinheit]
• Als Nächstes wird ein erstes Auswahlverfahren beschrieben, bei dem die Verbrennungsphasen-Berechnungsmittel-Auswahleinheit 122c der Steuerung 12 die Verbrennungsphasen-Berechnungsmittel auswählt, und zwar unter Bezugnahme auf die 17 bis 25.
• (Erstes Beispiel)
• Zunächst wird ein erstes Beispiel für die erste Auswahlmethode beschrieben.
• 17 zeigt ein Beispiel für eine Motorzustand-Abschätzkarte auf der Basis des Zündzeitpunktes der Zündkerze 17. Die Motorzustand-Abschätzkarte (Beispiel einer Korrelations-charakteristik-Karte) ist eine Karte (eindimensionale Karteninformation), in der der positive Korrelationsbereich und der negative Korrelationsbereich auf der Achse des Zündzeitpunktes zugeordnet sind.
• Wenn der Zündzeitpunkt der Zündkerze 17 verzögert ist, wird der Verbrennungsstart verzögert, so dass die Verbrennungsphase verzögert wird. Wird dagegen der Zündzeitpunkt vorverlegt, so wird der Verbrennungsbeginn vorverlegt und die Verbrennungsphase vorverlegt. Daher wird in diesem Kennfeld der positive Korrelationsbereich einem Bereich zugeordnet, in dem der Zündzeitpunkt später als ein vorgegebener Schwellenwert liegt, und der negative Korrelationsbereich einem Bereich, in dem der Zündzeitpunkt früher liegt.
• Dieses Kennfeld wird im Voraus durch ein Verbrennungsexperiment, eine Kalibrierung oder Ähnliches erstellt und in der Speichereinheit 123 oder Ähnlichem gespeichert. Die Verbrennungsphasenberechnungsmittel-Auswahleinheit 122c bezieht sich während des Betriebs des Motors 1 auf dieses Kennfeld, um festzustellen, ob der aktuelle Betriebspunkt (irgendein Punkt auf dem Kennfeld) des Motors 1 im positiven Korrelationsbereich oder im negativen Korrelationsbereich liegt. Wird anhand der Kennfeldreferenz festgestellt, dass der aktuelle Betriebspunkt im positiven Korrelationsbereich liegt, liefert die Verbrennungsphasen-Berechnungseinheit 122c einen Befehlswert an die Verbrennungsphasen-Berechnungseinheit 122d, um den positiven Korrelationsbereich der Kalibrierkurve zu verwenden. Andererseits liefert die Verbrennungsphasen-Berechnungs-Mittel-Auswahleinheit 122c in einem Fall, in dem durch die Kartenreferenz bestimmt wird, dass der aktuelle Betriebspunkt in dem negativen Korrelationsbereich liegt, den Befehlswert an die Verbrennungsphasen-Berechnungseinheit 122d, um den negativen Korrelationsbereich der Kalibrierkurve zu verwenden.
• In der Speichereinheit 123 können für jeden Zylinder eine den Zylindern gemeinsame Motorzustand-Abschätzkarte und ein Offset-Wert (kann auch als Kennfeldkorrekturwert bezeichnet werden) von einem beliebigen Betriebspunkt der Motorzustand-Abschätzkarte gespeichert werden. Die Motorzustand-Abschätzkarte jedes Zylinders kann aus der grundlegenden Motorzustand-Abschätzkarte und dem Offset-Wert für jeden Zylinder ermittelt werden.
• (Zweites Beispiel)
• Als nächstes wird ein zweites Beispiel für die erste Auswahlmethode beschrieben.
• 18 zeigt ein Beispiel der Motorzustand-Abschätzkarte auf der Basis des Zündzeitpunktes der Zündkerze 17 und einer Abgasrückführrate (EGR-Rate). Die Motorzustand-Abschätzkarte (Beispiel für die Korrelationskennlinie) ist eine Karte (zweidimensionale Karteninformation), in der der positive Korrelationsbereich und der negative Korrelationsbereich einer Ebene zugeordnet sind, in der eine Achse der Zündzeitpunkt und die andere Achse die EGR-Rate ist.
• Wird der Zündzeitpunkt der Zündkerze 17 verzögert oder die EGR-Rate erhöht (die Sauerstoffkonzentration in einem Luft-Kraftstoff-Gemisch wird verringert), verzögert sich der Verbrennungsbeginn oder die Verbrennungsgeschwindigkeit. Die Verbrennungsphase wird also verzögert. Wird dagegen der Zündzeitpunkt vorverlegt oder die EGR-Rate verringert (die Sauerstoffkonzentration im Luft-Kraftstoff-Gemisch wird erhöht), so wird der Verbrennungsbeginn bzw. die Verbrennungsgeschwindigkeit vorgezogen, und die Verbrennungsphase wird verlängert. Daher wird in diesem Kennfeld der positive Korrelationsbereich einem schräg nach rechts oben verlaufenden Bereich (obere Seite einer Begrenzungslinie) zugeordnet, in dem der Zündzeitpunkt spät liegt und die EGR-Rate hoch ist, und der negative Korrelationsbereich einem schräg nach links unten verlaufenden Bereich (untere Seite der Begrenzungslinie), in dem der Zündzeitpunkt früh liegt und die EGR-Rate niedrig ist.
• Die EGR-Ventil-Öffnung kann anstelle der EGR-Rate verwendet werden. Im Allgemeinen besteht eine Korrelation zwischen der EGR-Ventil-Öffnung und der EGR-Rate, und die EGR-Rate steigt mit zunehmender EGR-Ventil-Öffnung.
• Außerdem ändert sich die EGR-Rate zusätzlich zur EGR-Ventil-Öffnung in Abhängigkeit von der Drosselklappe. Daher kann, wie in 19 dargestellt, die EGR-Rate (eine Vielzahl gleicher EGR-Raten-Linien) in Bezug auf die EGR-Ventil- Öffnung und die Drosselklappe-Öffnung im Voraus als Karte erstellt werden, und die aktuelle EGR-Rate kann unter Bezugnahme auf eine EGR-Raten-Karte aus der aktuellen EGR-Ventil-Öffnung und der Drosselklappe-Öffnung geschätzt werden. Die EGR-Rate-Karte wird im Voraus erstellt und in einem nichtflüchtigen Speicher wie der Speichereinheit 123 abgelegt. Liegt der durch die EGR-Ventil-Öffnung und die Drosselklappe bezeichnete Betriebspunkt zwischen zwei gleichen EGR-Raten-Linien, kann die aktuelle EGR-Rate durch Näherung (Interpolation) geschätzt werden.
