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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erfassen eines
Zylinderinnendrucks eines Motors, und insbesondere betrifft sie
eine Vorrichtung zum genaueren Erfassen eines Zylinderinnendrucks
durch Korrektur einer Drift des Zylinderinnendrucks.
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Herkömmlich ist
ein Zylinderinnendrucksensor in einem Zylinder eines Motors vorgesehen,
um einen Druck innerhalb des Zylinders zu erfassen (dieser Druck
wird nachfolgend als Zylinderinnendruck bezeichnet). Der mit einem
solchen Sensor erfasste Zylinderinnendruck wird bei verschiedenen
Steuerungen für
den Motor verwendet.
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Als
Zylinderinnendrucksensor ist ein Sensor bekannt, der ein piezoelektrisches
Element verwendet. Dieser Sensor erfasst die Änderungsrate des Zylinderinnendrucks.
Wie in 31 gezeigt, wird die Änderungsrate
des vom Zylinderinnendrucksensor 500 erfassten Zylinderinnendrucks
typischerweise mit einer Integrierschaltung 501 integriert.
Ein Ausgangssignal der Integrierschaltung 501 wird als
der Zylinderinnendruck verwendet.
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Allgemein
gibt es, wenn das piezoelektrische Element verwendet wird, eine
Hysteresecharakteristik in einer Beziehung zwischen einer Änderung
im tatsächlichen
Zylinderinnendruck und eines Ausgangssignals des Zylinderinnendrucksensors.
Ferner erhöht
sich das Ausgangssignal des Zylinderinnendrucksensors, wenn die
Temperatur des piezoelektrischen Elements zunimmt. Wenn ein solcher
Zylinderinnendrucksensor an dem Motor angebracht wird, treten aufgrund
der Wärmeerzeugung
des Motors in dem Ausgangssignal des Zylinderinnendrucksensors Schwankungen
auf. Im Ergebnis tritt in dem von der Integrierschaltung erzeugten
Wellenverlauf des Zylinderinnendrucks eine "Abweichung" (oder "Drift") auf, wie in 32 gezeigt.
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Wenn
eine solche Drift auftritt, kann es schwierig sein, den Zylinderinnendruck
genau zu erfassen. Das Ausgangssignal des Zylinderinnendrucksensors
wird zur nachfolgenden Computerverarbeitung typischerweise von analog
zu digital umgewandelt (A/D-Wandlung). Wenn im Ausgangssignal des
Zylinderinnendrucksensors eine Driftkomponente enthalten ist, könnte eine
Korrelation zwischen dem analogen Wert des Ausgangssignals des Zylinderinnendrucksensors
und dem durch A/D-Wandlung erhaltenen digitalen Wert verloren gehen.
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Die
japanische Patentschrift Nr. H07-280686 offenbart eine Technik,
um eine Integrierschaltung rückzusetzen,
um eine solche Drift zu korrigieren. In Bezug auf 33 wird
ein Schaltelement 512 mit einer vorbestimmten Zeitgebung
bei jedem Verbrennungszyklus des Motors geschlossen. Wenn das Schaltelement
geschlossen ist, dann wird die Potenzialdifferenz (Spannung) über einem
Kondensator 513 zu null. Ein Ausgangssignal eines Operationsverstärkers 514 wird
auf einen Referenzwert rückgesetzt.
In Antwort auf einen solchen Rücksetzvorgang
wird eine Drift beseitigt.
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34 zeigt
den von der Integrierschaltung erzeugten Wellenverlauf des Zylinderinnendrucks,
wenn der oben beschriebene Rücksetzvorgang
durchgeführt
wird. Der Rücksetzvorgang
wird zur Zeit t1, t2, t3, t4 und t5 durchgeführt. Es ist ersichtlich, dass
der durch einen solchen Rücksetzvorgang
bewirkte Wellenverlauf 515 dem Wellenverlauf des Zylinderinnendrucks überlagert
wird. Im Ergebnis erscheinen diskontinuierliche Frequenzcharakteristiken
in dem Zylinderinnendruckwellenverlauf um den Rücksetzvorgang herum. Aufgrund dieser
diskontinuierlichen Frequenzcharakteristiken könnte eine ungewünschte Frequenzkomponente
in der nachfolgenden Computerverarbeitung eingeführt werden, die den Zylinderinnendruck
verwenden. Dies könnte die
Genauigkeit der Regelung des Motors reduzieren. Selbst wenn ein
solcher Rücksetzvorgang
durchgeführt wird,
nimmt eine Drift zwischen den Rücksetzvorgängen zu
(d.h. während
eines Verbrennungszyklus).
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Daher
besteht Bedarf nach einer Vorrichtung und einem Verfahren zum Verhindern,
dass in dem Zylinderinnendruck eine Drift auftritt, ohne einen solchen
Rücksetzvorgang
durchzuführen.
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Die
JP-A-07 280 686 offenbart eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und
4.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung umfasst eine Zylinderinnendruckerfassungsvorrichtung einen
Zylinderinnendrucksensor zum Ausgaben eines Signals, das eine Änderungsrate
eines Zylinderinnendrucks eines Motors anzeigt, sowie eine Steuereinheit.
Die Steuereinheit ist so konfiguriert, dass sie das Signal integriert,
um den Zylinderinnendruck zu bestimmen, und den Zylinderinnendruck
mit einem Driftkorrekturterm korrigiert, wobei der Driftkorrekturterm
eine Drift in dem Zylinderinnendruck beseitigt.
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Gemäß Anspruch
1 ist die Steuereinheit konfiguriert zum Abtasten des durch das
Integral bestimmten Zylinderinnendrucks in einem ersten Zyklus;
Bestimmen eines Driftbetrags auf der Basis des abgetasteten Zylinderinnendrucks;
Abtasten des Driftbetrags in einem zweiten Zyklus, der kürzer ist
als der erste Zyklus; Aufmitteln des abgetasteten Driftbetrags zur
Bestimmung des Driftkorrekturterms; und Subtrahieren des Driftkorrekturterms
von dem durch das Integral bestimmten Zylinderinnendrucks zur Bestimmung
des korrigierten Zylinderinnendrucks.
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Anspruch
7 definiert ein entsprechendes Verfahren.
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Der
Driftbetrag kann bestimmt werden, indem von dem abgetasteten Zylinderinnendruck
ein Referenzwert subtrahiert wird. Der erste Zyklus kann ein Zyklus
sein, in dem ein Ansaugtakt eines Verbrennungszyklus des Motors
durchgeführt
wird.
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Gemäß Anspruch
4 ist die Steuereinheit konfiguriert zum Abtasten des korrigierten
Zylinderinnendrucks in einem ersten Zyklus; Bestimmen eines Driftbetrags
auf der Basis des abgetasteten korrigierten Zylinderinnendrucks;
Abtasten des Driftbetrags in einem zweiten Zyklus, der kürzer ist
als der erste Zyklus; Aufmitteln des abgetasteten Driftbetrags;
Bestimmen des Driftkorrekturterms, um zu bewirken, dass der aufgemittelte
Driftbetrag auf null konvergiert; und Rückkoppeln des Driftkorrekturterms
derart, dass die Korrektur mit dem Driftkorrekturterm ausgeführt wird.
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Anspruch
10 definiert ein entsprechendes Verfahren.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird verhindert, dass in dem Wellenverlauf des Zylinderinnendrucks
diskontinuierliche Frequenzcharakteristiken auftreten, weil eine
Driftkomponente beseitigt werden kann, ohne einen Rücksetzvorgang
durchzuführen.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine Drift in einem vorbestimmten Zeitintervall von
dem Zylinderinnendruck, der auf der Basis der Ausgabe des Zylinderinnendrucksensors
bestimmt ist, beseitigt. Durch Verwendung des Zylinderinnendrucks,
von dem eine Drift beseitigt worden ist, kann eine Korrelation zwischen dem
analogen Wert des Ausgangssignals des Zylinderinnendrucksensors
und dem digitalen Wert, der durch A/D-Wandlung des Ausgangssignals
des Zylinderinnendrucksensors erhalten ist, beibehalten werden.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein Driftkorrekturterm in einem zweiten Zyklus bestimmt,
der kürzer
ist als der erste Zyklus, in dem der Zylinderinnendruck bestimmt
wird. Da eine Drift von dem Zylinderinnendruck in einem solchen
kürzeren
Zyklus beseitigt wird, wird verhindert, dass eine Drift in dem Zylinderinnendruck über den
ersten Zyklus hinweg zunimmt.
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KURZBSCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein Blockdiagramm eines Motors und seiner Steuereinheit gemäß einer
Ausführung
der vorliegenden Erfindung.
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2 zeigt
eine beispielhafte Befestigung eines Zylinderinnendrucksensors gemäß einer
Ausführung der
vorliegenden Erfindung.
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3 zeigt
schematisch (a) ein Ausgangssignal eines Zylinderinnendrucksensors,
(b) einen Wellenverlauf eines Zylinderinnendrucks, der eine Drift
enthält,
und (c) einen Wellenverlauf eines Zylinderinnendrucks, von dem die
Drift gemäß einer
Ausführung
der vorliegenden Erfindung beseitigt worden ist.
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4 ist
ein Blockdiagramm einer Zylinderinnendruckerfassungsvorrichtung
gemäß einer
Ausführung der
vorliegenden Erfindung.
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5 ist
ein Blockdiagramm eines Beispiels einer Driftänderungsratenbestimmungseinheit
gemäß einer
Ausführung
der vorliegenden Erfindung.
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6 zeigt
einen Wellenverlauf einer Zylinderinnendruckabtastung Psample gemäß einer
Ausführung der
vorliegenden Erfindung.
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7 zeigt
einen Driftbetrag Pdft gemäß einer
Ausführung
der vorliegenden Erfindung.
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8 zeigt
eine Driftänderungsrate
Pcyl_comp gemäß einer
Ausführung
der vorliegenden Erfindung.
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9 zeigt
ein Schema zum Abtasten eines Zylinderinnendrucks Pcyl gemäß einer
Ausführung
der vorliegenden Erfindung.
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10 ist
ein Blockdiagramm eines anderen Beispiels einer Driftänderungsratenbestimmungseinheit gemäß einer
Ausführung
der vorliegenden Erfindung.
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11 zeigt
eine Driftänderungsrate
Pcyl_comp gemäß einer
Ausführung
der vorliegenden Erfindung.
