MXPA05012046A - Un aparato de deteccion del estado de combustion para un motor. - Google Patents

Abstract

Se provee un aparato para detectar el estado de combustion para un motor que tiene un sensor de presion interna para detectar una presion interna de una camara de combustion del motor y el detector del angulo de calado para detectar un angulo de calado del motor; el aparato calcula un volumen de la camara de combustion con base en el angulo de calado detectado por el detector del angulo de calado y el estimador para estimar una presion de motorismo del motor de acuerdo con una ecuacion de calculo utilizando el volumen calculado; el aparato ajusta cualquiera de la presion detectada por el sensor de presion interna y la presion estimada por el estimador durante un tiempo de compresion del motor para reducir al minimo el error entre la presion detectada y la presion estimada; el aparato determina un estado de combustion durante un tiempo de combustion del motor con base en una relacion entre la presion ajustada y la otra presion, el aparato identifica los parametros de la ecuacion de calculo durante un tiempo de compresion del motor para reducir al minimo el error entre la presion detectada por el sensor de presion interna y la presion estimada por el estimador.

Description

UN APARATO DE DETECCION DEL ESTADO DE COMBUSTION PARA UN MOTOR CAMPO DE LA INVENCION La presente invención se refiere a una técnica para detectar una falla en un motor de combustión interna. La Publicación de Solicitud de Patente Japonesa Número H3-246374 describe una técnica para calcular un movimiento de una presión de motorismo (una presión en un tiempo de falla) de un motor mediante la detección de una presión interna de una cámara de combustión del motor para cada ángulo de calado predeterminado, estableciendo una cantidad de derivación de una señal de detección de presión interna con base en una señal de detección de presión interna muestreada en un periodo de muestreo y un volumen de la cámara de combustión, corrigiendo la señal de detección de presión interna muestreada con base en la cantidad de derivación establecida y calculando el movimiento de la presión de motorismo con base en la presión interna corregida y el volumen de la cámara de combustión. La ocurrencia o falta de ocurrencia de una falla se determina comparando esta presión calculada con la presión detectada en un ciclo de combustión. De acuerdo con la técnica convencional anteriormente descrita, la presión interna primero se obtiene corrigiendo la señal de presión interna con la cantidad de derivación y después la presión de motorismo es calculada con base en la presión interna corregida y el volumen de la cámara de combustión. Sin embargo, esta técnica tiene un punto débil en la confiabilidad para corregir el valor de la presión detectada con la cantidad de derivación ya que la presión detectada es corregida con la cantidad de derivación en un punto de tiempo determinado cuando la presión interna cambia abruptamente bajo una operación pasajera del motor y debido a que la característica de salida de la presión interna varía debido a dichos factores tal como el estado de fijación del sensor, el cambio de temperaturas en la porción de fijación del sensor, el deterioro por el paso del tiempo y así sucesivamente. Por lo tanto, existe la necesidad de mejorar la confiabilidad de la presión de motorismo que se calcula a partir de dicho valor de presión corregida.