• Die Motorzustand-Abschätzkarte wird im Voraus durch einen Verbrennungsversuch, eine Kalibrierung o. ä. erstellt und in der Speichereinheit 123 o. ä. gespeichert. Die Verbrennungsphasen-Berechnungsmittel-Auswahleinheit 122c bezieht sich während des Betriebs des Motors 1 auf diese Karte, um festzustellen, ob der aktuelle Betriebspunkt (ein beliebiger Punkt auf der Karte) des Motors 1 im positiven Korrelationsbereich oder im negativen Korrelationsbereich liegt. Wird anhand der Kennfeldreferenz festgestellt, dass der aktuelle Betriebspunkt im positiven Korrelationsbereich liegt, liefert die Verbrennungsphasen-Berechnungseinheit 122c einen Befehlswert an die Verbrennungsphasen-Berechnungseinheit 122d, um den positiven Korrelationsbereich der Kalibrierkurve zu verwenden. Andererseits liefert die Verbrennungsphasen-Berechnungs-Mittel-Auswahleinheit 122c in einem Fall, in dem durch die Kartenreferenz bestimmt wird, dass der aktuelle Betriebspunkt in dem negativen Korrelationsbereich liegt, den Befehlswert an die Verbrennungsphasen-Berechnungseinheit 122d, um den negativen Korrelationsbereich der Kalibrierkurve zu verwenden.
• In der Speichereinheit 123 können für jeden Zylinder eine den Zylindern gemeinsame Motorzustand-Abschätzkarte und ein Offset-Wert (kann auch als Kennfeldkorrekturwert bezeichnet werden) von einem beliebigen Betriebspunkt der Motorzustand-Abschätzkarte gespeichert werden. Die Motorzustand-Abschätzkarte jedes Zylinders kann aus der grundlegenden Motorzustand-Abschätzkarte und dem Offset-Wert für jeden Zylinder ermittelt werden.
• (Drittes Beispiel)
• Als nächstes wird ein drittes Beispiel für die erste Auswahlmethode beschrieben.
• Wie in 20 dargestellt, kann die Motorzustand-Abschätzkarte eine Karte sein, in der der positive Korrelationsbereich und der negative Korrelationsbereich einer Ebene zugeordnet sind, in der eine Achse der Zündzeitpunkt und die andere Achse das Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist. Das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases wird durch das Ausgangssignal des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 27 ermittelt. Da die Verbrennungsgeschwindigkeit mit zunehmendem Luft-Kraftstoff-Verhältnis abnimmt, wird die Verbrennungsphase verzögert, ähnlich wie im Falle einer Erhöhung der EGR-Rate.
• (Viertes Beispiel)
• Außerdem wird ein viertes Beispiel für die erste Auswahlmethode beschrieben.
• Wie in 21 dargestellt, kann die Motorzustand-Abschätzkarte eine Karte sein, in der der positive Korrelationsbereich und der negative Korrelationsbereich einer Ebene zugeordnet sind, in der eine Achse der Zündzeitpunkt und die andere Achse ein Ventilüberlappungsbetrag ist. 22 und 23 veranschaulichen die Definition der Ventilüberlappung. In den 22 und 23 stellt die horizontale Achse den Kurbelwellenwinkel und die vertikale Achse die Hubbeträge des Ansaug- und des Auslassventils dar.
• 22 zeigt den Fall einer so genannten positiven Überlappung, bei der das Ansaugventil und das Auslassventil in der Nähe des oberen Totpunkts des Auspuffs gleichzeitig geöffnet sind. Im Falle der positiven Überlappung wird ein Zeitraum, in dem das Ansaugventil und das Auslassventil gleichzeitig geöffnet sind, als Überlappungszeitraum definiert. Im Falle der positiven Überschneidung steigt die EGR-Rate, da mehr EGR-Gas in den Zylinder strömt.
• 23 zeigt den Fall einer so genannten negativen Überlappung, bei der das Ansaugventil und das Auslassventil in der Nähe des oberen Totpunkts des Auspuffs gleichzeitig geschlossen sind. Im Fall der negativen Überlappung wird ein Zeitraum, in dem das Ansaugventil und das Auslassventil gleichzeitig geschlossen sind, als Überlappungszeitraum definiert. Da bei der negativen Überlappung das Gas (Restgas) nach der Verbrennung im Zylinder nicht abnimmt, steigt die EGR-Rate.
• Sowohl im Fall der positiven als auch im Fall der negativen Überlappung steigt mit zunehmender Ventilüberlappung die EGR-Rate im Zylinder der Brennkraftmaschine an. Daher ist in der Motorzustand-Abschätzkarte in 21 der positive Korrelationsbereich einer Seite zugeordnet, auf der der Zündzeitpunkt spät liegt und der Ventilüberschneidungsbetrag groß ist, und der negative Korrelationsbereich einer Seite zugeordnet, auf der der Zündzeitpunkt früh liegt und der Ventilüberschneidungsbetrag klein ist.
• Die Ventilüberschneidung wird durch einen variablen Ventilmechanismus eingestellt, der den Phasenwinkel des Ansaugventils und/oder des Auslassventils durch hydraulischen Druck, elektrische Energie oder ähnliches verändern kann.
• (Fünftes Beispiel)