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12 ist
ein Blockdiagramm einer Zylinderinnendruckerfassungsvorrichtung
gemäß einer
anderen Ausführung
der vorliegenden Erfindung.
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13 ist
ein Blockdiagramm eines Controllers gemäß einer anderen Ausführung der
vorliegenden Erfindung.
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14 zeigt
schematisch eine Schaltfunktion einer Antwortzuweisungsregelung
gemäß einer
anderen Ausführung
der vorliegenden Erfindung.
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15 zeigt
schematisch einen Antwortzuweisungsparameter einer Antwortzuweisungsregelung
gemäß einer
anderen Ausführung
der vorliegenden Erfindung.
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16 zeigt
schematisch die Diskontinuität
einer Driftänderungsrate,
wenn eine Antwortzuweisungsregelung nicht verwendet wird, gemäß einer
Ausführung
der vorliegenden Erfindung.
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17 zeigt
schematisch die Kontinuität
einer Driftänderungsrate,
wenn eine Antwortzuweisungsregelung gemäß einer anderen Ausführung der
vorliegenden Erfindung verwendet wird.
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18 ist
ein Flussdiagramm einer Hauptroutine zum Erfassen eines Zylinderinnendrucks
gemäß einer
anderen Ausführung
der vorliegenden Erfindung.
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19 ist
ein Flussdiagramm eines Prozesses zur Bestimmung eines Zylinderinnendrucks
Pcyl gemäß einer
anderen Ausführung
der vorliegenden Erfindung.
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20 ist
ein Flussdiagramm eines Prozesses zur Bestimmung einer Driftänderungsrate
Pcyl_comp gemäß einer
anderen Ausführung
der vorliegenden Erfindung.
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21 ist
ein Flussdiagramm eines Prozesses zur Bestimmung eines Driftkorrekturterms Pcyl_comp_SLD
gemäß einer
anderen Ausführung
der vorliegenden Erfindung.
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22 ist
ein Blockdiagramm einer Zylinderinnendruckerfassungsvorrichtung
gemäß einer
noch anderen Ausführung
der vorliegenden Erfindung.
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23 ist
ein Blockdiagramm eines Beispiels einer Korrektureinheit gemäß einer
noch anderen Ausführung
der vorliegenden Erfindung.
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24 zeigt
schematisch einen Driftbetrag Pcyl_comp pro Tk gemäß einer
noch anderen Ausführung der
vorliegenden Erfindung.
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25 ist
ein Blockdiagramm eines anderen Beispiels einer Korrektureinheit
gemäß einer
noch anderen Ausführung
der vorliegenden Erfindung.
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26 zeigt
schematisch (a) die Diskontinuität
eines Driftkorrekturterms, wenn keine Antwortzuweisungsregelung
verwendet wird, und (b) die Kontinuität eines Driftkorrekturterms,
wenn eine Antwortzuweisung gemäß einer
noch anderen Ausführung
der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
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27 ist
ein Flussdiagramm eines Prozesses zur Bestimmung eines Driftbetrags
Pdft gemäß einer noch
anderen Ausführung
der vorliegenden Erfindung.
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28 ist
ein Flussdiagramm eines Prozesses zur Bestimmung eines korrigierten
Zylinderinnendrucks Pcyl gemäß einer
noch anderen Ausführung
der vorliegenden Erfindung.
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29 ist
ein Flussdiagramm eines Integrierprozesses gemäß einer noch anderen Ausführung der vorliegenden
Erfindung.
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30 ist
ein Flussdiagramm einer Antwortzuweisungsregelung gemäß einer
noch anderen Ausführung
der vorliegenden Erfindung.
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31 ist
ein Blockdiagramm einer Integrierschaltung zum Integrieren eines
Ausgangssignals eines Zylinderinnendrucksensors gemäß dem Stand
der Technik.
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32 zeigt
schematisch eine Drift eines Zylinderinnendrucks.
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33 ist
ein Blockdiagramm einer Schaltung mit einem Rücksetzmittel zum Integrieren
eines Ausgangssignals eines Zylinderinnendrucksensors gemäß dem Stand
der Technik.
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34 zeigt
schematisch einen Einfluss eines Rücksetzvorgangs auf einen Wellenverlauf
eines Zylinderinnendruck.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGEN
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In
Bezug auf die Zeichnungen werden bestimmte Ausführungen der Erfindung beschrieben. 1 ist ein
Blockdiagramm, das einen Verbrennungsmotor (nachfolgend als Motor
bezeichnet) sowie eine Steuereinheit für den Motor gemäß einer
Ausführung
der Erfindung zeigt.
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Eine
elektronische Steuereinheit (nachfolgend als ECU bezeichnet) 1 ist
im Wesentlichen ein Computer und umfasst eine Eingangsschnittstelle 1a zum
Erhalt von Daten, die von jedem Teil des Fahrzeugs geschickt werden,
eine CPU 1b zur Ausführung
von Operationen zum Steuern/Regeln jedes Teils des Fahrzeugs, einen
Speicher 1c, der einen Festwertspeicher (ROM) und einen
Direktzugriffsspeicher (RAM) enthält, sowie eine Ausgabeschnittstelle 1d zum
Senden eines Steuersignals zu jedem Teil des Fahrzeugs. Eines oder
mehrere Programme und Daten zum Steuern/Regeln jedes Teils des Fahrzeugs
sind in dem ROM gespeichert. Das ROM kann ein überschreibbares ROM, wie etwa
ein EPROM, sein. Das RAM liefert Arbeitsflächen für den Betrieb durch die CPU 1b,
worin von jedem Teil des Fahrzeugs geschickte Daten sowie auch ein
Steuersignal, das zu jedem Teil des Fahrzeugs hinaus geschickt werden
soll, vorübergehend
gespeichert werden.
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Ein
Motor 2 ist z.B. ein Viertaktmotor. Der Motor kann einen
Mechanismus mit variablem Verdichtungsverhältnis aufweisen.
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Der
Motor 2 ist durch ein Lufteinlassventil 3 mit
einem Ansaugkrümmer 4 verbunden
und ist durch ein Auslassventil 5 mit einem Auslasskrümmer 6 verbunden.
Das Einlassventil 3 und das Auslassventil 5 können durch
ein stufenlos verstellbares Ventilantriebssystem angetrieben sein.
Ein Kraftstoffeinspritzventil 7 zum Einspritzen von Kraftstoff
gemäß einem
Steuersignal von der ECU 1 ist in dem Ansaugkrümmer 4 angeordnet. Alternativ
kann das Kraftstoffeinspritzventil 7 in einer Brennkammer 8 angeordnet
sein.
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Der
Motor 2 nimmt Luft-Kraftstoff-Gemisch aus der vom Ansaugkrümmer 4 aufgenommenen
Luft und dem von dem Kraftstoffeinspritzventil 7 eingespritzten
Kraftstoff in die Brennkammer 8 auf. Eine Zündkerze 9 ist
in der Brennkammer 8 vorgesehen, um gemäß einem Zündsteuersignal von der ECU 1 einen
Funken zu zünden.
Das Luft-Kraftstoff-Gemisch wird durch den mit der Zündkerze 9 erzeugten
Funken verbrannt.
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Ein
Zylinderinnendrucksensor 15 ist in einen den Zylinder kontaktierenden
Abschnitt der Zündkerze 9 eingebettet.
Alternativ kann, wenn das Kraftstoffeinspritzventil 7 in
der Brennkammer 8 angeordnet ist, der Zylinderinnendrucksensor
in einem mit dem Motorzylinder in Kontakt stehenden Abschnitt des
Kraftstoffeinspritzventils 7 eingebettet sein. Der Zylinderinnendrucksensor 15 erzeugt
ein Signal, das eine Änderungsrate
des Zylinderinnendrucks innerhalb der Brennkammer 8 anzeigt.
Das Signal wird zu der ECU 1 geschickt.
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Ein
Kurbelwinkelsensor 17 ist in dem Motor 2 angeordnet.
Der Kurbelwinkelsensor 17 gibt ein CRK- und ein OT-Signal
an die ECU 1 gemäß der Drehung
der Kurbelwelle 11 aus.
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Das
CRK-Signal ist ein Pulssignal, das bei jedem vorbestimmten Kurbelwinkel
ausgegeben wird. Die ECU 1 berechnet eine Drehzahl NE des
Motors 2 gemäß dem CRK-Signal.
Das OT-Signal ist ebenfalls ein Pulssignal, das bei einem einer
OT-Stellung eines Kolbens 10 zugeordneten Kurbelwinkel
ausgegeben wird.
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Ein
Drosselventil 18 ist einem Ansaugkrümmer 4 des Motors 2 angeordnet.
Ein Öffnungsgrad
des Drosselventils 18 wird durch ein Steuersignal von der
ECU 1 geregelt. Ein Drosselventilöffnungs (θTH)-Sensor 19, der
mit dem Drosselventil 18 verbunden ist, liefert der ECU 1 ein
Signal, das den Öffnungsgrad
des Drosselventils 18 anzeigt.
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Ein
Ansaugkrümmerdruck
(Pb)-Sensor 20 ist stromab des Drosselventils 18 angeordnet.
Der von dem Pb-Sensor 20 erfasste Ansaugkrümmerdruck
PB wird zu der ECU 1 geschickt.
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Ein
zur ECU 1 geschicktes Signal wird zu der Eingangsschnittstelle 1a geleitet.
Die Eingangsschnittstelle 1a wandelt einen analogen Signalwert
in einen digitalen Signalwert um. Die CPU 1b verarbeitet
das resultierende digitale Signal gemäß einem im Speicher 1c gespeicherten
Programm und erzeugt ein Steuersignal. Die Ausgabeschnittstelle 1d schickt
das Steuersignal zu Aktuatoren für
das Kraftstoffeinspritzventil 7, die Zündkerze 9, das Drosselventil 18 und
anderen mechanischen Komponenten.
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2 zeigt
ein Beispiel des Zylinderinnendrucksensors 15. Die Zündkerze 9 ist
in ein Gewindeloch 22 eines Zylinderkopfs 21 eingeschraubt.
Ein Sensorelement 25 des Zylinderinnendrucksensors und
eine Beilagscheibe 26 sind zwischen der Zündkerzenbefestigungsoberfläche 23 und
einer Zündkerzenbeilagscheibenoberfläche 24 des
Zylinderkopfs 21 aufeinandergelegt. Das Sensorelement 25 ist
ein piezoelektrisches Element.