SUMARIO DE LA INVENCION Para resolver el problema antes mencionado, la presente invención provee un aparato que detecta el estado de combustión para un motor que tiene medios de detección de presión interna para detectar una presión interna de una cámara de combustión del motor y medios de detección del ángulo de calado para detectar un ángulo de calado del motor. El aparato tiene medios de cálculo para calcular un volumen de la cámara de combustión con base en el ángulo de calado detectado por los medios de detección del ángulo de calado y medios de cálculo para calcular una presión de motorismo del motor de acuerdo con una ecuación de cálculo utilizando el volumen calculado. El aparato ajusta cualquiera de la presión detectada por los medios de detección de presión interna y la presión calculada por los medios de cálculo durante un tiempo de compresión del motor para reducir al mínimo el error entre la presión detectada y la presión calculada. El aparato además incluye medios de determinación para determinar un estado de combustión durante un tiempo de compresión del motor con base en una relación entre la presión ajustada por los medios de ajuste y la otra presión. De acuerdo con un aspecto de la presente invención, los medios de ajuste incluyen medios de identificación para identificar los parámetros de la ecuación de cálculo durante un tiempo de compresión del motor para reducir al mínimo el error entre la presión detectada por los medios de detección de presión interna y la presión calculada por los medios de cálculo. Además, los medios de determinación determinan el estado de combustión con base en una relación entre la presión detectada y la presión calculada que se ajusta para reducir al mínimo el error. De acuerdo con otro aspecto de la presente invención, los medios de ajuste incluyen medios de modificación para modificar, durante un tiempo de compresión del motor, la presión detectada por los medios de detección de presión interna de acuerdo con una ecuación de modificación y medios de identificación para identificar los parámetros de la ecuación de modificación y así reducir al mínimo el error entre la presión modificada y los medios de modificación y la presión calculada por los medios de cálculo. Además, los medios de determinación determinan un estado de combustión con base en la presión calculada y la presión detectada que es modificada para reducir al mínimo el error. De acuerdo con un aspecto adicional de la presente invención, la ecuación de cálculo es una ecuación de estado para gases en la cámara de combustión y la identificación de los parámetros son ejecutados en un ángulo de calado durante un intervalo de un cierre de una válvula de admisión de aire hasta una transición a un tiempo de combustión. De acuerdo con otro aspecto todavía de la presente invención, los medios de cálculo incluyen medios de cálculo de presión de motorismo para calcular una presión de motorismo con base en el volumen de la cámara de combustión calculado por los medios de cálculo y medios de modificación para modificar la presión de motorismo mediante el uso de los parámetros identificados por los medios de identificación. De acuerdo con otro aspecto todavía de la presente invención, los medios de identificación están estructurados para calcular una desviación estándar entre los valores de la presión calculada y las presiones detectadas y después para determinar que la desviación estándar entre los valores de la presión calculada y las presiones detectadas converge cuando la desviación estándar es igual a, o menor que un valor predeterminado para adoptar los parámetros identificados. De acuerdo con otro aspecto adicional de la presente invención, los medios de identificación están estructurados para calcular una desviación estándar entre los valores de la presión calculada y las presiones detectadas y después para determinar que la desviación estándar entre los valores de la presión calculada y las presiones detectadas converge cuando la desviación estándar es igual a, o menor que un valor predeterminado para adoptar los parámetros identificados. De acuerdo con otro aspecto adicional de la presente invención, los medios de determinación determinan una falla en el motor. Esta determinación de la falla se realiza a través de la comparación de una relación entre la presión calculada y la presión detectada con un valor predeterminado. De acuerdo con la presente invención, se identifican los parámetros de la ecuación de cálculo para reducir al mínimo el error entre la presión calculada por los medios calculados y la presión detectada, y después la presión de motorismo es calculada mediante el uso de dichos parámetros identificados. Además, estos parámetros son identificados durante un tiempo de compresión y después son empleados para calcular la presión de motorismo en un tiempo de combustión inmediatamente después del tiempo de compresión. Como resultado, la presión de motorismo se puede calcular en un nivel de alta precisión. En caso de un motor de gasolina, el tiempo de combustión del motor corresponde a un tiempo después de un encendido y en caso de un motor de diesel, éste corresponde a un tiempo después de una inyección de combustible.

BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS La figura 1 muestra bloques funcionales de una modalidad de la presente invención. La figura 2 muestra esquemáticamente una curva de presión de motorismo y una curva de presión durante una combustión normal. La figura 3 muestra esquemáticamente cómo calcular una posición de pistón. La figura 4 es un diagrama de flujo de un procedimiento principal para una detección de falla. La figura 5 es un diagrama de flujo de determinación de falla. La figura 6 es un diagrama de flujo de un procedimiento de identificación de parámetros. La figura 7 es un diagrama de flujo de un procedimiento de determinación de convergencia. La figura 8 muestra bloques funcionales de otra modalidad de la presente invención. La figura 9 muestra esquemáticamente una curva de presión de motorismo y una curva de presión durante una combustión normal. La figura 10 muestra bloques funcionales de una modalidad adicional de la presente invención.

DESCRIPCION DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS Algunas modalidades de la presente invención se describirán a continuación con referencia a las figuras anexas. La figura 1 es un diagrama en bloques de una estructura general de un aparato para detectar el estado de combustión de acuerdo con una modalidad de la presente invención. Una unidad de control electrónico (en lo sucesivo denominada como una "ECU") 10 es una computadora que tiene una unidad de procesamiento central (CPU) . La ECÜ incluye una Memoria de Solo Lectura (ROM) para almacenar los programas de cómputo y una Memoria de Acceso Aleatorio (RAM) para proveer un espacio de trabajo al procesador y almacenar temporalmente datos y programas . Una interfaz de entrada/salida 11 recibe una señal de detección de cada sección de un motor y ejecuta una conversión A/D (análogo a digital) en cada señal para pasarla a la siguiente etapa. La interfaz de entrada/salida 11 también envía una señal de control con base en un resultado de una operación del CPU a cada sección del motor. En la figura 1, la ECU se muestra como bloques funcionales que representan funciones relacionadas con la presente invención. La figura 2 muestra esquemáticamente un principio de una determinación de falla de acuerdo con la presente invención. La curva 1 muestra un movimiento de una presión de motorismo (una presión en un tiempo de falla) en un cilindro del motor y la curva 3 muestra un movimiento de una presión interna durante una combustión normal en el mismo cilindro. Un ángulo de calado de 0 grados indica un punto muerto superior (TDC) . La presión de motorismo alcanza un pico en el TDC y la presión interna durante la combustión (curva 3) alcanza un pico alrededor de un tiempo de encendido después del TDC. En esta invención, los parámetros en una ecuación de estado para gases son identificados en un periodo previo a un TDC durante un tiempo de compresión, por ejemplo, un periodo de "a" que se muestra en la figura 2. Como se mostrará posteriormente por medio de las ecuaciones, esta identificación es ejecutada calculando los valores de los parámetros para la ecuación de estado para gases en el cilindro a través del uso del método de los cuadrados mínimos para reducir al mínimo una diferencia (PM-PS) entre un valor calculado PM de la presión de motorismo con base en la ecuación de estado en el punto A, el punto B y así sucesivamente como se muestra en la figura 2 y una presión interna PS obtenida de una salida de un sensor de presión interna 12. Utilizando la ecuación de estado cuyos parámetros han sido así identificados, se calcula la presión de motorismo PM (curva 1) en un ciclo, incluyendo un tiempo de combustión en un cilindro. Por consiguiente, la curva 1 es confiable porque es la presión interna que es calculada de acuerdo con la ecuación de estado utilizando los parámetros que se identifican en el tiempo de compresión inmediatamente antes del tiempo de combustión.