• Ein Motor mit variablem Verdichtungsverhältnis, der in der Lage ist, das Verdichtungsverhältnis während des Betriebs der Brennkraftmaschine zu ändern, ist bekannt. Bei dem Motor mit variablem Verdichtungsverhältnis, wie er beispielsweise in 24 dargestellt ist, kann die Position des oberen Totpunkts des Kolbens 14 auch während des Betriebs durch einen Mechanismus 40 mit variablem Verdichtungsverhältnis unter Verwendung einer Exzenternocke 41 nach oben und unten verändert werden. Durch Einstellen der Drehposition des Exzenternockens 41, um die obere Totpunktposition des Kolbens 14 hoch einzustellen, verringert sich das Volumen der Brennkammer (Spaltvolumen) des Zylinders 13 am oberen Totpunkt des Kolbens, und das Verdichtungsverhältnis erhöht sich. Wenn der obere Totpunkt des Kolbens 14 niedrig eingestellt wird, vergrößert sich das Volumen (Spaltvolumen) der Brennkammer des Zylinders 13 im oberen Totpunkt des Kolbens und das Verdichtungsverhältnis nimmt ab.
• Bei einem solchen Motor mit variablem Verdichtungsverhältnis, wie er in 25 dargestellt ist, kann die Motorzustand-Abschätzkarte eine Karte sein, in der der positive Korrelationsbereich und der negative Korrelationsbereich einer Ebene zugeordnet sind, in der eine Achse der Zündzeitpunkt und die andere Achse die obere Totpunktlage des Kolbens 14 ist. Wird der obere Totpunkt des Kolbens 14 abgesenkt, sinkt die Temperatur des unverbrannten Gases in der Nähe des Zündzeitpunktes. Dadurch wird die Verbrennungsgeschwindigkeit verringert. Wenn der obere Totpunkt des Kolbens 14 abgesenkt wird, erhöht sich außerdem die EGR-Rate, da sich die Restgasmenge im Zylinder erhöht. Dadurch wird die Verbrennungsphase verzögert und gerät in den positiven Korrelationsbereich.
• Wird die obere Totpunktlage des Kolbens 14 vergrößert, steigt die Temperatur des unverbrannten Gases in der Nähe des Zündzeitpunktes. Dadurch erhöht sich die Verbrennungsgeschwindigkeit. Wird der obere Totpunkt des Kolbens 14 vergrößert, sinkt außerdem die EGR-Rate, weil die Restgasmenge im Zylinder abnimmt. Dadurch wird die Verbrennungsphase vorverlegt und gerät in den negativen Korrelationsbereich.
• Darüber hinaus kann die Motorzustand-Abschätzkarte eine Karte sein, in der der positive Korrelationsbereich und der negative Korrelationsbereich einem mehrdimensionalen Raum auf der Grundlage des Zündzeitpunkts und zwei oder mehr der EGR-Rate (EGR-Ventil-Öffnung), des Ventilüberschneidungsbetrags und der oberen Totpunktposition des Kolbens zugeordnet sind. Das heißt, die Motorzustand-Abschätzkarte kann auf eine Karte eingestellt werden, in der der positive Korrelationsbereich und der negative Korrelationsbereich einem Raum zugeordnet sind, der dreidimensionale oder mehr Informationen einschließlich mindestens des Zündzeitpunkts enthält. Zusätzlich zu den oben genannten Parametern kann der positive oder negative Korrelationsbereich mit Hilfe der Motorzustand-Abschätzkarte bestimmt werden, in der Parameter, die einen Einfluss auf die Verbrennungsphase haben, wie die Temperatur, die Luftfeuchtigkeit, die Drehgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine, eine Last (Drehmoment), ein Kraftstoffeinspritzzeitpunkt und Kraftstoffeigenschaften (z. B. Druck, Konzentration, Viskosität), als Bezugsachsen verwendet werden.
• Die Brennkraftmaschinen-Steuerungsvorrichtung (Steuerung 12) gemäß der ersten Ausführungsform umfasst, wie oben beschrieben, die Drehgeschwindigkeits-Berechnungseinheit (Drehgeschwindigkeits-Berechnungseinheit 122a), die die Kurbelwellen-Drehgeschwindigkeit (ω) der Brennkraftmaschine (Motor 1) berechnet, die Extremwertzeitpunkt-Berechnungseinheit (Extremwertzeitpunkt-Berechnungseinheit 122b), die den Extremwert-Zeitpunkt (θ_max) berechnet, bei dem die von der Drehgeschwindigkeits-Berechnungseinheit berechnete Kurbelwellen-Drehgeschwindigkeit zum Extremwert wird, die Verbrennungszustand-Berechnungseinrichtung-Auswahleinheit (Verbrennungszustand-Berechnungseinrichtung-Auswahleinheit 122c), die die Verbrennungszustand-Berechnungseinrichtung (Kalibrierkurven f1 und f2), um den Verbrennungszustand (z.B. die Verbrennungsphase von MFB 50) in der Brennkammer auf der Grundlage des Betriebszustands (Betriebszustand-Parameter) der Brennkraftmaschine, auswählt, und die Verbrennungszustand-Abschätzeinheit (Verbrennungsphasen-Berechnungseinheit 122d), die den Verbrennungszustand in der Brennkammer anhand des Extremwert-Zeitpunkts der Kurbelwellen-Drehgeschwindigkeit unter Verwendung der von der Verbrennungszustand-Berechnungseinrichtung-Auswahleinheit ausgewählten Verbrennungszustand-Berechnungseinrichtung abschätzt.
• Außerdem umfasst die Brennkraftmaschinen-Steuerungsvorrichtung (12) gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Motorsteuerungseinheit (122e), die die Brennkraftmaschine auf der Grundlage des Verbrennungszustands in der Brennkammer steuert, der von der Verbrennungsphasen-Berechnungseinheit (122d) geschätzt wird.