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Da
das Sensorelement 25 als Beilagscheibe der Zündkerze 9 dichtgezogen
ist, erhält
das Sensorelement 25 eine vorbestimmte Dichtziehlast. Wenn
sich der Druck innerhalb der Brennkammer 8 ändert, ändert sich
die auf den Sensorelementabschnitt 25 ausgeübte Last.
Der Zylinderinnendrucksensor 15 erfasst eine Änderung
der Last in Bezug auf die vorbestimmte Dichtziehlast als Änderung
im Zylinderinnendruck.
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Nun
wird die Erfassung des Zylinderinnendrucks gemäß ersten bis dritten Ausführungen
der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Erste und
zweite Ausführungen
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In
Bezug auf 3 werden die Prinzipien einer
ersten und einer zweiten Ausführung
der vorliegenden Erfindung beschrieben. 3(a) zeigt
ein Ausgangssignal des Zylinderinnendrucksensors 15, d.h.
eine Änderungsrate
VPS des Zylinderinnendrucks.
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Das
Ausgangssignal Vps des Zylinderinnendrucksensors enthält eine
Driftkomponente Δdft.
Das Ausgangssignal Vps kann so ausgedrückt werden, wie durch die Gleichung
(1) gezeigt. Vps
= Vps' + Δdft (1)
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Das
Ausgangssignal Vps des Zylinderinnendrucksensors wird so integriert,
wie in der Gleichung (2) gezeigt, um einen Zylinderinnendruck zu
erfassen. Ein durch das Integral erhaltener Wellenverlauf des Zylinderinnendrucks
Pcyl ist in 3(b) gezeigt. Die durch Δdft hervorgerufene
Drift erscheint so, wie mit Linie 81 gezeigt. Pcyl = ∫Vps = ∫(Vps' + Δdft)dt (2)
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Es
wird eine Änderungsrate
Pcyl_comp der Drift 81, die im in 3(b) gezeigten
Zylinderinnendruckwellenverlauf erscheint, bestimmt. Die Driftänderungsrate
Pcyl_comp wird von der Änderungsrate
Vps des Zylinderinnendrucks subtrahiert, wie in 3(a) gezeigt,
um eine driftkorrigierte Änderungsrate "Vps – Pcyl_comp" des Zylinderinnendrucks
zu bestimmen. Die driftkorrigierte Änderungsrate wird integriert,
wie mit der Gleichung (3) gezeigt. Pcyl = ∫(Vps – Pcyl_comp)dt (3)
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Die
Gleichung (4) erhält
man, indem man die Gleichung (1) in die Gleichung (3) einsetzt. Pcyl = |(Vps' + Δdft – Pcyl_comp)dt (4)
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Die
im Ausgangssignal des Zylinderinnendrucksensors enthaltene Driftkomponente Δdft repräsentiert die
Driftänderungsrate.
In anderen Worten, die Driftkomponente Δdft ist gleich der Driftänderungsrate Pcyl_comp,
die aus dem Zylinderinnendruck bestimmt ist. Daher wird die Gleichung
(4) in die Gleichung (5) umgeschrieben. Pcyl = |Vps'dt (5)
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Somit
kann durch Integrieren des Werts Vps', der durch Subtrahieren der Driftänderungsrate Pcyl_comp
von dem Ausgangssignal Vps des Zylinderinnendrucksensors erhalten
ist, der Zylinderinnendruck Pcyl, der keine Driftkomponente enthält, bestimmt
werden. Ein Wellenverlauf des Zylinderinnendrucks Pcyl, der keine
Driftkomponente enthält,
ist in 3(c) gezeigt.
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Wie
mit der Linie 81 in 3(b) gezeigt, ändert sich
eine Drift angenähert
linear. Daher kann die Driftänderungsrate
Pcyl_comp auf der Basis der Linie 81 bestimmt werden.
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Nun
werden die ersten und zweiten Ausführungen gemäß der vorliegenden Erfindung
beschrieben. Eine "Änderungsrate" im Hinblick auf
die Drift und den Zylinderinnendruck repräsentiert den Änderungsbetrag pro
vorbestimmter Zeitdauer. In den folgenden Ausführungen wird unter Verwendung
des Kurbelwinkels eine Zeit gemessen. Daher wird jeder Prozess zum
Abtasten und Berechnen synchron mit dem Kurbelwinkel durchgeführt.
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Alternativ
kann die Zeit durch Verwendung anderer Parameter gemessen werden.
Z.B. kann ein Timer oder dgl. vorgesehen sein, um jeden Prozess
mit einem vorbestimmten Zeitintervall durchzuführen.
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Erste Ausführung
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4 ist
ein Blockdiagramm einer Zylinderinnendruckerfassungsvorrichtung
gemäß einer
ersten Ausführung
der vorliegenden Erfindung. Funktionen der in der Figur gezeigten
Blöcke
können
in der ECU 1 implementiert werden. In einem Beispiel werden
Funktionen der Blöcke
typischerweise durch ein oder mehrere Computerprogramme implementiert,
die in dem Speicher 1c der ECU 1 gespeichert sind.
Alternativ können diese
Funktionen durch Software, Hardware und Firmware oder irgendeine
Kombination davon implementiert werden.
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Das
Ausgangssignal des Zylinderinnendrucksensors 15 wird von
analog in digital umgewandelt und wird in die Zylinderinnendruckerfassungsvorrichtung
als Vps eingegeben.
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Eine
Korrektureinheit 31 korrigiert das Ausgangssignal Vps des
Zylinderinnendrucksensors 15 (d.h. die Änderungsrate des Zylinderinnendrucks),
indem sie die Driftänderungsrate
Pcyl_comp von dem Ausgangssignal Vps des Zylinderinnendrucksensors 15 subtrahiert
(siehe die oben beschriebene Gleichung (3)). Ein Integrierer 32 integriert
die so korrigierte Änderungsrate
Vps' zur Bestimmung
des Zylinderinnendrucks Pcyl (siehe die oben beschriebene Gleichung
(5)). Eine Driftänderungsratenbestimmungseinheit 33 bestimmt
die Driftänderungsrate
Pcyl_comp auf der Basis des Zylinderinnendrucks Pcyl. Die Driftänderungsrate
Pcyl_comp wird zur Korrektureinheit 31 als Driftkorrekturterm
rückgekoppelt.
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Dieser
Rückkopplungsvorgang
wird mit einem vorbestimmten Zeitintervall wiederholt. Dementsprechend
wird die Driftkomponente Pcyl_comp von dem Ausgangssignal Vps des
Zylinderinnendrucksensors bei jedem vorbestimmten Zeitintervall
entfernt. Da das Ausgangssignal Vps' des Zylinderinnendrucksensors, von dem
eine Driftkomponente entfernt worden ist, integriert wird, kann
verhindert werden, dass in dem durch das Integral erhaltenen Wellenverlauf
des Zylinderinnendrucks eine Drift auftritt.
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In
der ersten Ausführung
wird ein Prozess durch die Driftänderungsratenbestimmungseinheit 33 in
einem Zyklus von Tn ausgeführt.
Die Länge
von Tn ist gleich der Länge
eines Verbrennungszyklus. Prozesse durch die Korrektureinheit 31 und
den Integrierer 32 werden in einem Zyklus Tk ausgeführt, der
kürzer
ist als Tn. Es ist bevorzugt, dass die Länge Tk gleich der Länge eines
Zyklus gesetzt wird, in der die A/D-Wandlung des Ausgangssignals
des Zylinderinnendrucksensors durchgeführt wird. Gemäß dieser
Einstellung von Tk kann Vps mit dem Driftkorrekturterm Pcyl_comp
jedesmal korrigiert werden, wenn die Ausgabe des Zylinderinnendrucksensors
als digitaler Wert Vps erhalten wird.
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5 ist
ein detailliertes Blockdiagramm eines Beispiels der Driftänderungsratenbestimmungseinheit 33.
Das Abtasten mit einer Abtastschaltung 35 wird in einem
Zyklus von Tn durchgeführt.
Die Abtastschaltung 35 tastet den Zylinderinnendruck Pcyl
in jedem Verbrennungszyklus bei einem vorbestimmten Kurbelwinkel (CRK)
ab. Bevorzugt wird der Zylinderinnendruck Pcyl bei einem vorbestimmten
Kurbelwinkel während
des Ansaugtakts jedes Verbrennungszyklus abgetastet. Eine durch
diesen Abtastprozess erhaltene Abtastung Psample des Zylinderinnendrucks
wird in der Abtastschaltung 35 bis zum nächsten Abtastprozess
gehalten. 6 zeigt einen in der Abtastschaltung 35 gehaltenen
Wellenverlauf der Zylinderinnendruckabtastung Psample.
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Eine
Driftbetragbestimmungsschaltung 36 bestimmt den Driftbetrag
Pdft durch Ausführung
der Gleichung (6) in Antwort auf die Erzeugung der Zylinderinnendruckabtastung
Psample durch die Abtastschaltung 35. Pdft = Psample – Referenzwert (6)
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Der
Referenzwert wird so eingestellt, dass er einen Zylinderinnendruck
repräsentiert,
wenn kein Einfluss einer Drift vorliegt. Z.B. wird als dieser Referenzwert
ein Ausgangssignal Pb des Ansaugkrümmerdrucksensors 20 verwendet,
der mit der gleichen Zeitgebung wie der Abtastung durch die Abtastschaltung 35 abgetastet
wird. Da das Einlassventil während
des Ansaugtakts offen ist, sind der Zylinderinnendruck und der Ansaugkrümmerdruck
einander gleich, wenn kein Einfluss einer Drift vorliegt. In anderen
Worten, ein Wert, der durch Subtrahieren des Ansaugkrümmerdrucks
Pb von dem Zylinderinnendruck Pcyl erhalten ist, repräsentiert den
Driftbetrag Pdft, der während
des Verbrennungszyklus akkumuliert wird.
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Alternativ
könnte
als der Referenzwert ein Druckwert verwendet werden, der auf der
Basis eines Ausgangssignals eines Luftströmungsmessers bestimmt wird,
der in dem Ansaugkrümmer
angeordnet ist.