Posteriormente se determina un estado de combustión, por ejemplo, la ocurrencia de una falla, con base en una relación entre el valor de la presión interna PS (curva 3) obtenida de la salida del sensor de presión interna 12 en un punto de tiempo después que una combustión de mezcla de aire-combustible ha iniciado en el tiempo de combustión, por e emplo, en un punto de tiempo que se muestra con C en el periodo "b" en la figura 2 y la presión de motorismo PM (curva 1) calculada de acuerdo con la ecuación de estado anteriormente descrita. En una modalidad, se determina que una falla ha ocurrido cuando una relación de PS/PM es más pequeña que un valor de umbral predeterminado . Refiriéndose nuevamente a la figura 1, el sensor de presión interna 12, que es un elemento piezoeléctrico, está colocado en proximidad a una bujia de encendido de cada cilindro del motor. El sensor de presión 12 emite una señal de carga eléctrica que corresponde a la presión dentro del cilindro. Esta señal es convertida a una señal de voltaje por un amplificador de carga 31 y emitida a la interfaz de entrada/salida 11 a través de un filtro de paso bajo 33. La interfaz de entrada/salida 11 envía la señal desde el sensor de presión 12 a una unidad de muestreo 13. La unidad de muestreo 13 ejecuta un muestreo en un intervalo predeterminado, por ejemplo, en un intervalo de 1/10 kHz y entrega el valor de muestra a una unidad de detección de presión 15. En esta modalidad, la unidad de detección de presión 15 provee un valor de presión detectada PS a una unidad de determinación de falla 27 por cada 15 grados de ángulo de calado. Por otra parte, una unidad para calcular el volumen de la cámara de combustión 19 calcula un volumen Vc de una cámara de combustión del cilindro que corresponde al ángulo de calado T de acuerdo con la ecuación (1) y la ecuación (2) .

Vc = Vdead + Apstn x m ^ En la ecuación (1) y la ecuación (2) "m" indica un desplazamiento de un pistón 7 de un TDC. El desplazamiento es calculado a partir de una relación que se muestra en la figura 3. Suponiendo que "r" es un radio de calado y "1" es una longitud de una varilla de conexión, A=l/r. "Vdead" representa un volumen de cámara de combustión cuando el pistón se localiza en el TDC y "Apstn" representa un área transversal del pistón. Se sabe que una ecuación de estado para un cilindro se expresa como en la ecuación (3) . Una unidad para calcular la presión de motorismo 20 incluye una unidad para calcular la presión de motorismo 21 y una unidad para modificar la presión de motorismo 22. La unidad para calcular la presión de motorismo 21 calcula una presión de motorismo básica GRT/V que es un término básico en la ecuación (3) . La unidad para modificar la presión de motorismo 22 modifica la presión de motorismo básica utilizando los parámetros que se van a obtener en una unidad de identificación de parámetros 23 y calcula un valor estimado PM de una presión de motorismo en la cámara de combustión (una presión en un tiempo de no combustión) que corresponde al ángulo de calado de acuerdo con la ecuación de estado en la ecuación (3) . (3) PM = (GRT IVC) x k + C (4) PM = kX (i) + C En la ecuación (3) , "G" indica una cantidad de aire de entrada obtenida, por ejemplo, de un medidor de flujo de aire, o con base en una velocidad giratoria de motor y una presión de aire de entrada. "R" representa una constante de gas, "T" representa una temperatura de aire de entrada obtenida, por ejemplo, de un sensor de temperatura de aire de entrada, o con base en condiciones operativas tal como una temperatura de agua del motor, etc. "k" es un coeficiente de corrección y C es una constante. Al expresar un valor discreto de GRT/VC en la ecuación (3) como X(i), se obtiene la ecuación (4) . La unidad de identificación de parámetros 23 identifica los parámetros k y C en la ecuación (4) a través del uso del método de los cuadrados mínimos para reducir al mínimo la diferencia (PM-PS) entre el valor calculado PM de la presión de motorismo calculada en el tiempo de compresión por la unidad para calcular la presión de motorismo 20 y la presión interna PS detectada por la unidad de detección de presión 15 a partir del sensor de presión interna 12. Al expresar valores discretos del PM con p' (i) , los valores muestra (valores discretos) de la presión interna PS obtenida del sensor de presión interna con p (i) y los valores discretos de X (i) con x (i) , se obtienen las siguientes expresiones: PMT = [p' (0), ?' (1) , p' (n)], PST = [p(0), p(l), p(n)], X(i)T = [x(0), x(l), .-·, x(n)] . Una suma de cuadrados de los valores discretos del error (PM-PS) se expresa como en la ecuación (5) . Se asume que los valores muestran se toman en un intervalo de 1/10 kHz y el valor de vi" está limitado hasta 100 por ejemplo.