• Gemäß der vorliegenden Ausführungsform mit der obigen Konfiguration ist es selbst in einem Fall, in dem sich der Verbrennungszustand in der Brennkammer stark ändert (zum Beispiel in einem Fall, in dem die Verbrennungsphase stark fortgeschritten oder verzögert ist), möglich, den Verbrennungszustand in der Brennkammer genau abzuschätzen, indem die Verbrennungszustand-Berechnungseinrichtung verwendet wird, die auf der Grundlage des Betriebszustands der Brennkraftmaschine aus der Vielzahl der Stücke der Verbrennungszustand-Berechnungseinrichtung ausgewählt wird.
• Da die Schätzgenauigkeit des Verbrennungszustands in der Brennkammer verbessert wird, ist es möglich, die Brennkraftmaschine auf der Grundlage des Schätzergebnisses des Verbrennungszustands auch dann zu steuern, wenn sich der Verbrennungszustand in der Brennkammer stark ändert.
• In der Brennkraftmaschinen-Steuerungsvorrichtung (12) gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist die Verbrennungszustand-Berechnungseinrichtung-Auswahleinheit (122c) so konfiguriert, dass sie die Verbrennungszustand-Berechnungseinrichtung (Kalibrierkurven f1 und f2) unter Verwendung der Betriebszustand-Abschätzkarte auswählt, in der ein oder mehrere Parameter, die den Betriebszustand der Brennkraftmaschine (1) repräsentieren, zugeordnet sind.
• Konkret handelt es sich bei der Brennkraftmaschinen-Steuerungsvorrichtung (Steuerung 12) gemäß der vorliegenden Ausführungsform bei der Betriebszustand-Abschätzkarte um eine Karte (siehe 17), die sich zumindest auf den Zündzeitpunkt bezieht.
• Darüber hinaus ist in der Brennkraftmaschinen-Steuerungsvorrichtung (Steuerung 12) gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Betriebszustand-Abschätzkarte eine Karte (siehe 18), die sich zumindest auf den Zündzeitpunkt und die EGR-Rate oder den Zündzeitpunkt und die EGR-Ventil-Öffnung bezieht.
• Darüber hinaus ist in der Brennkraftmaschinen-Steuerungsvorrichtung (Steuerung 12) nach der vorliegenden Ausführungsform die Betriebszustand-Abschätzkarte eine Karte (siehe 20), die sich zumindest auf den Zündzeitpunkt und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Saugluft bezieht.
• Darüber hinaus ist in der Brennkraftmaschinen-Steuerungsvorrichtung (Steuerung 12) gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Betriebszustand-Abschätzkarte eine Karte (siehe 21), die sich zumindest auf den Zündzeitpunkt und die Ventilüberschneidungsbeträge des Saugventils und des Auslassventils (zum Zeitpunkt der positiven Überschneidung oder der negativen Überschneidung) bezieht.
• In der Brennkraftmaschinen-Steuerungsvorrichtung (Steuerung 12) nach der vorliegenden Ausführungsform ist die Betriebszustand-Abschätzkarte eine Karte (siehe 25), die sich mindestens auf den Zündzeitpunkt und die Höhe des oberen Totpunkts des Kolbens bezieht.
• <Zweite Ausführungsform>
• Als zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend ein zweites Auswahlverfahren beschrieben, bei dem die Verbrennungsphasen-Berechnungsmittel-Auswahleinheit 122c der Steuerung 12 das Verbrennungsphasen-Berechnungsmittel auswählt, und zwar unter Bezugnahme auf 26 bis 29.
• (Erstes Beispiel)
• Die obere Seite von 26 veranschaulicht eine Differenz in der Kurbelwellen-Drehgeschwindigkeit ω vor und nach dem oberen Totpunkt der Kompression (θ = 0°) und den Differenzwert dω)/dθ zwischen einem Fall, in dem die Verbrennungsphase im positiven Korrelationsbereich liegt, und einem Fall, in dem die Verbrennungsphase im negativen Korrelationsbereich liegt. Die untere Seite von 26 zeigt den Differenzwert dω)/dθ der auf der oberen Seite von 26 dargestellten Drehgeschwindigkeit ω. Auf der Oberseite und der Unterseite von 26 stellen eine durchgezogene Linie und eine kurz gestrichelte Linie positive Korrelationsbereiche dar, und eine lange gestrichelte Linie stellt einen positiven Korrelationsbereich dar.
• Wie in der oberen Seite von 26 dargestellt, ist die Drehgeschwindigkeit ω im negativen Korrelationsbereich in der Nähe des oberen Totpunkts der Kompression aufgrund der Erzeugung des negativen Drehmoments im Kompressionshub (vor 0°) stark reduziert. Daher ist im negativen Korrelationsbereich die Differenz Δω (Schwankungsbereich) zwischen dem Maximalwert der Drehgeschwindigkeit ω im Expansionshub (nach 0°) und dem Minimalwert der Drehgeschwindigkeit ω in der Nähe des oberen Kompressionstotpunkts größer als Δω im positiven Korrelationsbereich.
• So berechnet die Verbrennungsphasenberechnungs-Mittel-Auswahleinheit 122c die Fluktuationsbreite Δω der Drehgeschwindigkeit ω und vergleicht die Fluktuationsbreite Δω mit einem vorgegebenen Schwellenwert. Wie in 27 dargestellt, kann die Verbrennungsphasenberechnungs-Mittel-Auswahleinheit 122c feststellen, dass die Verbrennungsphase im positiven Korrelationsbereich liegt, wenn der Schwankungsbereich Δω der Drehgeschwindigkeit ω kleiner als der Schwellenwert ist. Die Verbrennungsphasen-Berechnungsmittel-Auswahleinheit 122c kann feststellen, dass die Verbrennungsphase im negativen Korrelationsbereich liegt, wenn die Fluktuationsbreite Δω der Drehgeschwindigkeit ω gleich oder größer als der Schwellenwert ist.