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7 zeigt
ein Beispiel des Driftbetrags Pdft. Die Zylinderinnendruckabtastung
Psamplel, die während des
Ansaugtakts im ersten Verbrennungszyklus zur Zeit t1 abgetastet
worden ist, wird in der Abtastschaltung 35 gehalten, bis
die nächste
Abtastung erhalten wird. Eine Differenz von dem Ansaugkrümmerdruck
Pb, der zur Zeit t1 abgetastet worden ist, bezeichnet einen Driftbetrag
Pdft1 in dem ersten Verbrennungszyklus. Ähnlich wird in der Zylinderinnendruckabtastung
Psample2, die während
des Ansaugtakts im zweiten Verbrennungszyklus zur Zeit t2 abgetastet
worden ist, in der Abtastschaltung 35 gehalten, bis die
nächste
Abtastung erhalten wird. Eine Differenz von dem Ansaugkrümmerdruck
Pb, der zur Zeit t2 abgetastet worden ist, bezeichnet einen Driftbetrag
Pdft2 in dem zweiten Verbrennungszyklus. Somit wird der Driftbetrag
Pdft zu jedem Verbrennungszyklus bestimmt.
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Zurück zu 5,
wo eine Driftänderungsratenbestimmungseinheit 37 die
Gleichung (7) ausführt,
um die Driftänderungsrate
Pcyl_comp zu bestimmen. Pcyl_comp
= Pdft/die Häufigkeit
der Abtastung (7),
wobei die Häufigkeit
der Abtastung = Länge
eines Verbrennungszyklus/Tk
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In
einem Beispiel, wie oben beschrieben, ist Tk gleich der Länge eines
Zyklus, in dem die A/D-Wandlung des Ausgangssignals des Zylinderinnendrucksensors
durchgeführt
wird. Somit kann das bei jedem Tk erhaltene Ausgangssignal Vps des
Zylinderinnendrucksensors mit der Driftänderungsrate Pcyl_comp pro
Tk korrigiert werden.
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8 zeigt
die Driftänderungsrate
Pcyl_comp. Zur Zeit t1 bestimmt die Driftbetragbestimmungsschaltung 36 den
Driftbetrag Pdft. Durch Dividieren des Driftbetrags Pdft durch die
Häufigkeit
der Abtastung wird die Driftänderungsrate
Pcyl_comp pro Tk bestimmt. Die so bestimmte Driftänderungsrate
Pcyl_comp wird zu der Korrektureinheit 31 (4)
als der Driftkorrekturterm rückgekoppelt.
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9 zeigt
einen detaillierten Betrieb der Abtastschaltung 35 von 5.
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9(a) zeigt den vom Integrierer 32 erzeugten
Zylinderinnendruck Pcyl.
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In
der Abtastschaltung 35 ist ein Aufwärtszähler vorgesehen. Dcnt bezeichnet
den Wert des Zählers, wie
in 9(b) gezeigt. Der Aufwärtszähler wird
bei der Startzeit des Ansaugtakts jedes Verbrennungszyklus auf null
rückgesetzt,
nämlich
dann, wenn der Kurbelwinkel null ist. Der Aufwärtszähler zählt gemäß einem Kubelsignal von dem
Kurbelwinkelsensor 17 (1).
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In
einem Beispiel wird für
jede Umdrehung der Kurbelwelle ein Kurbelsignal ausgegeben. Das
Kurbelsignal wird während
eines Verbrennungszyklus 720 Male ausgegeben. Daher zählt der
Zähler
in jedem Verbrennungszyklus von 0 bis 720.
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9(b) zeigt den einen Kurbelwinkel Dsample
repräsentierenden
Wellenverlauf, bei dem der Zylinderinnendruck Pcyl abgetastet werden
soll. Der Kurbelwinkel Dsample ist vorbestimmt. Die Abtastschaltung 35 vergleicht
den Wert Dcnt des Aufwärtszählers mit
dem Kurbelwinkel Dsample.
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Wenn,
wie in 9(c) gezeigt, der Wert Dcnt
des Aufwärtszählers gleich
dem Kurbelwinkel Dsample ist, wird ein Abtastsignal Dsample mit
einem vorbestimmten Wert (z.B. 1) erzeugt. Wenn der Wert Dcnt des Aufwärtszählers nicht
gleich dem vorbestimmten Wert Dsample ist, wird das Abtastsignal
Dsample mit einem Wert von null erzeugt.
-
Wie
in 9(d) gezeigt, tastet die Abtastschaltung 35 den
Zylinderinnendruck Pcyl in Antwort auf die Erzeugung des Abtastsignals
Tsample mit dem vorbestimmten Wert ab, um die Zylinderinnendruckabtastung Psample
zu erhalten. Während
das Abtastsignal Tsample null ist, wird die Zylinderinnendruckabtastung Psample
in der Abtastschaltung 35 gehalten. Wie oben beschrieben,
wird die Zylinderinnendruckabtastung Psample in einem Zyklus von
Tn erhalten, der gleich der Länge
des Verbrennungszyklus ist.
-
10 ist
ein detailliertes Blockdiagramm eines anderen Beispiels der in 4 gezeigten
Driftänderungsratenbestimmungseinheit 33.
Die Abtastschaltung 35 und die Driftbetragbestimmungsschaltung 36 sind die
gleichen, wie sie in 5 gezeigt sind. Die in 10 gezeigte
Driftänderungsratenbestimmungseinheit
unterscheidet sich von der in 5 gezeigten
in dem Weg zur Bestimmung er Driftänderungsrate Pcyl_comp auf der
Basis des Driftbetrags Pdft.
-
Gemäß der in 10 gezeigten
Driftänderungsratenbestimmungseinheit 33 wird
die Driftänderungsrate
Pcyl_comp durch eine Serie von Operationen bestimmt, die eine Überabtastung,
einen gleitenden Mittelwert und eine Differenzierung enthalten.
Diese Operationen werden in Bezug auf 11 beschrieben.
-
11(a) zeigt einen Wellenverlauf des durch
die Driftbetragbestimmungsschaltung 36 bestimmten Driftbetrags
Pdft in jedem Verbrennungszyklus (d.h. in einem Zyklus von Tn).
Eine Überabtastungsschaltung 41 überabtastet
den Driftbetrag Pdft in einem Zyklus von Tk.
-
Die
Häufigkeit
der Abtastung "m" in einem Verbrennungszyklus
wird berechnet durch "Länge eines Verbrennungszyklus/Tk". 11(a) zeigt
ein Beispiel in dem Fall von m = 6.
-
Eine
Gleitender-Mittelwert-Schaltung 42 mittelt die Abtastungen
Pdft(k – (m – 1)) bis
Pdft(k) gemäß der Gleichung
(8) jedesmal auf, wenn ein Abtastwert durch die Überabtastung erhalten wird. "k" bezeichnet eine Zykluszahl. Daher wird
ein Driftbetrag ΔPdft
pro Tk berechnet.
-
-
Der
so bestimmte Driftbetrag ΔPdft
kann durch eine Linie ausgedrückt
werden, die in 11(b) gezeigt ist.
Der Driftbetrag ΔPdft
bezeichnet den über
Tk akkumulierten Driftbetrag. Daher wird durch Bestimmung der Steigung
der in 11(b) gezeigten Linie, in anderen
Worten durch Differenzieren des Driftbetrags ΔPdft, die Driftänderungsrate
Pcyl_comp bestimmt.
-
Als
ein Beispiel ist in der Figur die Driftänderungsrate Pcyl_comp gezeigt,
die zur Zeit t1 im Falle von m = 6 berechnet worden ist. Die Driftänderungsrate
Pcyl_comp wird durch Differenzieren von ΔPdft berechnet, das durch Anwenden
der gleitenden Mittelwertbildung auf die Abtastungen Pdft(k – 5) bis
Pdft(k) erzeugt worden ist. Somit erhält man durch Berechnung der
Driftänderungsrate
Pcyl_comp in einem Zyklus von Tk den Wellenverlauf, wie er in 11(c) gezeigt ist. Die berechnete Driftänderungsrate
Pcyl_comp wird zu der korrektureinheit 31 (4)
als der Driftkorrekturterm rückgekoppelt.
-
Wie
oben beschrieben, ist Tk gleich der Länge eines Zyklus, in dem die
A/D-Wandlung des
Ausgangssignals des Zylinderinnendrucksensors durchgeführt wird.
Daher kann das in einem Zyklus von Tk erhaltene Ausgangssignal Vps
des Zylinderinnendrucksensors mit der Driftänderungsrate Pcyl_comp pro
Tk korrigiert werden.
-
In
diesem Beispiel wird die gleitende Mittelwertbildung auf die überabgetasteten
Werte angewendet. Alternativ könnte
anstatt der gleitenden Mittelwertbildung eine andere Filterung (z.B.
ein Tiefpassfilter) angewendet werden.
-
In
der Ausführung
wird der Driftbetrag Pdft bestimmt, indem der Referenzwert Pb von
dem Zylinderinnendruck Pcyl subtrahiert wird. Alternativ könnte auch
der Zylinderinnendruck Pcyl während
eines Ansaugtakts als der Betrag Pdft verwendet werden, weil man
die Sache so sehen kann, dass ein Druck, der durch den Zylinderinnendrucksensor
während
des Ansaugtakts erfasst wird (insbesondere, um die Startzeit des
Ansaugtakts herum) durch eine Drift hervorgerufen wird. Jedoch kann
durch die Verwendung des Referenzwerts, insbesondere durch Setzen
des Ansaugkrümmerdrucks
Pb in den Referenzwert, der Driftbetrag Pdft genauer bestimmt werden
und kann die Genauigkeit des Absolutwerts des Zylinderinnendrucks
Pcyl nach der Driftkorrektur verbessert werden.
-
Zweite Ausführung
-
12 ist
ein Blockdiagramm einer Zylinderinnendruckerfassungsvorrichtung
gemäß einer
zweiten Ausführung
der vorliegenden Erfindung. Wie im Falle der ersten Ausführung kann
die Zylinderinnendruckerfassungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführung in
der ECU 1 implementiert sein.
-
Die
zweite Ausführung
unterscheidet sich von der in 4 gezeigten
ersten Ausführung
darin, dass zwischen der Korrektureinheit 31 und der Driftänderungsratenbestimmungseinheit 33 ein
Controller 51 vorgesehen ist. Die Driftänderungsratenbestimmungseinheit 33 kann
gemäß 5 oder 10 implementiert
werden.