F = ? p(i) ~ P'(i) = ? ÍP(i) - ( + c)]2 = ? [p(i)2 - 2/?(0 x (fo(0 + C) + (fcc(0 + C)2 ] ( 5 ) k y C para reducir al mínimo el valor de F se obtienen como los valores de k y C cuando un diferencial parcial con respecto a cada uno de k y C para F (k, C) se convierte en cero. Estas operaciones diferenciales se expresan como en la ecuación (6) y la ecuación (7). dF/dk = ?[-2 p(i)x(í) + 2fcc(z)2 + 2Cx i)] = 0 [6) dF/dC=?[-2p(i)+2C+2h(iy\=0 ¡7) Al simplificar los lados derecho de estas ecuaciones se obtiene la ecuación (6)' y la ecuación (7)'. ? p{i)x{i) = h? x(i)2 + C? x(i) (6') ?p(i) = k?x(i) + C x n (7') Al expresar estas ecuaciones por medio de una matriz, se obtiene la ecuación (8) . (8) Además, la ecuación (8) puede ser transformada en la ecuación (9) utilizando una matriz inversa. matriz inversa en el lado derecho se expresa como en la ecuación (10) .

DET = ?x(í)2 x n - ? x(i)x ?x(i) (En donde, DET?0) Como se pueden entender de manera clara a partir de una serie de las ecuaciones anteriormente descritas, los parámetros k y C de la ecuación de estado se pueden calcular utilizando los valores discretos X (i) de la presión de motorismo básica y los valores discretos P(i) de la presión interna detectada con base en la salida del sensor de presión 12. La unidad para calcular la presión de motorismo 20 utiliza dichos parámetros identificados para calcular el valor estimado de la presión de motorismo para cada cilindro. Específicamente, la unidad para calcular la presión de motorismo 21 calcula los valores discretos X (i) de la presión de motorismo básica con base en el volumen de la cámara de combustión, y la unidad de modificación de presión de motorismo 22 calcula el valor estimado P' de la presión de motorismo utilizando los parámetros identificados por la unidad de identificación de parámetros 23. Los valores discretos X(i) se calculan, por ejemplo, en un intervalo de 1/10 kHz, y los parámetros k, C se identifican con base en un número predeterminado de valores discretos, por ejemplo, 100 valores discretos. La unidad para modificar la presión de motorismo 22 utiliza estos parámetros para calcular el valor de presión de motorismo calculado P en un tiempo de combustión. De preferencia, los parámetros k, C son identificados múltiples veces en un tiempo de compresión para calcular el valor de presión de motorismo estimada PM con base en los valores promedio respectivos para los parámetros k, C. En un punto de tiempo especifico, por ejemplo, el punto de tiempo C en el periodo "b" después del tiempo de encendido (figura 2) , la unidad de determinación de falla 27 determina la ocurrencia o no ocurrencia de una falla con base en el valor PS de la presión interna detectada por el sensor de presión interna 12 y el valor de la presión de motorismo estimada PM calculada al mismo tiempo por la unidad para calcular la presión de motorismo 20. En esta modalidad, la unidad de determinación de fallas 27 determina que ha ocurrido una falla cuando un valor de PS/PM es más pequeño que un valor de umbral predeterminado a. La figura 3 es un diagrama de flujo de un procedimiento que es ejecutado por cada 15 grados de ángulo de calado. Se determina si el procedimiento actual es o no antes que el TDC en el tiempo de compresión (S101) y cuando es antes que el TDC, el procedimiento para identificar los parámetros del modelo de cálculo de presión de motorismo es iniciado (S115) . Después de la operación de identificación para los parámetros se ejecuta (S117) la determinación de convergencia. Cuando se confirma la convergencia, los parámetros k, C son actualizados (S119) . Cuando no es antes del TDC en el paso S101, se examina si el indicador de falla MIL está o no configurado a 1 (S103) . Cuando este indicador está configurado a 1, éste indica que la determinación de falla ya ha sido ejecutada varias veces y que se ha emitido la advertencia de falla. Cuando este indicador no está configurado a 1, inicia el procedimiento de determinación de falla (S105) . Cuando la ocurrencia de la falla de determina como un resultado de la determinación de falla, el indicador de falla se configura a 1 ( SO7 ) y después se incrementa (S109) el conteo de los tiempos de falla. Cuando se inicia el procedimiento de determinación de falla (S105) , el conteo del ciclo de determinación, es decir, el número de ciclos, se incrementa (Slll) . Como se describirá a continuación, el número de ciclos es contado para que el MIL de falla (advertencia de falla) pueda ser emitido con base en el número de veces que ha ocurrido la falla durante un número predeterminado de ciclos . Cuando el indicador de falla MIL se configura a 1, el conteo de ciclos y el conteo de la falla se restablecen y después finaliza el procedimiento (S113) . Ahora, refiriéndose a la figura 5, el procedimiento de determinación de falla (S105 de la figura 4) se describirá con mayor detalle. En primer lugar, se calcula un desplazamiento m (distancia) del pistón desde el TDC a la posición actual de acuerdo con la ecuación (1) (S131) . Después, utilizando este desplazamiento m, se calcula el volumen actual Vc del cilindro de acuerdo con la ecuación (2) (S133) . La temperatura del aire de entrada es leida en el sensor de temperatura que está colocado en el tubo de admisión de aire del motor (S135) y el valor estimado PM de la presión de motorismo se calcula de acuerdo con la ecuación (3) (S137) . Se lee (S139) la presión interna real PS con base en la salida del sensor de presión interna y se busca un mapa del valor de umbral para la determinación de falla con base en la velocidad de rotación del motor NE y la presión del tubo de admisión de aire absoluta (S143) . Debido a que la presión de motorismo es diferente dependiendo de las condiciones de carga del motor, los valores de umbral de