• (Zweites Beispiel)
• Wie auf der unteren Seite von 26 dargestellt, wird der Maximalwert des Differenzwertes dω/dθ der Drehgeschwindigkeit ω im negativen Korrelationsbereich größer als der Maximalwert des Differenzwertes dω/dθ der Drehgeschwindigkeit ω im positiven Korrelationsbereich aufgrund der Zunahme des Schwankungsbereichs Δω der Drehgeschwindigkeit ω.
• Wie auf der oberen Seite von 26 dargestellt, tritt im negativen Korrelationsbereich der Wendepunkt in der Drehgeschwindigkeitsänderung in der Nähe des oberen Totpunkts der Kompression aufgrund der Erzeugung des negativen Drehmoments im Kompressionshub auf. Daher ist, wie auf der unteren Seite von 26 dargestellt, im negativen Korrelationsbereich der Absolutwert des Minimalwerts des Differenzwerts dω/dθ der Drehgeschwindigkeit ω in der Nähe des oberen Kompressionstotpunkts größer als der Absolutwert des Minimalwerts des Differenzwerts dω/dθ im positiven Korrelationsbereich.
• So berechnet die Verbrennungsphasenberechnungs-Mittel-Auswahleinheit 122c den Maximalwert des Differenzwerts dω/dθ der Drehgeschwindigkeit ω und vergleicht den Maximalwert des Differenzwerts dω/dθ mit einem vorgegebenen Schwellenwert. Wie in 28 dargestellt, kann die Verbrennungsphasenberechnungs-Mittel-Auswahleinheit 122c feststellen, dass die Verbrennungsphase im positiven Korrelationsbereich liegt, wenn der Maximalwert des Differenzwertes dω/dθ der Drehgeschwindigkeit ω kleiner als der Schwellenwert ist. Die Verbrennungsphasen-Berechnungsmittel-Auswahleinheit 122c kann feststellen, dass die Verbrennungsphase im negativen Korrelationsbereich liegt, wenn der Maximalwert des Differenzwerts dω/dθ der Drehgeschwindigkeit ω gleich oder größer als der Schwellenwert ist ((1) im zweiten Beispiel).
• Darüber hinaus berechnet die Verbrennungsphasenberechnungsmittel-Auswahleinheit 122c den Absolutwert |dω/dθ| des Minimalwertes des Differenzwertes dω)/dθ der Drehgeschwindigkeit ω und vergleicht den Absolutwert |dω/dθ| des Minimalwertes des Differenzwertes dω/dθ mit einem vorgegebenen Schwellenwert. Wie in 29 dargestellt, kann die Verbrennungsphasenberechnungs-Mittel-Auswahleinheit 122c in einem Fall, in dem der Absolutwert |dω/dθ| des Minimalwerts des Differenzwerts dω/dθ der Drehgeschwindigkeit ω kleiner als der Schwellenwert ist, feststellen, dass die Verbrennungsphase im positiven Korrelationsbereich liegt. Darüber hinaus kann die Verbrennungsphasenberechnungs-Mittel-Auswahleinheit 122c in einem Fall, in dem der Absolutwert |dω/dθ| des Minimalwerts des Differenzwerts dω/dθ der Drehgeschwindigkeit ω gleich oder größer als der Schwellenwert ist, bestimmen, dass die Verbrennungsphase im negativen Korrelationsbereich liegt ((2) im zweiten Beispiel).
• Die Schwellenwerte werden in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine geändert, so dass es möglich ist, den positiven Korrelationsbereich und den negativen Korrelationsbereich genauer zu bestimmen. Wird die Brennkraftmaschine beispielsweise mit einem hohen Drehmoment, einer niedrigen Drehgeschwindigkeit, einem hohen Verdichtungsverhältnis oder einer hohen Temperatur betrieben, nimmt die Schwankung der Drehgeschwindigkeit ω im Zyklus zu. Daher ist es wünschenswert, den Schwellenwert für den Schwankungsbereich Δω der Drehgeschwindigkeit ω oder den Schwellenwert für den Absolutwert des Minimalwerts oder des Maximalwerts des Differenzwerts dω/dθ der Drehgeschwindigkeit ω weiter zu erhöhen, wenn das Drehmoment höher wird, die Drehgeschwindigkeit niedriger wird, das Verdichtungsverhältnis höher wird oder die Lufttemperatur höher wird. Ein geeigneter Schwellenwert unter den gegebenen Bedingungen kann im Voraus durch einen Verbrennungsversuch, eine Kalibrierung oder Ähnliches ermittelt und in der Speichereinheit 123 oder Ähnlichem gespeichert werden.
• Wie oben beschrieben, ist in der Brennkraftmaschinen-Steuerungsvorrichtung (12) gemäß der zweiten Ausführungsform wie oben beschrieben, in der Brennkraftmaschinen-Steuerungsvorrichtung 12 gemäß der zweiten Ausführungsform die Verbrennungszustand-Berechnungseinrichtung-Auswahleinheit (Verbrennungsphasen-Berechnungsmittel-Auswahleinheit 122c) so konfiguriert ist, dass sie die Verbrennungszustand-Berechnungseinrichtung (Kalibrierkurven f1 und f2) basierend auf dem Betrag des Schwankungsbereichs (Δω) der Kurbelwellen-Drehgeschwindigkeit (ω) vor und nach dem oberen Kompressionstotpunkt auswählt.
• Darüber hinaus ist in der Brennkraftmaschinen-Steuerungsvorrichtung (Steuerung 12) gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Verbrennungszustand-Berechnungseinrichtung-Auswahleinheit (Brennphasen-Berechnungsmittel-Auswahleinheit 122c) so konfiguriert ist, dass sie die Verbrennungszustand-Berechnungseinrichtung (Kalibrierkurven f1 und f2) auf der Grundlage des Betrags (|dω/dθ|) des Minimalwerts oder des Maximalwerts des Differenzwerts der Kurbelwellen-Drehgeschwindigkeit (ω) innerhalb eines vorbestimmten Bereichs vom oberen Kompressionstotpunkt auswählt.