-
Der
Controller 51 bestimmt einen Driftkorrekturterm Pcyl_comp_SLD,
sodass die von der Driftänderungsratenbestimmungseinheit 33 erhaltene
Driftänderungsrate
Pcyl_comp zu einem Sollwert Pcyl_comp_cmd hin (der in dieser Ausführung null
its) konvergiert. Dieser Driftkorrekturterm Pcyl_comp_SLD wird in
die Korrektureinheit 31 als Steuerungseingabe eingegeben.
Die Korrektureinheit 31 korrigiert das Ausgangssignal Vps
des Zylinderinnendrucksensors, indem sie den Driftkorrekturterm
Pcyl_comp_SLD zum Ausgangssignal Vps des Zylinderinnendrucksensors
addiert. Der Integrierer 32 integriert das so korrigierte
Ausgangssignal Vps' zur
Bestimmung des Zylinderinnendrucks Pcyl.
-
In
der Ausführung
führt der
Controller 51 eine Antwortzuweisungsregelung in einem Zyklus
von Tn durch, der gleich der Länge
des Verbrennungszyklus ist, um zu bewirken, dass die Driftänderungsrate Pcyl_comp
konvergiert. Alternativ könnte
eine Antwortzuweisungsregelung in einem Zyklus von Tk ausgeführt werden
in Anpassung an den Zyklus, in dem die Driftänderungsrate Pcyl_comp bestimmt
wird.
-
Die
Antwortzuweisungsregelung ist eine solche Regelung, die in der Lage
ist, eine Geschwindigkeit zu spezifizieren, mit der eine Regelgröße (die
in dieser Ausführung
die Driftänderungsrate
Pcyl_comp ist), auf einen Sollwert konvergiert. Gemäß der Antwortzuweisungsregelung
kann die Driftänderungsrate
Pcyl_comp mit einer gewünschten
Geschwindigkeit auf null konvergieren, ohne überzuschießen. In dieser Ausführung wird als
Antwortzuweisungsregelung eine vereinfachte Version der Gleitmodusregelung
verwendet.
-
13 zeigt
detaillierte Funktionsblöcke
des Controllers 51. Eine Umschaltfunktionsetzeinheit 52 erstellt
eine Umschaltfunktion σ,
wie in der Gleichung (9) gezeigt. Enc repräsentiert einen Fehler zwischen
der Driftänderungsrate
Pcyl_comp und dem Sollwert Pcyl_comp_cmd, wie in Gleichung (10)
gezeigt. k bezeichnet eine Zykluszahl σ(k)
= Enc(k) + POLE × Enc(k – 1) (9) Enc(k) = Pcyl_comp(k) – Pcyl_comp_cmd(k) (10)
-
POLE
ist ein Antwortzuweisungsparameter und spezifiziert die Konvergiergeschwindigkeit
der Driftänderungsrate
Pcyl_comp. Der Antwortzuweisungsparameter POLE wird bevorzugt so
gesetzt, dass er –1 < POLE < 0 genügt.
-
Ein
System, in dem die Umschaltfunktion σ(k) = 0 ist, wird äquivalentes
Eingabesystem genannt und spezifiziert die Konvergenzcharakteristiken
der Driftänderungsrate.
Angenommen σ(k)
= 0, kann die Gleichung (9) so ausgedrückt werden wie mit der Gleichung
(11) gezeigt. Enc(k)
= –POLE × Enc(k – 1) (11)
-
Nun
wird die Umschaltfunktion in Bezug auf 14 beschrieben.
Die Gleichung (11) ist mit einer Linie 61 in einer Phasenebene
gezeigt, in der Enc (k) auf der vertikalen Achse und Enc(k – 1) auf
der horizontalen Achse liegt.
-
Diese
Linie 61 wird als Umschaltlinie bezeichnet. Angenommen,
dass ein Punkt 62 einen Anfangswert einer Zustandsgröße (Enc(k – 1), Enc(k))
angibt, die eine Kombination von Enc(k – 1) und Enc(k) ist, setzt
die Antwortzuweisungsregelung die mit dem Punkt 62 gezeigte
Zustandsgröße auf die
Umschaltlinie 61 und hält sie
dann auf der Umschaltlinie 61.
-
Da
gemäß der Antwortzuweisungsregelung
die Zustandsgröße 62 auf
der Umschaltlinie 61 gehalten wird, kann die Zustandsgröße stabil
auf den Ursprung 0 der Phasenebene konvergieren, ohne dass sie durch Störung oder
dgl. beeinflusst wird. In anderen Worten, indem man die Zustandsgröße (Enc
(k – 1),
Enc(k)) innerhalb eines derart stabilen Systems einschränkt, das
keine Eingabe hat, mit der Gleichung (11) gezeigt, kann der Fehler
Enc robust gegenüber
Störungen
auf 0 konvergieren.
-
Da
in dieser Ausführung
die Phasenebene in Bezug auf die Umschaltfunktion σ zwei Dimensionen
hat, wird die Umschaltlinie durch eine gerade Linie 61 repräsentiert.
Wenn die Phasenebene drei Dimensionen hat, wird die Umschaltlinie
durch eine Ebene repräsentiert.
Wenn die Phasenebene vier oder mehr Dimensionen hat, wird die Umschaltlinie
durch eine Hyperebene repräsentiert.
-
Der
Antwortzuweisungsparameter POLE kann variabel gesetzt werden. Die
Konvergenzgeschwindigkeit des Fehlers Enc kann spezifiziert werden,
indem der Antwortzuweisungsparameter POLE eingestellt wird.
-
In
Bezug auf 15 zeigen die Bezugszahlen 65, 66 und 67 die
Konvergenzgeschwindigkeit des Fehlers Enc, wenn der Antwortzuweisungsparameter
POLE einen Wert von –1, –0,8 oder –0,5 einnimmt.
Die Konvergenzgeschwindigkeit des Fehlers Enc nimmt zu, wenn der
Absolutwert des Antwortzuweisungsparameters POLE abnimmt.
-
Zurück zu 13.
Eine Reachingvorschrift-Bestimmungseinheit 53 bestimmt
eine Reachingvorschrifteingabe Urch, die durch einen Proportionalterm
der Umschaltfunktion σ repräsentiert
ist, wie in 12 gezeigt. Die Reachingvorschrifteingabe
Urch ist eine Eingabe, um die Zustandsgröße auf die Umschaltlinie zu
setzen. Eine Adaptivvorschrift-Bestimmungseinheit 54 bestimmt
eine Adaptivvorschrifteingabe Uadp, die durch einen Integralterm
der Umschaltfunktion σ repräsentiert
ist, wie in der Gleichung (13) gezeigt. Die Adaptiworschrifteingabe
Uadp ist eine Eingabe zum Begrenzen der Zustandsgröße auf der
Umschaltlinie, während
ein Dauerzustandsfehler unterdrückt
wird. Krch und Kadp sind Rückkopplungsfaktoren,
die durch Simulation oder dgl. vorbestimmt sind. Ein Addierer 55 addiert
die Reachingvorschrifteingabe Urch und die Adaptivvorschrifteingabe
Uadp so, wie in Gleichung (14) gezeigt. Somit wird die Regeleingabe
Pcyl_comp_SLD bestimmt.
-
-
In
Bezug auf 16 und 17 wird
der Effekt der Verwendung der Anwortzuweisungsregelung beschrieben. 16(a) zeigt einen Wellenverlauf der durch
die Driftänderungsratenbestimmungseinheit 31 bestimmten
Driftänderungsrate
Pcyl_comp. Wie oben beschrieben, kann die Driftänderungsrate Pcyl_comp durch
die Driftänderungsratenbestimmungseinheit 33 bestimmt
werden, die in 5 oder 10 gezeigt
ist. 16(b) zeigt einen Wellenverlauf,
den man durch Integrieren der Driftänderungsrate Pcyl_comp erhält, wie in 16(a) gezeigt. Es wird ersichtlich, dass
zwischen den Arbeitszyklen der Driftänderungsrate eine Diskontinuität auftritt,
wie mit den Bezugszahlen 71 bis 74 gezeigt. Diese
Diskontinuität
kann erzeugt werden, weil der Driftbetrag Pdft bei jedem Verbrennungszyklus
berechnet wird (in anderen Worten, weil die berechnete Driftänderungsrate
Pcyl_comp über
Tn hinweg konstant ist). Wenn das Ausgangssignal Vps des Zylinderinnendrucksensors
mit einer solchen Driftänderungsrate
Pcyl_comp korrigiert wird, könnte
im vom Integrierer 32 erzeugten Wellenverlauf des Zylinderinnendrucks
eine solche Diskontinuität auftreten,
wie sie in 16(b) gezeigt ist. Dies
ist in einem anschließenden
Prozess, wie etwa einem Frequenzauflösungsprozess des Zylinderinnendrucks,
unerwünscht.
Die Antwortzuweisungsregelung kann eine solche Diskontinuität beseitigen.
-
17(a) zeigt das durch den Controller 51 bestimmte
Pcyl_comp_SLD als den Driftkorrekturterm. 17(b) zeigt
einen durch Integrieren des Driftkorrekturterms Pcyl_comp_SLD erhaltenen
Wellenverlauf, wie in 17(a) gezeigt.
Da der Driftkorrekturterm Pcyl_comp_SLD durch die Antwortzuweisungsregelung
so bestimmt wird, dass sie sich allmählich null annähert, wird
der durch Integrieren des Driftkorrekturterms Pcyl_comp_SLD erhaltene
Wert durch einen kontinuierlichen Wellenverlauf dargestellt. Da
das Integral des Driftkorrekturterms Pcyl_comp_SLD keine Diskontinuität hat, wird
verhindert, dass im Wellenverlauf des Zylinderinnendrucks eine Diskontinuität auftritt.
-
18 ist
ein Flussdiagramm eines Prozesses zum Erfassen des Zylinderinnendrucks
gemäß der oben
beschriebenen zweiten Ausführung.
Die Berechnung der Driftänderungsrate
Pcyl_comp wird durch die Driftänderungsratenbestimmungseinheit 33 von 5 implementiert.
Der Erfassungsprozess wird in einem Zyklus von Tk ausgeführt.
-
In
Schritt S1 wird das Ausgangssignal Vps des Zylinderinnendrucksensors 15 gelesen
(in anderen Worten, das Ausgangssignal des Zylinderinnendrucksensors 15 wird
abgetastet, um einen digitalen Wert Vps zu erhalten). In Schritt
S2 wird das Ausgangssignal Vps' des
Zylinderinnendrucksensors, das mit dem Driftkorrekturterm Pcyl_comp_SLD
korrigiert worden ist, integriert, um den Zylinderinnendruck Pcyl
zu bestimmen.