determinación correspondientes a las condiciones de carga se preparan por anticipado como un mapa a ser utilizado para buscar el valor de umbral apropiado. Entonces, se establece una etapa de determinación (S145) . Se requiere el juicio de etapa para ejecutar una determinación de falla en el tiempo más apropiado correspondiente a la condición del motor. Por ejemplo, en caso de un motor que incluye un mecanismo de válvula variable que tiene una función de temporización que cambia variablemente de una válvula de entrada/salida, se selecciona una etapa de determinación dependiendo de si la temporización está o no controlada para velocidades de rotación superiores, si la condición está o no en un estado inactivo, si la condición está o no en un modo de encendido (es decir, un modo para retardar el tiempo de encendido para enviar el gas de escape de la temperatura superior al sistema d escape para activar el catalizador en el sistema de escape después de arrancar el motor) o similares. En cada mapa de etapa, se establece un tiempo respectivo para permitir una determinación de falla (un tiempo particular en el periodo "b" en la figura 2) . Este tiempo particular se denomina como una "puerta de determinación" en el paso S147 de la figura 5. Cuando el estado actual está en una puerta de determinación, se determina si una relación PS/PM del valor de presión interna real PS contra la presión de motorismo estimada PM es más grande o no que el valor de umbral de determinación obtenido a través de la búsqueda en el paso 143 (S149) . Cuando la relación PS/PM es más grande que el valor de umbral, se determina que se ejecuta el encendido normal, y después finaliza el procedimiento. Cuando la relación PS/PM es igual a, o menor que el valor de umbral, se determina que ha ocurrido una falla, y el indicador de falla se configura a 1 (S151) . Cuando el número de veces para la ocurrencia de fallas excede un valor de determinación dentro de un periodo de tiempo predeterminado, se determina un juicio de falla, de tal forma que la advertencia de falla (MIL de falla) se establece en ENCENDIDO. Este asunto se describirá con mayor detalle a continuación con referencia a la figura 8. Ahora, refiriéndose a la figura 6, se describirá un procedimiento de identificación de parámetros. El procedimiento de identificación de parámetros es ejecutado casi al final de un tiempo de compresión, es decir, cerca del TDC. Un estado en donde el pistón está ubicado cerca del extremo del tiempo de compresión se denomina como una etapa de identificación. Cuando el estado está en una etapa de identificaciones, la posición del pistón se calcula de acuerdo con la ecuación (1) utilizando los datos a ser obtenidos en una etapa de medición que se describirá a continuación y el volumen del cilindro se calcula de acuerdo con la ecuación (2) (S163) . La cantidad de aire de entrada y la temperatura del aire de entrada se leen (SI 65) y los parámetros k y C se identifican de acuerdo con la ecuación (6) (S167) . Después se calcula una discrepancia y una desviación estándar del error (S169) . Este es un cálculo para determinar si la ecuación de estado expresada por la ecuación (3) converge o no por los parámetros identificados (este asunto se describirá con mayor detalle a continuación con referencia a la figura 7) . Cuando el estado no es la etapa de identificación en el paso S161, se determina si el estado está o no en la etapa de medición, es decir, una etapa para recopilar los datos empleados para la operación de la identificación de parámetros (S171) . Cuando en la etapa de medición, los datos son almacenados en la memoria intermedia (S173) y el resultado del cálculo previo es restablecido (S175) entonces finaliza el procedimiento. Cuando no está en la etapa de medición, el resultado del cálculo previo es restablecido y entonces finaliza el procedimiento. Refiriéndose a la figura 7, la discrepancia y la desviación estándar, o, sus valores aproximados, del error entre el valor de presión de motorismo estimado Pf calculado a través de la ecuación de estado de la Ecuación (3) utilizando los parámetros identificados k y C y el valor real de la presión interna medida por el sensor de presión interna son calculados. En principio, cuando la desviación estándar es igual a, o menor que un valor predeterminado, se determina que el error entre el valor de presión de motorismo estimado PM y el valor medido PS converge, de tal manera que los parámetros identificados k y C son adoptados como parámetros apropiados. Cuando el error no converge, existe una posibilidad de una ocurrencia de dicho problema como un ruido causado por la anormalidad del sensor de presión interna o una sobrecarga en la operación de cálculo. El valor estimado PM de la presión de motorismo es calculado por la Ecuación (3) (S181) y el error E(i)=PM-PS es calculado (S183) . Con base en los errores E(i), se calcula una discrepancia o su valor aproximado o de acuerdo con un método de cálculo conocido (S189) . Después se calcula una desviación estándar STDV como una raiz cuadrada de dicha discrepancia calculada (S191) . Cuando la desviación estándar es igual a, o mayor que un valor de umbral predeterminado (S193) , se determina que el error no converge y un indicador de convergencia-no-buena (F_CONV_NG) se configura a 1 (S195) . Se cuenta (S199) el número de veces en las que el indicador de convergencia-no-buena (F_CONV_NG) se configura a 1 y cuando el conteo se convierte en 100 o más (S201) , un indicador que indica la anormalidad del sensor de presión interna se configura a 1. El procedimiento para la determinación de convergencia en la figura 7 es ejecutado en el procedimiento de identificación (una vez en un ciclo) . El conteo en el paso S199 es ejecutado para cada 15 grados de ángulo de calado.