• <Dritte Ausführungsform>
• Im Folgenden wird ein drittes Auswahlverfahren, bei dem die Verbrennungsphasen-Berechnungsmittel-Auswahleinheit 122c der Steuerung 12 das Verbrennungsphasen-Berechnungsmittel auswählt, unter Bezugnahme auf die 30 bis 34 als eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
• (Erstes Beispiel)
• 30 zeigt den Druckunterschied im Zylinder vor und nach dem oberen Totpunkt der Verdichtung (θ = 0°) zwischen dem Fall, in dem die Verbrennungsphase im positiven Korrelationsbereich liegt, und dem Fall, in dem die Verbrennungsphase im negativen Korrelationsbereich liegt. zeigt ein Beispiel für den Druckverlauf im Zylinder, wenn der Verbrennungsmassenanteil (MFB) 50 % beträgt. Der Druck im Zylinder wird durch ein Ausgangssignal eines Drucksensors (nicht dargestellt) im Zylinder ermittelt.
• Im negativen Korrelationsbereich (gestrichelte Linie) ist die Verbrennungsphase (Position des MFB 50) vorgeschoben. Dadurch wird der Maximalwert des Zylinderinnendrucks in der Nähe des oberen Totpunkts der Verdichtung höher als der Maximalwert des Zylinderinnendrucks im positiven Korrelationsbereich (durchgezogene Linie) aufgrund der im Verdichtungstakt (vor 0°) erzeugten Verbrennungswärme. Somit kann die Verbrennungsphasenberechnungs-Mittel-Auswahleinheit 122c den positiven Korrelationsbereich und den negativen Korrelationsbereich aus dem Maximalwert des Zylinderinnendrucks bestimmen. Beispielsweise wird im Voraus ein Schwellenwert festgelegt, und in einem Fall, in dem der Maximalwert des Zylinderinnendrucks kleiner als der Schwellenwert ist, kann die Verbrennungsphasenberechnungs-Mittel-Auswahleinheit 122c bestimmen, dass die Verbrennungsphase im positiven Korrelationsbereich liegt. In einem Fall, in dem der Maximalwert des Zylinderinnendrucks gleich oder größer als der Schwellenwert ist, kann die Verbrennungsphasenberechnungs-Mittel-Auswahleinheit 122c bestimmen, dass sich die Verbrennungsphase im negativen Korrelationsbereich befindet.
• (Zweites Beispiel)
• 31 zeigt ein Beispiel für die zeitliche Änderung der Spannung einer Zündspule in der Nähe des Zündzeitpunktes. Der Motor 1 enthält eine Primärspule, an die ein Primärstrom aus einer Batterie auf der Grundlage eines Steuersignals der Steuerung 12 angelegt wird, und eine Sekundärspule, die mit einer Elektrode der Zündkerze 17 verbunden ist. Tritt in der Primärspule eine magnetische Flussänderung auf, wird durch Selbstinduktion eine Primärspannung (Zündprimärspulenspannung) und durch gegenseitige Induktion in der Sekundärspule eine hohe, einem Windungszahlenverhältnis entsprechende Sekundärspannung erzeugt. Die Sekundärspannung liegt an der Elektrode der Zündkerze 17 an, und an der Elektrode kommt es zu einer Funkenentladung.
• Die Spannung der Zündprimärspule steigt von einem vorbestimmten Spannungswert am Zündzeitpunkt ti rasch an, fällt nach Erreichen des Maximalwertes Vmax rasch ab und nähert sich dann allmählich dem vorbestimmten Spannungswert am Zündzeitpunkt ti (Zündzeitpunkt). Eine Zündentladungsperiode T ist ein Zeitraum, in dem die Spannung der Zündprimärspule nach dem Zündzeitpunkt ti ansteigt und auf einen vorbestimmten Spannungswert abfällt. Darüber hinaus wird die Spannung der Zündprimärspule durch den Maximalwert Vmax der Zündprimärspulenspannung oder den Mittelwert der Zündprimärspulenspannung in der Zündentladungsperiode T dargestellt.
• Die Zündentladungsdauer T der Zündkerze 17 hängt vom Zylinderinnendruck ab, und je höher der Zylinderinnendruck während der Entladung ist, desto kürzer ist die Zündentladungsdauer. Darüber hinaus hängt die Spannung der Zündspule, die die Zündkerze 17 zur Funkenentladung veranlasst, vom Zylinderinnendruck ab, und je höher der Zylinderinnendruck während der Entladung ist, desto höher ist die Spannung der Zündspule.
• Daher kann, wie in 32 dargestellt, die Verbrennungsphasen-Berechnungsmittel-Auswahleinheit 122c bestimmen, dass die Verbrennungsphase im negativen Korrelationsbereich liegt, wenn die Zündentladungsperiode T kürzer als ein vorbestimmter Schwellenwert ist, und kann bestimmen, dass die Verbrennungsphase im positiven Korrelationsbereich liegt, wenn die Zündentladungsperiode T gleich oder länger als der vorbestimmte Schwellenwert ist.
• (Drittes Beispiel)
• Darüber hinaus kann die Verbrennungsphasenberechnungsmittel-Auswahleinheit 122c, wie in 33 dargestellt, bestimmen, dass die Verbrennungsphase im positiven Korrelationsbereich liegt, wenn die Spannung der Zündprimärspule niedriger als ein vorbestimmter Schwellenwert ist, und kann bestimmen, dass die Verbrennungsphase im negativen Korrelationsbereich liegt, wenn die Spannung der Zündprimärspule gleich oder höher als der vorbestimmte Schwellenwert ist.