-
In
Schritt S3 wird bestimmt, ob der Wert Dcnt des Aufwärtszählers den
vorbestimmten Kurbelwinkel Dsample erreicht hat, bei dem der Zylinderinnendruck
abgetastet werden soll (siehe 9). Wenn
die Entscheidung von Schritt S3 nicht positiv ist, führt der
Prozess diese Routine aus, weil die Zeit zum Abtasten des Zylinderinnendrucks
noch nicht gekommen ist.
-
Wenn
die Entscheidung von Schritt S3 positiv ist, geht der Prozess zu
Schritt S4 weiter, in dem der Zylinderinnendruck Pcyl abgetastet
wird und die Driftänderungsrate
Pcyl_comp bestimmt wird. In Schritt S5 wird eine vereinfachte Version
der Antwortzuweisungsregelung durchgeführt, um den Driftkorrekturterm Pcyl_comp_SLD
zu bestimmen.
-
19 ist
ein Flussdiagramm des Prozesses in Schritt S2. In Schritt S11 wird
der Driftkorrekturterm Pcyl_comp_SLD zum Ausgangssignal Vps des
Zylinderinnendrucksensors addiert, um das korrigierte Ausgangssignal
Vps' des Zylinderinnendrucksensors
zu bestimmen.
-
In
Schritt S12 wird die gegenwärtige
momentane Zeitdauer (Sekunden) von Tk berechnet. In dieser Ausführung wird,
wie oben beschrieben, die Zeit mittels des Kurbelwinkels gemessen.
Z.B. wird der Prozess in "einem
Zyklus von Tk" jedesmal,
wenn der Kurbelwinkel um D Grade fortschreitet (z.B. 0,25 Grad)" durchgeführt. Die
D entsprechende Zeitdauer ändert
sich momentan gemäß der Motordrehzahl.
Daher ist es bevorzugt, dass in jedem Zyklus die momentane Zeitdauer
von Tk auf der Basis der erfassten Motordrehzahl berechnet wird.
Der Zylinderinnendruck wird auf der Basis der so berechneten Zeitdauer
berechnet.
-
Wenn
die gegenwärtig
erfasste Motordrehzahl NE(k) die Kurbelwellendrehzahl pro Minute
anzeigt, dann ist die Kurbelwellendrehzahl pro Sekunde NE(k)/60.
Wenn andererseits das Ausgangssignal Vps des Zylinderinnendrucksensors
jedesmal abgetastet wird, wenn der Kurbelwinkel um D Grad fortschreitet,
dann ist die Häufigkeit
der Abtastung pro einer Umdrehung der Kurbelwelle 360/D. Dementsprechend
wird die Frequenz H (Hz) der Abtastung des Ausgangssignals Vps des
Zylinderinnendrucksensors so, wie mit der Gleichung (15) gezeigt. H = (NE(k) × 360/D)/60
= (6 × NE(k))/D (15)
-
Die
gegenwärtige
momentane Zeitdauer Tk(k) wird durch die Gleichung (16) berechnet. Tk(k) = 1/H = D/(6 × NE(k)) (16)wobei Tk(k)
in Sekunden ausgedrückt
wird.
-
Die
Schritte S13 und S14 zeigen einen Integrierprozess für den Zylinderinnendruck
Pcyl. In Schritt S13 wird der Änderungsbetrag ΔPcyl des
Zylinderinnendrucks pro Tk(k) berechnet. Da der Abtastzyklus für das Ausgangssignal
Vps des Zylinderinnendrucksensors Tk(k) ist, wird der Änderungsbetrag ΔPcyl des
Zylinderinnendrucks pro Tk(k) so berechnet, wie mit der Gleichung
(17) gezeigt. Durch die Verwendung der gegenwärtigen momentanen Zeitdauer
von Tk kann der Änderungsbetrag ΔPcyl des
Zylinderinnendrucks Pcyl noch genauer berechnet werden. ΔPcyl(k) = Vps'(k) × Tk(k) (17)
-
In
Schritt S14 wird der gegenwärtige
Wert Pcyl(k) des Zylinderinnendrucks berechnet, indem der Änderungsbetrag ΔPcyl des
Zylinderinnendrucks pro Tk (k) (der in Schritt S13 berechnet wurde)
zum vorherigen Wert Pcyl(k – 1)
des Zylinderinnendrucks addiert wird.
-
Alternativ
kann die Abtastung des Zylinderinnendrucks mit einem vorbestimmten
Zeitintervall durchgeführt
werden, anstatt synchron mit dem Kurbelwinkel. Wenn die Abtastung
mit einem vorbestimmten Zeitintervall ausgeführt wird, ist der Prozess in
Schritt S12 nicht erforderlich.
-
Alternativ
kann die Abtastung des Zylinderinnendrucks synchron mit einem anderen
Parameter durchgeführt
werden. In diesem Fall ist es auch bevorzugt, dass der Änderungsbetrag ΔPcyl des
Zylinderinnendrucks unter Berücksichtigung
der gegenwärtigen
momentanen Zeitdauer von Tk berechnet wird.
-
20 zeigt
ein Flussdiagramm des Prozesses in Schritt S4. In Schritt S21 wird
der Zylinderinnendruck Pcyl abgetastet, um eine Abtastung Psample
des Zylinderinnendrucks zu erhalten. Das Ausgangssignal Pb von dem
Ansaugkrümmerdrucksensor
wird ebenfalls abgetastet. In Schritt S22 wird eine Differenz zwischen
der Zylinderinnendruckabtastung Psample und dem Ansaugkrümmerdruck
Pb als der Driftbetrag Pdft berechnet.
-
In
Schritt S23 wird der Driftbetrag Pdft durch die Häufigkeit
der Abtastung dividiert, um die Driftänderungsrate Pcyl_comp zu berechnen.
In dieser Ausführung
ist, wie oben in Bezug auf die Gleichung (15) beschrieben, der einem
Verbrennungszyklus entsprechende Kurbelwinkel 720 Grad, und der
Tk entsprechende Kurbelwinkel ist D. Daher ist aus der Gleichung
(7) die Häufigkeit
der Abtastung 720/D.
-
21 zeigt
ein Flussdiagramm des Prozesses in Schritt S5. In Schritt S31 wird
ein Fehler Enc(k – 1) zwischen
dem vorherigen Wert Pcyl_cmp(k – 1)
der Driftänderungsrate
und von dessen Sollwert Pcyl_comp_cmd berechnet. In Schritt S32
wird ein Fehler Enc(k) zwischen dem gegenwärtigen Wert Pcyl_cmp(k) der
Driftänderungsrate
und dessen Sollwert Pcyl_com_cmd berechnet.
-
In
Schritt S33 wird die Umschaltfunktion σ gemäß der oben beschriebenen Gleichung
(9) berechnet. In Schritt S34 wird die Reachingvorschrifteingabe
Urch gemäß der oben
beschriebenen Gleichung (12) berechnet.
-
In
Schritt S35 wird die Umschaltfunktion σ8k) zum vorherigen Wert G(k – 1) des
Integrals der Umschaltfunktion addiert, um den gegenwärtigen Wert
G(k) des Integrals der Umschaltfunktion zu berechnen. In Schritt
S36 wird die Adaptivvorschrifteingabe Uadp gemäß der oben beschriebenen Gleichung
(13) berechnet. In Schritt S37 wird die Regeleingabe in die Korrektureinheit 31,
d.h. der Driftkorrekturterm Pcyl_comp_SLD, gemäß der oben beschriebenen Gleichung
(14) berechnet.
-
Alternativ
könnte
ein anderes Steuerungsschema als ein rückschreitendes Schema oder
eine Optimalregelung anstelle der Antwortzuweisungsregelung verwendet
werden, um den Driftkorrekturterrn Pcyl_comp_SLD zu bestimmen. Ferner
könnte
ein anderer Typ von Antwortzuweisungsregelung verwendet werden.
-
Ein
Flussdiagramm gemäß der ersten
Ausführung
ist weggelassen. Jedoch würden
Fachkundige das in den 18 bis 20 gezeigte
Flussdiagramm in Anpassung an die erste Ausführung modifizieren. Ferner beruht
das in den 18 bis 20 gezeigte
Flussdiagramm auf der in 5 gezeigten Driftänderungsratenbestimmungseinheit 33.
Jedoch würden
Fachkundige dieses Flussdiagramm in Anpassung an die in 10 gezeigte
Driftänderungsratenbestimmungseinheit 33 modifizieren.
-
Dritte Ausführung
-
Nun
wird die dritte Ausführung
der vorliegenden Erfindung beschrieben. Zurück zu 3. Es werden die
Prinzipien der dritten Ausführung
der vorliegenden Erfindung beschrieben. Wie oben beschrieben, zeigt 3(b) den durch Integrieren des Ausgangssignals
Vps des Zylinderinnendrucksensors erhaltenen Wellenverlauf des Zylinderinnendrucks,
wie in 3(a) gezeigt. Wie mit der Linie 81 gezeigt,
enthält
der Zylinderinnendrucksensor eine Drift. In dieser Ausführung wird
der durch das Integral erhaltene Zylinderinnendrucksensor durch
Pcyl' repräsentiert.
Eine Beziehung zwischen Vps und Pcyl' wird durch die Gleichung (18) ausgedrückt. Pcyl' = ∫Vps (18)
-
Gemäß der dritten
Ausführung
wird eine mit der Linie 81 gezeigte Drift bestimmt. Dann
wird der Zylinderinnendruck Pcyl' derart
korrigiert, dass die bestimmte Drift von dem Zylinderinnendruck
Pcyl' entfernt wird. Somit
wird der korrigierte Zylinderinnendruck Pcyl bestimmt, der keine
Drift enthält. 3(c) den korrigierten Zylinderinnendruck
Pcyl.
-
Wie
im Falle der ersten und zweiten Ausführungen wird die Zeit mittels
des Kurbelwinkels gemessen. Jedoch kann alternativ die Zeit auch
mittels eines anderen Parameters gemessen werden.
-
22 ist
ein Blockdiagramm einer Zylinderinnendruckerfassungsvorrichtung
gemäß der dritten
Ausführung
der vorliegenden Erfindung. Wie im Falle der ersten und zweiten
Ausführungen
kann die Zylinderinnendruckerfassungsvorrichtung gemäß der dritten
Ausführung
in der ECU 1 implementiert sein.