Cuando la desviación estándar no alcanza el valor predeterminado en el paso S193, se determina que el error converge, de tal manera que el indicador de convergencia-no-buena se configura a 0 (S197) y termina el procedimiento. La figura 8 es un diagrama en bloques de una estructura general de un aparato para detectar el estado de combustión de acuerdo con otra modalidad de la presente invención. Una unidad de control electrónico (en lo sucesivo denominada como una "ECU") 10 es una computadora que tiene una unidad de procesamiento central (CPU) . La ECU incluye una Memoria de Solo Lectura (ROM) para almacenar programas de cómputo y una Memoria de Acceso Aleatorio (RAM) para proveer un espacio de trabajo al procesador y almacenar temporalmente datos y programas. Una interfaz de entrada/salida 11 recibe una señal de detección de cada sección de un motor y ejecuta una conversión A/D (análogo a digital) en cada señal para pasarla a la siguiente etapa. La interfaz de entrada/salida 11 también envía una señal de control con base en un resultado de una operación del CPU a cada sección del motor. En la figura 8, la ECU se muestra como bloques funcionales que representan funciones relacionadas con la presente invención. Primero se describirá un principio de una determinación de falla de acuerdo con esta invención con referencia a la figura 9. La figura 9 muestra presiones de una cámara de combustión de un cilindro en un rango de -180 grados a 180 grados de ángulo de calado. El rango de -180 grados a 0 grados de ángulo de calado es casi un tiempo de compresión y el rango de 0 grados a 180 grados de ángulo de calado es casi un tiempo de expansión (combustión) . La curva 1 muestra un movimiento de una presión de motorismo (presión en un tiempo de falla) de un cilindro de un motor y la curva 3 muestra un movimiento de una presión interna durante la combustión normal en el mismo cilindro. El ángulo de calado de 0 grados es un Punto Muerto Superior (TDC) . La presión de motorismo alcanza un pico en el TDC y la presión interna durante la combustión alcanza un pico alrededor de un tiempo de encendido después del TDC. En la presente invención, los parámetros del tipo de corrección para corregir una salida de detección de los medios para detectar la presión interna (el sensor de presión interna 12 de la figura 1) se identifican en un periodo antes que se alcance el TDC durante el tiempo de compresión, por ejemplo, un periodo de "a" que se muestra en la figura 2. Los puntos negros 5 en la figura 9 representan salidas de detección del sensor de presión interna 12. La característica del sensor de presión interna 12 puede cambiar debido a la influencia de la temperatura, el deterioro por el paso del tiempo o similares debido a que el sensor esta colocado en un ambiente muy severo, es decir, en una cámara de combustión de un motor. En esta invención, la salida de detección del sensor de presión interna 12 es corregida para que quede colocada casi en la curva 1 de la presión de motorismo. Dichas salidas de detección corregidas quedan representadas por los puntos blancos 7 en la figura 9. La corrección de la salida de detección es ejecutada mediante la aplicación de una ecuación de corrección PS=PS (T) ki+Ci a la salida de detección PS(9) del sensor de presión interna. ki es un coeficiente de corrección y C± es una constante. Estos dos parámetros b¡. y Ci de esta ecuación de corrección se calculan a través del método de los cuadrados mínimos para reducir al mínimo un cuadrado de una diferencia (PM - PS) entre un valor de presión de motorismo calculado PM y un valor PS obtenido mediante la corrección de un valor de detección del sensor de presión interna de acuerdo con la ecuación de corrección anteriormente descrita en un periodo determinado, por ejemplo, en el intervalo mostrado por Ma" en la figura 9, durante un tiempo de compresión. Después se determina un estado de combustión, por ejemplo, una ocurrencia o no ocurrencia de falla, con base en una relación entre la salida de detección 7 (punto blanco) obtenida mediante la corrección de la salida del sensor de presión interna 12 y la presión de motorismo PM (curva 1) que es calculada a través de una ecuación de estado. En una modalidad de la presente invención, cuando una relación de PS/PM es menor que un valor de umbral predeterminado, se determina que ha ocurrido una falla. Refiriéndose nuevamente a la figura 8, el sensor de presión interna 12, que es un elemento piezoeléctrico, está colocado cerca de una bujía de encendido de cada cilindro del motor. El sensor de presión 12 emite una señal de carga eléctrica que corresponde a la presión dentro del cilindro. Esta señal es convertida a una señal de voltaje mediante un amplificador de carga 31 y una salida a la interfaz de entrada/salida 11 a través de un filtro de paso bajo 33. La interfaz de entrada/salida 11 envía la señal desde el sensor de presión 12 a una unidad de muestreo 13. La unidad de muestreo 13 ejecuta un muestreo en un intervalo predeterminado, por ejemplo, en un intervalo de 1/10 kHz y entrega el valor de muestra a una unidad de detección de presión 15. Una unidad para corregir la salida del sensor 17 corrige la salida del sensor PS (T) de acuerdo con la ecuación de corrección anteriormente descrita PS=PS (T) ki+Ci. La unidad para corregir la salida del sensor 17 provee el valor de salida del sensor PS corregido en cada 15 grados de ángulo de calado a una unidad de determinación de falla 27. Por otra parte, una unidad para calcular el volumen de la cámara de combustión 19 calcula un volumen Vc de una cámara de combustión del cilindro que corresponde al ángulo de calado T de acuerdo con la ecuación (1) y la ecuación (2) anteriormente descritas. En una modalidad de la presente invención, la presión de motorismo basada en la ecuación de estado para gases de la cámara de combustión es calculada utilizando la ecuación (11) . La ecuación (11) se obtiene de la siguiente manera: primero, la presión de la cámara de combustión se mide utilizando, por ejemplo, un tipo de sensor piezoeléctrico de cristal que no está influenciado por el cambio de temperatura o similar en una porción de la fijación del sensor. Al mantener una correspondencia entre este valor de presión real y la ecuación (3) , se obtiene el valor k0 de k y el valor C0 de C. Después, la ecuación (11) es obtenida sustituyendo los valores k0 y Co en la ecuación (3) .