• Durch Veränderung der Schwellenwerte für die Zündentladungsdauer T und die Spannung der Zündprimärspule in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Motors 1 lassen sich der positive Korrelationsbereich und der negative Korrelationsbereich genauer bestimmen. Steigt beispielsweise die Motorlast (Drehmoment), der Ansaugluftdruck oder die Ansauglufttemperatur, so steigt der Maximalwert des Zylinderinnendrucks weiter an. Daher ist es, wie in 34 dargestellt, wünschenswert, den Schwellenwert für die Zündentladungsdauer T und den Schwellenwert für die Zündprimärspulenspannung in Abhängigkeit von der Motorlast (Drehmoment), dem Ansaugluftdruck oder der Ansauglufttemperatur zu ändern. Wenn beispielsweise die Motorlast (Drehmoment), der Ansaugluftdruck oder die Ansauglufttemperatur höher wird, wird der Schwellenwert für die Zündentladungsdauer verringert und der Schwellenwert für die Spannung der Zündprimärspule wird erhöht. Der Ansaugluftdruck und die Ansauglufttemperatur werden aus den Ausgangssignalen eines Drucksensors und eines Temperatursensors (nicht abgebildet) ermittelt, die an der Ansaugöffnung 21 vorgesehen sind.
• Wie oben beschrieben, ist in der Brennkraftmaschinen-Steuerungsvorrichtung (12) gemäß der dritten Ausführungsform die Verbrennungszustand-Berechnungseinrichtung-Auswahleinheit (122c) so konfiguriert, dass sie die Verbrennungszustand-Berechnungseinrichtung (Kalibrierkurven f1 und f2) basierend auf dem Maximalwert des Drucks im Zylinder auswählt.
• In der Brennkraftmaschinen-Steuerungsvorrichtung (12) gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist die Verbrennungszustand-Berechnungseinrichtung-Auswahleinheit (122c) so konfiguriert, dass sie die Verbrennungszustand-Berechnungseinrichtung (Kalibrierkurven f1 und f2) in Abhängigkeit von der Länge der Zündentladungsperiode auswählt.
• In der Brennkraftmaschinen-Steuerungsvorrichtung (12) gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist die Verbrennungszustand-Berechnungseinrichtung-Auswahleinheit (122c) so konfiguriert, dass sie die Verbrennungszustand-Berechnungseinrichtung (Kalibrierkurven f1 und f2) anhand des Betrags der Zündspulenspannung auswählt.
• <Vorteilhafte Auswirkungen der Erfindung>
• Gemäß der ersten bis dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es möglich, den Verbrennungszustand (Verbrennungsphase) unter Verwendung der Information der Kurbelwellen-Drehgeschwindigkeit über einen weiten Betriebsbereich (z.B. mehrere Zyklen) der Brennkraftmaschine genau abzuschätzen. Dadurch ist es möglich, auch im instationären Betriebszustand, in dem sich die Last (Drehmoment) und die Drehgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine innerhalb eines kurzen Zeitraums ändern, die Brennkraftmaschine auf der Grundlage der geschätzten Verbrennungsphase zu steuern. Beispielsweise steuert die Motorsteuerungseinheit 122e den Zündzeitpunkt, den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt, den Öffnungs- /Schließzeitpunkt des Ansaugventils und/oder des Auslassventils durch den variablen Ventilmechanismus, das Verdichtungsverhältnis durch den variablen Verdichtungsverhältnismechanismus, die Öffnung der Drosselklappe, die EGR-Ventil-Öffnung, eine Wastegate-Ventilöffnung eines Kompressors (nicht abgebildet) und dergleichen, so dass die Verbrennungsphase einen geeigneten Wert annimmt.
• Darüber hinaus wird bei einem Generator-Motor, der an einem Hybridfahrzeug montiert ist, ein Feldstrom o.ä. eines Generators z.B. auch durch die Motorsteuerungseinheit 122e gesteuert, so dass die Verbrennungsphase einen geeigneten Wert annimmt. Dadurch ist es möglich, die Kraftstoffeffizienz während des transienten Betriebs zu verbessern und die Emissionsmengen von Ruß, unverbranntem Kohlenwasserstoff, NOx, CO und dergleichen zu reduzieren.
• <Andere>
• Darüber hinaus ist zu beachten, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist, und es versteht sich von selbst, dass verschiedene andere Anwendungsbeispiele und Abwandlungsbeispiele herangezogen werden können, solange von dem in den Ansprüchen beschriebenen Grundgedanken der vorliegenden Erfindung nicht abgewichen wird.
• Zum Beispiel beschreibt jede der oben beschriebenen Ausführungsformen die Konfigurationen der Steuerung 12 im Detail und konkret, um die vorliegende Erfindung in einer leicht verständlichen Weise zu erklären, und sie sind nicht notwendigerweise auf diejenigen mit allen beschriebenen Komponenten beschränkt. Darüber hinaus kann ein Teil der Konfiguration einer Ausführungsform durch eine Komponente einer anderen Ausführungsform ersetzt werden. Ferner kann die Konfiguration einer Ausführungsform der Konfiguration einer anderen Ausführungsform hinzugefügt werden. Was einen Teil der Konfiguration in den Ausführungsformen betrifft, so können auch andere Komponenten hinzugefügt, ersetzt und gelöscht werden.
• Einige oder alle Konfigurationen, Funktionen, Verarbeitungseinheiten usw. können in Hardware realisiert werden, indem sie z. B. mit einem integrierten Schaltkreis entworfen werden. Als Hardware kann ein Field Programmable Gate Array (FPGA), ein anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreis (ASIC) oder Ähnliches verwendet werden.
• Bezugszeichenliste