-
Das
Ausgangssignal des Zylinderinnendrucksensors 15 wird von
analog in digital umgewandelt und wird in die Zylinderinnendruckerfassungsvorrichtung
als Vps eingegeben. Wie oben beschrieben, bezeichnet Vps die Änderungsrate
des Zylinderinnendrucks.
-
Ein
Integrierer 131 integriert die Änderungsrate Vps des Zylinderinnendrucks,
um den Zylinderinnendruck Pcyl' zu
bestimmen, wie in der oben beschriebenen Gleichung (18) gezeigt.
-
Eine
Korrektureinheit 132 korrigiert den Zylinderinnendruck
Pcyl' derart, dass
von dem Zylinderinnendruck Pcyl' eine
Drift entfernt wird. Somit wird der korrigierte Zylinderinnendruck
Pcyl bestimmt. Diese Korrektur wird mit einem vorbestimmten Zeitintervall
wiederholt. Dementsprechend wird eine Drift von Zylinderinnendrucksensor
Pcyl' zu jedem vorbestimmten
Zeitintervall entfernt.
-
Das
Integral durch den Integrierer 131 und die Korrektur durch
die Korrektureinheit 132 werden in einem Zyklus von Tk
ausgeführt,
der kürzer
ist als Tn. Wie oben beschrieben, bezeichnet Tn die Dauer des Verbrennungszyklus.
Wie oben beschrieben, ist es bevorzugt, dass Tk so gesetzt wird,
dass es gleich der Dauer eines Zyklus ist, der die A/D-Wandlung
des Ausgangssignals des Zylinderinnendrucksensors ausgeführt wird. Durch
diese Maßnahme
kann der Zylinderinnendruck Pcyl' zur
Entfernung einer Drift jedesmal dann korrigiert werden, wenn das
Ausgangssignal des Zylinderinnendrucksensors als digitaler Wert
Vps erhalten wird.
-
23 ist
ein detailliertes Blockdiagramm eines Beispiels der Korrektureinheit 132.
Eine Abtastschaltung 135 und eine Driftbetragbestimmungseinheit 136 arbeiten
in ähnlicher
Weise wie die Abtastschaltung 35 und die Driftbetragbestimmungseinheit 36 in
den ersten und zweiten Ausführungen,
außer
dass die Abtastung durch die Abtastschaltung 135 auf den
Zylinderinnendruck Pcyl' angewendet
wird, der eine Drift enthält.
Insbesondere tastet die Abtastschaltung 135 den Zylinderinnendruck
Pcyl' bei einem
vorbestimmten Kurbelwinkel in jedem Verbrennungszyklus ab. Bevorzugt
erfolgt die Abtastung bei einem vorbestimmten Kurbelwinkel während des
Ansaugtakts des Verbrennungszyklus. Wie oben in Bezug auf Gleichung
(6) beschrieben, bestimmt die Driftbetragbestimmungseinheit 136 einen
Driftbetrag Pdft, indem sie einen Referenzwert von einer von der Abtastschaltung 135 erhaltenen
Abtastung Psample subtrahiert. Wie im Falle der ersten und zweiten
Ausführungen
wird in einem Beispiel der Referenzwert auf den Ansaugkrümmerdruck
Pb während
eines Ansaugtakts des Verbrennungszyklus gesetzt.
-
Eine Überabtastungsschaltung 137 überabtastet
den Driftbetrag Pdft, um Abtastungen des Driftbetrags Pdft zu erhalten.
Eine Gleitender-Mittelwertschaltung 138 wendet
eine gleitende Mittelwertbildung auf die Abtastungen des Driftbetrags
Pdft an.
-
In
Bezug auf 24 wird die Überabtastung und gleitende
Mittelwertbildung im Einzelnen beschrieben. 24(a) zeigt
einen beispielhaften Wellenverlauf des Driftbetrags Pdft, der durch
die Driftbetragbestimmungseinheit 136 in jedem Verbrennungszyklus
bestimmt wird (d.h. in einem Zyklus von Tn). Die Überabtastungsschaltung 137 überabtastet
den Driftbetrag Pdft in einem Zyklus vo Tk, der kürzer ist
als Tn.
-
Die
Häufigkeit
der Abtastung "m" in einem Verbrennungszyklus
ist (Tn/Tk). Die Gleitender-Mittelwert-Schaltung 138 berechnet
einen Durchschnitt der Abtastungen Pdft(k – (m – 1) zu Pdft(k) gemäß der Gleichung
(19) jedesmal dann, wenn durch die Überabtastung eine Abtastung
des Driftbetrags erhalten wird. k bezeichnet eine Zykluszahl. Somit
wird ein Driftbetrag Pcyl_comp pro Tk bestimmt.
-
-
Eine
Linie 82 in 24(b) zeigt ein
Beispiel des so bestimmten Driftbetrags Pcyl_comp. Es sollte angemerkt
werden, dass die Linie 32 der in 3(b) gezeigten
Linie 81 entspricht.
-
Zurück zu 23.
Eine Korrekturschaltung 139 erhält den Driftbetrag Pcyl_comp
pro Tk als Driftkorrekturterm. Die Korrekturschaltung 139 korrigiert
den Zylinderinnendruck Pcyl',
indem sie den Driftkorrekturterm Pcyl_comp von dem Zylinderinnendruck
Pcyl' subtrahiert,
um einen korrigierten Zylinderinnendruck Pcyl zu bestimmen. Der
korrigierte Zylinderinnendruck Pcyl repräsentiert den Zylinderinnendruck,
der keine Drift enthält,
wie oben in Bezug auf 3(c) beschrieben.
-
Somit
wird der Zylinderinnendruck Pcyl' mit
dem Driftkorrekturterm Pcyl_comp jedesmal dann korrigiert, wenn
das Ausgangssignal des Zylinderinnendrucksensors als digitaler Wert
Vps erhalten wird. Da die Länge
von Tk kürzer
ist als die Länge
des Verbrennungszyklus, wird verhindert, dass eine Drift in dem
Zylinderinnendruck über
einen Verbrennungszyklus hinweg akkumuliert wird.
-
In
dieser Ausführung
wird die gleitende Mittelwertbildung dazu verwendet, den Durchschnitt
von Abtastungen zu bestimmen, die durch Überabtastung des Driftbetrags
erhalten sind. Alternativ kann eine andere Filterung (z.B. ein Tiefpassfilter)
verwendet werden.
-
In
der Ausführung
wird der Driftbetrag Pdft bestimmt, indem der Referenzwert Pb von
dem Zylinderinnendruck Pcyl' subtrahiert
wird. Alternativ kann der Zylinderinnendruck Pcyl' während des
Ansaugtakts als der Driftbetrag Pdft verwendet werden, weil er sich
so verstehen lässt,
dass ein Druck, der durch den Zylinderinnendrucksensor während des
Ansaugtakts erfasst wird (insbesondere um die Startzeit des Ansaugtakts
herum), durch eine Drift hervorgerufen wird. Jedoch kann mittels
des Referenzwerts, insbesondere durch Setzen des Ansaugkrümmerdrucks
Pb in den Referenzwert, der Driftbetrag Pdft genauer bestimmt werden,
und die Genauigkeit des Absolutwerts des Zylinderinnendrucks Pcyl
nach der Driftkorrektur kann verbessert werden.
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Es
sollte angemerkt werden, dass der oben beschriebene Betrieb in Bezug
auf 9 auf die Abtastschaltung 135 angewendet
wird. In diesem Fall entspricht das in 9(a) gezeigte
Signal dem Pcyl' in
dieser Ausführung.
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25 zeigt
ein detailliertes Blockdiagramm eines anderen Beispiels der Korrektureinheit 132,
die in der Zylinderinnendruckerfassungsvorrichtung von 22 gezeigt
ist. Ein Hauptunterschied zwischen der in 23 gezeigten
Korrektureinheit 132 und der in 25 gezeigten
Korrektureinheit 132 liegt darin, dass ein Controller 150 vorgesehen
ist.
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Eine
Abtastschaltung 145 tastet den korrigierten Zylinderinnendruck
Pcyl ab. Die Abtastung erfolgt in ähnlicher Weise wie die Abtastung
durch die in 23 gezeigte Abtastschaltung 135.
Eine durch die Abtastung erhaltene Abtastung Psample wird in der
Abtastschaltung 145 gehalten. Es sollte angemerkt werden, dass
das Objekt der Abtastung durch die Abtastschaltung 135 der
Zylinderinnendruck Pcyl' vor
der Korrektur ist, wohingegen das Objekt der Abtastung durch die
Abtastschaltung 145 der Zylinderinnendruck Pcyl nach der Korrektur
ist. Dies ist so, weil der Controller in der Ausführung als
Eingabe ein Signal verwenden muss, in dem sich ein durch den Controller
erzeugter Driftkorrekturterm Pcyl_comp_SLD (d.h. korrigierter Zylinderinnendruck
Pcyl) widerspiegelt.
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Eine
Driftbetragbestimmungsschaltung 146, eine Überabtastungsschaltung 147 und
eine Gleitender-Mittelwertschaltung 148 arbeiten in ähnlicher
Weise wie die Driftbetragbestimmungsschaltung 136, die Überabtastungsschaltung 137 und
die gleitende Mittelwertschaltung 138, die jeweils in 23 gezeigt
sind.
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Der
Controller 150 bestimmt den Driftkorrekturterm Pcyl_comp_SLD,
sodass der Driftbetrag Pcyl_comp pro Tk auf einen Sollwert Pcyl_comp_cmd
konvergiert. Die Korrekturschaltung 149 korrigiert den Zylinderinnendruck
Pcyl', indem sie
den Driftkorrekturterm Pcyl_comp_SLD zum Zylinderinnendruck Pcyl' addiert, um den
korrigierten Zylinderinnendruck Pcyl zu bestimmen.
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In
diesem Beispiel wird der Sollwert Pcyl_comp_cmd auf null gesetzt,
weil eine Differenz zwischen dem Zylinderinnendruck Pcyl und dem
Ansaugkrümmerdruck
Pb während
des Ansaugtakts auf null geregelt wird. In einem Fall, wo die Subtraktion
des Referenzwerts Pb von der Zylinderinnendruckabtastung Psample nicht
ausgeführt
wird, wird ein Ansaugkrümmerdruck
Pb, der während
des Ansaugtakts abgetastet wird, in den Sollwert Pcyl_comp_cmd gesetzt.