PM= (GRTÍVc)xk0+C0 Una unidad para calcular la presión de motorismo 20 incluye una unidad para calcular la presión de motorismo 21 y una unidad para modificar la presión de motorismo 22. La unidad para calcular la presión de motorismo 21 calcula una presión de motorismo básica GRT/V que es un término básico en la ecuación (3) . La unidad para corregir la presión de motorismo 22 corrige la presión de motorismo básica utilizando los parámetros kO y CO que se obtienen en la forma anteriormente descrita. Estos parámetros ko y C0 son preparados por anticipado como un mapa que puede ser buscado con base en los parámetros que indican las condiciones de carga del motor tal como la velocidad de rotación del motor y la presión absoluta del tubo de admisión de aire. La figura 10 es un diagrama en bloques de una estructura general de un aparato para detectar el estado de combustión de acuerdo con una modalidad adicional de la presente invención. Aunque en esta modalidad no se provee una unidad para corregir la presión de motorismo 22, una presión de motorismo básica GRT/VC calculada en una unidad para calcular la presión de motorismo básica 21 se utiliza como una presión de motorismo estimada con base en una ecuación de estado para gases de una cámara de combustión. Una unidad de identificación de parámetros 23 identifica los parámetros ki y Ci en una ecuación de corrección a ser utilizada para corregir las salidas del sensor a través del método de los cuadrados mínimos para reducir al mínimo una diferencia (PM-PS) entre un valor de presión de motorismo estimado PM calculado durante un tiempo de compresión por una unidad para calcular la presión de motorismo 20 y una presión interna PS que es emitida por una unidad para corregir la salida del sensor 17 después de una corrección al momento de una salida del sensor de presión interna 12. Una unidad para detectar la salida del sensor 15 muestrea la salida del sensor de presión en un periodo de 1/10 kHz por ejemplo. La unidad para detectar la salida del sensor 15 provee un promedio de los valores de muestra como un valor de salida de sensor PS(9) a una unidad de identificación de parámetros 23 en un tiempo que es sincronizado con el ángulo de calado. La unidad de identificación de parámetros 23 ejecuta una operación de identificación para identificar los parámetros de una ecuación de corrección durante un tiempo de compresión de un cilindro. La operación de identificación obtiene ki y Ci a través del método conocido de cuadrados mínimos para reducir al mínimo (PM (T) -PS (T) ki-Ci) 2, es decir, un cuadrado de una diferencia entre un valor de presión de motorismo estimado PM(9) obtenido por la unidad para corregir la presión de motorismo de acuerdo con el ángulo de calado y un valor PS obtenido mediante la aplicación de una ecuación de corrección PS=PS (?) ki+Ci al valor de salida del sensor PS (6) en el mismo ángulo de calado . Al expresar los valores discretos del PM con y (i), los valores de muestra (valores discretos) de la presión interna PS obtenida del sensor de presión interna con x(i), se obtienen las siguientes expresiones: PMT = [y(0), y(l), ... , y(n)], PST = [x(0), x(l), (n) ] . Una suma de cuadrados de los valores discretos del error (PM-PS) se expresa como en la ecuación (12) . Se asume que el valor de muestra es tomado en un intervalo de 1/10 kHz y el valor de "i" se limita a, por ejemplo, 100. = ?[y(i)2 -2X0x(fa( +C)+(fac(i)+C)2] {12) k y C para reducir al mínimo el valor de F se obtienen como los valores de k y C cuando un diferencial parcial con respecto a cada uno de k y C para F(k, C) se convierte en cero. Estos valores se obtienen a través de la ecuación (13) y la ecuación (14) . ( 13 } dFIdC = ?[-2 +2C + 0 (14) Al simplificar los lados derechos de estas ecuaciones, se obtiene la ecuación (13)' y la ecuación (14) ' .