1

Motor

10

Klopfsensor

11

Kurbelwellenwinkelsensor

12

Steuerung

17

Zündkerze

20

Drosselklappe

26

Zeitgeberrotor

28

EGR-Leitung

29

EGR-Ventil

30

Kurbelwelle

121

Eingabe/Ausgabe-Einheit

122

Steuerungseinheit

122a

Drehgeschwindigkeits-Berechnungseinheit

122b

Extremwertzeitpunkt-Berechnungseinheit

122c

Verbrennungszustand-Berechnungseinrichtung-Auswahleinheit

122d

Verbrennungsphasen-Berechnungseinheit

122e

Motorsteuerungseinheit

123

Speichereinheit

f1, f2

Kalibrierkurve

• 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 2017150393 A [0004]

Claims (16)

1. Brennkraftmaschinen-Steuerungsvorrichtung mit: einer Drehgeschwindigkeits-Berechnungseinheit, die eine Kurbelwellen-Drehgeschwindigkeit einer Brennkraftmaschine berechnet; einer Extremwertzeitpunkt-Berechnungseinheit, die einen Extremwert-Zeitpunkt berechnet, bei dem die von der Drehgeschwindigkeits-Berechnungseinheit berechnete Kurbelwellen-Drehgeschwindigkeit zu einem Extremwert wird; einer Verbrennungszustand-Berechnungseinrichtung-Auswahleinheit, die eine Verbrennungszustand-Berechnungseinrichtung zur Berechnung eines Verbrennungszustands in einer Brennkammer auf der Grundlage eines Betriebszustands der Brennkraftmaschine auswählt; und einer Verbrennungszustand-Abschätzeinheit, die den Verbrennungszustand in der Brennkammer ab dem Extremwert-Zeitpunkt der Kurbelwellen-Drehgeschwindigkeit unter Verwendung der von der Verbrennungszustand-Berechnungseinrichtung-Auswahleinheit ausgewählten Verbrennungszustand-Berechnungseinrichtung schätzt.
2. Brennkraftmaschinen-Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungszustand-Berechnungseinrichtung-Auswahleinheit die Verbrennungszustand-Berechnungseinrichtung unter Verwendung einer Betriebszustand-Abschätzkarte auswählt, in der ein oder mehrere Parameter, die den Betriebszustand der Brennkraftmaschine repräsentieren, zugeordnet sind.
3. Brennkraftmaschinen-Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebszustand-Abschätzkarte eine Karte ist, die als Referenz mindestens einen Zündzeitpunkt verwendet.
4. Brennkraftmaschinen-Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebszustands-Abschätzkarte eine Karte ist, die als Referenz mindestens einen Zündzeitpunkt und eine EGR-Rate oder einen Zündzeitpunkt und eine EGR-Ventil-Öffnung verwendet.
5. Brennkraftmaschinen-Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebszustands-Abschätzkarte eine Karte ist, die als Referenz mindestens einen Zündzeitpunkt und ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis beim Ansaugen verwendet.
6. Brennkraftmaschinen-Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebszustands-Abschätzkarte eine Karte ist, die als Referenz mindestens einen Zündzeitpunkt und Ventilüberschneidungen eines Saugventils und eines Auslassventils verwendet.
7. Brennkraftmaschinen-Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebszustands-Abschätzkarte eine Karte ist, die als Referenz mindestens einen Zündzeitpunkt und eine Höhe eines oberen Totpunktes des Kolbens verwendet.
8. Brennkraftmaschinen-Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungszustands-Berechnungseinrichtung-Auswahleinheit die Verbrennungszustands-Berechnungseinrichtung anhand eines Betrages einer Fluktuationsbreite der Kurbelwellen-Drehgeschwindigkeit vor und nach einem Kompressionstotpunkt auswählt.
9. Brennkraftmaschinen-Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungszustands-Berechnungseinrichtung-Auswahleinheit die Verbrennungszustands-Berechnungseinrichtung auf der Grundlage eines Betrags eines Minimalwerts oder eines Maximalwerts eines Differenzwerts der Kurbelwellen-Drehgeschwindigkeit innerhalb eines vorgegebenen Bereichs von einem oberen Kompressionstotpunkt auswählt.
10. Brennkraftmaschinen-Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Verbrennungszustand-Berechnungseinrichtung-Auswahleinheit die Verbrennungszustand-Berechnungseinrichtung auf der Grundlage eines maximalen Druckwerts in einem Zylinder auswählt.
11. Brennkraftmaschinen-Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungszustands-Berechnungseinrichtung-Auswahleinheit die Verbrennungszustands-Berechnungseinrichtung nach der Länge einer Zündentladungsperiode auswählt.
12. Brennkraftmaschinen-Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Verbrennungszustand-Berechnungseinrichtung-Auswahleinheit die Verbrennungszustand-Berechnungseinrichtung auf der Grundlage eines Betrags einer Zündspulenspannung auswählt.
13. Brennkraftmaschinen-Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Extremwertzeitpunkt-Berechnungseinheit teilt eine Periode von einem Zyklus eines Zeitreihenwertes der Kurbelwellen-Drehgeschwindigkeit durch die Anzahl der Zylinder in der Brennkraftmaschine, um einen Kurbelwellenwinkel einzuschließen, der einem oberen Kompressionstotpunkt jedes Zylinders entspricht, weist einen Zeitreihenwert der Kurbelwellen-Drehgeschwindigkeit im geteilten Zeitraum als Zeitreihenwert der Kurbelwellen-Drehgeschwindigkeit im entsprechenden Zylinder zu, die Zeitreihendaten des jedem Zylinder zugeordneten Zeitreihenwerts der Kurbelwellen-Drehgeschwindigkeit in Zeitreihendaten auf der Grundlage des Kurbelwellenwinkels umwandelt, der dem oberen Kompressionstotpunkt jedes Zylinders entspricht, und berechnet den Extremwert-Zeitpunkt der Kurbelwellen-Drehgeschwindigkeit jedes Zylinders aus dem jedem Zylinder zugeordneten Zeitreihenwert der Kurbelwellen-Drehgeschwindigkeit, nachdem die Zeitreihendaten für jeden Zylinder umgerechnet wurden.
14. Brennkraftmaschinen-Steuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungszustand-Berechnungseinrichtung ist ein erstes Korrelationsmerkmal und ein zweites Korrelationsmerkmal, das erste Korrelationsmerkmal, bei dem eine Verbrennungsphase, die den Verbrennungszustand darstellt, und ein Extremwert-Zeitpunkt der Kurbelwellen-Drehgeschwindigkeit eine positive Korrelation aufweisen, und das zweite Korrelationsmerkmal, bei dem die Verbrennungsphase, die den Verbrennungszustand repräsentiert, und der Extremwert-Zeitpunkt der Kurbelwellen-Drehgeschwindigkeit eine negative Korrelation aufweisen.
15. Brennkraftmaschinen-Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungszustand-Berechnungseinrichtung eine Korrelationskennwertgleichung oder eine Referenztabelle ist, die auf dem ersten Korrelationskennwert und dem zweiten Korrelationskennwert basiert, wobei die Korrelationskennwertgleichung oder die Referenztabelle für jeden Zylinder einer Mehrzahl von Zylindern in der Brennkraftmaschine eingestellt wird, und schaltet die Verbrennungszustand-Berechnungseinrichtung-Auswahleinheit um oder korrigiert die Korrelationskennwertgleichung oder die Referenztabelle entsprechend dem Zylinder, für den der Verbrennungszustand berechnet wird.
16. Die Brennkraftmaschinen-Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1 umfasst ferner eine Motorsteuerungseinheit, die die Brennkraftmaschine auf der Grundlage des Verbrennungszustands in der Brennkammer steuert, der von der Verbrennungszustand-Abschätzeinheit geschätzt wird.

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