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Der
Controller 150 führt
die oben beschriebene Antwortzuweisungsregelung in einem Zyklus
von Tk durch, der kürzer
ist als die Länge
Tn des Verbrennungszyklus, um zu bewirken, dass der Driftbetrag Pcyl_comp
konvergiert. Details der Antwortzuweisungsregelung werden weggelassen,
weil sie oben in Bezug auf die 13 bis 15 beschrieben
sind.
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Wie
in 25 gezeigt, wird der Driftkorrekturterm Pcyl_comp_SLD(k),
der durch den Controller 150 im gegenwärtigen Zyklus bestimmt wird,
zur Korrekturschaltung 149 rückgekoppelt. Die Korrekturschaltung 149 addiert
den erhaltenen Driftkorrekturterm Pcyl_comp_SLD(k) zu dem Zylinderinnendruck
Pcyl'(k + 1), der im
nächsten
Zyklus erhalten wird, um den korrigierten Zylinderinnendruck Pcyl(k
+ 1) zu bestimmen. Wiederum wird der Driftkorrekturterm Pcyl_comp_SLD(k
+ 1) auf der Basis des korrigierten Zylinderinnendrucks Pcyl(k + 1)
bestimmt und dann zur Korrekturschaltung 149 rückgekoppelt.
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In
Bezug auf 26 wird der Effekt der Verwendung
der Antwortzuweisungsregelung beschrieben. 26(a) zeigt
einen Wellenverlauf des Driftbetrags Pcyl_comp, der durch die gleitende
Mittelwertschaltung 138 von 23 erzeugt
wird. Es ist ersichtlich, dass eine Diskontinuität auftritt, wie durch die Bezugszahl 171 bis 173 gezeigt.
Diese Diskontinuität
wird erzeugt, weil der Driftbetrag Pdft bei jedem Verbrennungszyklus
berechnet wird (in anderen Worten, weil der berechnete Driftbetrag
Pdft über
Tn hinweg konstant ist). Wenn der Zylinderinnendruck Pcyl' mit einem solchen
Driftbetrag Pcyl_comp korrigiert wird, könnte in dem Wellenverlauf des
korrigierten Zylinderinnendrucks eine Diskontinuität auftreten.
Dies ist in einem nachfolgenden Prozess, wie etwa einem Frequenzauflösungsprozess
des Zylinderinnendrucks, unerwünscht.
Die Antwortzuweisungsregelung kann diese Diskontinuität beseitigen.
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26(b) zeigt den Driftkorrekturterm Pcyl_comp_SLD,
der durch den Controller 150 bestimmt wird. Zum Vergleichszweck
ist der Driftbetrag Pcyl_comp von 26(a) mit
einer gepunkteten Linie gezeigt.
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Da
der Driftkorrekturterm Pcyl_comp_SLD so bestimmt wird, dass er sich
durch die Antwortzuweisungsregelung einem Sollwert (d.h. in diesem
Beispiel null) allmählich
annähert,
wird der Driftkorrekturterm Pcyl_comp_SLD durch einen kontinuierlichen
Wellenverlauf repräsentiert.
Da der Wellenverlauf des Driftkorrekturterms Pcyl_comp_SLD keine
Diskontinuität
hat, wird verhindert, dass in dem Wellenverlauf des korrigierten
Zylinderinnendrucks Pcyl eine Diskontinuität auftritt.
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In
Bezug auf 27 bis 30 wird
ein Prozess zum Bestimmen des korrigierten Zylinderinnendrucks Pcyl
gemäß der dritten
Ausführung
beschrieben. Die Driftkorrektur wird durch die Korrektureinheit 132 von 25 implementiert.
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27 zeigt
ein Flussdiagramm eines Prozesses zur Bestimmung des Driftbetrags
Pdft. Wie oben beschrieben, wird der Prozess in einem Zyklus von
Tn ausgeführt. "n" bezeichnet eine Zykluszahl.
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In
Schritt S101 startet der Prozess, wenn der Wert Dcnt des Aufwärtszählers den
Kurbelwinkel Dsample erreicht hat, bei der der Zylinderinnendruck
abgetastet werden soll. In einem Beispiel, wie oben beschrieben, beginnt
dieser Prozess zu einer vorbestimmten Zeitgebung während des
Ansaugtakts jedes Verbrennungszyklus.
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In
Schritt S102 wird der Zylinderinnendruck Pcyl abgetastet, um eine
Zylinderinnendruckabtastung Psample zu erhalten. Das Ausgangssignal
Pb von dem Ansaugkrümmerdrucksensor
wird ebenfalls abgetastet. In Schritt S103 wird eine Differenz zwischen
der Zylinderinnendruckabtastung Psample und dem Ansaugkrümmerdruck
Pb als der Driftbetrag Pdft berechnet.
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28 zeigt
ein Flussdiagramm eines Prozesses zur Bestimmung des korrigierten
Zylinderinnendrucks Pcyl. Dieser Prozess wird in einem Zyklus von
Tk ausgeführt. "k" bezeichnet eine Zykluszahl.
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In
Schritt S111 wird das Ausgangssignal Vps des Zylinderinnendrucksensors 15 gelesen
(in anderen Worten, das Ausgangssignal des Zylinderinnendrucksensors 15 wird
abgetastet, um einen digitalen Wert Vps zu erhalten). In Schritt
S112 wird eine Integrierroutine ausgeführt (29). In
der Integrierroutine wird das Ausgangssignal Vps des Zylinderinnendrucksensors
integriert, um den Zylinderinnendruck Pcyl zu bestimmen.
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In
Schritt S113 wird der in Schritt S103 (27) erhaltene
Driftbetrag Pdft(n) überabgetastet.
In Schritt S114 wird der gleitende Mittelwert auf m Abtastungen
(d.h. Abtastungen Pdft(k – (m – 1)) bis
Pdft(k), die durch Überabtastung
erhalten wurden, angewendet, wie in der Gleichung (19) gezeigt,
um den Driftbetrag Pcyl_comp pro Tk zu bestimmen.
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In
Schritt S115 wird eine vereinfachte Version der Antwortzuweisungsregelung
durchgeführt,
um den Driftkorrekturterm Pcyl_comp_SLD zub estimmen. In Schritt
S116 wird der Driftkorrekturterm Pcyl_comp_SLD zu dem mit dem Integral
erzeugten Zylinderinnendruck Pcyl' addiert, um den korrigierten Zylinderinnendruck Pcyl
zu bestimmen.
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29 zeigt
ein Flussdiagramm des Integrals im Schritt S112 von 28.
In Schritt S121 wird die gegenwärtige
momentane Zeit (Sekunden) von Tk berechnet. Diese Berechnung wird
gemäß der Beschreibung in
Bezug auf Schritt S12 von 19 durchgeführt.
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Die
Schritte S122 und S123 bezeichnen den Integrierprozess. In Schritt
S122 wird der Änderungsbetrag ΔPcyl' des Zylinderinnendrucks
pro Tk(k) berechnet. Da das Ausgangssignal Vps(k) des Zylinderinnendrucksensors
die Änderungsrate
des zylinderinnendrucks Pcyl' bezeichnet,
wird der Änderungsbetrag ΔPcyl' des Zylinderinnendrucks
pro Tk(k) so berechnet, wie mit der Gleichung (20) gezeigt. Durch
Verwendung der momentanen gegenwärtigen
Zeitdauer von Tk kann der Änderungsbetrag ΔPcyl' des Zylinderinnendrucks
genauer berechnet werden. ΔPcyl'(k) = Vps(k) × Tk(k) (20)
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In
Schritt S123 wird der gegenwärtige
Wert Pcyl'(k) des
Zylinderinnendrucks berechnet, indem der Änderungsbetrag ΔPcyl'(k) des Zylinderinnendrucks
pro Tk(k) (der in Schritt S122 berechnet wird) zum vorherigen Wert
Pcyl'(k – 1) des
Zylinderinnendrucks addiert wird.
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Alternativ
kann die Berechnung des Zylinderinnendrucks Pcyl' zu einem vorbestimmten Zeitintervall durchgeführt werden,
anstatt synchron mit dem Kurbelwinkel. Wenn die Berechnung zum vorbestimmten
Zeitintervall ausgeführt
wird, wird die vorbestimmte Zeit auf die momentane Zeitdauer Tk(k)
gesetzt.
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Alternativ
könnte
die Berechnung des Zylinderinnendrucks synchron mit einem anderen
Parameter durchgeführt
werden. In diesem Fall ist es auch bevorzugt, dass der Änderungsbetrag ΔPcyl' des Zylinderinnendrucks
unter Berücksichtigung
der gegenwärtigen
momentanen Zeitdauer von Tk berechnet wird.
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30 zeigt
ein Flussdiagramm der Antwortzuweisungsregelung in Schritt S115
von 28. In Schritt S131 wird ein Fehler Enc(k – 1) zwischen
dem vorherigen Wert Pcyl_comp(k – 1) des Driftbetrags pro Tk
und dessen Sollwert Pcyl_comp_cmd berechnet. In Schritt S132 wird
ein Fehler Enc(k) zwischen dem gegenwärtigen Wert Pcyl_comp(k) des
Driftbetrags pro Tk und dessen Sollwert Pcyl_comp_cmd berechnet.
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In
Schritt S133 wird die Umschaltfunktion σ berechnet. In Schritt S134
wird die Reachingvorschrifteingabe Urch berechnet.
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In
Schritt S135 wird die Umschaltfunktion σ(k) zum vorherigen Wert G(k – 1) des
Integrals der Umschaltfunktion addiert, um den gegenwärtigen Wert
G(k) des Integrals der Umschaltfunktion zu berechnen. In Schritt
S136 wird die Adaptivvorschrifteingabe Uadp berechnet. In Schritt
S137 wird eine Regeleingabe in die Korrektureinheit 131,
d.h. der Driftkorrekturterm Pcyl_comp_SLD, berechnet, indem die
Reachingvorschrifteingabe und die Adaptivvorschrifteingabe addiert
werden.
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Das
in den 27 bis 30 gezeigte
Flussdiagramm beruht auf der in 25 gezeigten
Korrektureinheit 132. Jedoch würden Fachkundige dieses Flussdiagramm
in Anpassung an die in 23 gezeigte Korrektureinheit 132 modifizieren.
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Die
vorliegende Erfindung kann auf einen Mehrzweckmotor (z.B. einen
Außenbordmotor)
angewendet werden.