+C?x(i) (13) ' Al expresar estas ecuaciones por medio de una matriz, se obtiene la ecuación (15) .

Además, la ecuación (15) se puede transformar en la ecuación (16) utilizando una matriz inversa.

La matriz inversa en ei lado derecho se expresa como en la ecuación (17) .

DET = ? x(i)2 x n - ? x(0x ? (En donde, DET?0 ) . La unidad para corregir la salida del sensor 17 corrige la salida del sensor en un tiempo de combustión utilizando dichos parámetros identificados. En el periodo "b" (figura 9) después del tiempo de encendido, una unidad para determinar fallas 27 determina la ocurrencia o no ocurrencia de fallas con base en el valor PS de la presión interna detectada por el sensor de presión interna 12 y corregida por la unidad para corregir la salida del sensor 17 y el valor de presión de motorismo estimado PM calculado al mismo tiempo por la unidad para calcular la presión de motorismo 20. En esta modalidad, la unidad de determinación de falla 27 determina que una falla ha ocurrido cuando una relación de PS/PM es menor que un valor de umbral predeterminado a. Los procedimientos que se muestran en la figura 4 a 7 también se aplican a estas modalidades alternativas. La figura 10 muestra bloques funcionales de otra modalidad adicional de la presente invención. Elementos iguales como en la figura 8 reciben los mismos códigos de referencia. Una diferencia de la modalidad que se muestra en la figura 8 es que en esta modalidad no se provee una unidad para modificar la presión de motorismo 22. Una presión de motorismo básica calculada en una unidad para calcular la presión de motorismo básica 21 se utiliza como una presión de motorismo calculada con base en una ecuación de estado para gases de una cámara de combustión. En esta modalidad, un procedimiento para un juicio de falla se ejecuta solo una vez en un ciclo de operación de activación de vehículo. Como una variación, el procedimiento puede ser ejecutado varias veces en un ciclo de la operación de activación del vehículo. Si ocurre una falla frecuentemente, la temperatura de escape puede incrementar y, por consiguiente, el catalizador se puede deteriorar debido a que el combustible no quemado es enviado fuera al sistema de escape y es quemado ahí. Además, la emisión se puede deteriorar debido a que los gases, incluyendo el combustible no quemado, son expedidos. Por lo tanto, se requiere el juicio de falla en virtud de la protección del catalizador así como en virtud de las disposiciones para el gas de escape. Se examina si un parámetro que está configurado para el juicio de falla excede un valor de determinación. Cuando el parámetro excede el valor de determinación, el Mil de falla se configura en ENCENDIDO y se emite una advertencia de falla. Específicamente, la advertencia de falla incluye un método que enciende una luz de advertencia en el panel del conductor, informa al conductor vía voz en el momento de arranque del motor para sugerir una reparación, o cambia el modo del vehículo de manera forzada a un modo de manejo anormal para imponer una reparación. Aunque la presente invención se ha descrito con referencia a modalidades específicas, la presente invención no se limita a aquellas modalidades específicas. Además, la presente invención se puede utilizar para motores de gasolina o motores de diesel.

Claims (20)

NOVEDAD DE LA INVENCION Habiendo descrito el presente invento, se considera como una novedad y, por lo tanto, se reclama como prioridad lo contenido en las siguientes: REIVINDICACIONES

1.- Un aparato para detectar el estado de combustión para un motor de combustión interna que tiene un medio de detección de presión interna para detectar una presión interna de una cámara de combustión del motor y medios de detección del ángulo de calado para detectar un ángulo de calado del motor, el aparato comprende: medios de cálculo para calcular un volumen de la cámara de combustión con base en el ángulo de calado detectado por los medios de detección del ángulo de calado; medios de cálculo para calcular una presión de motorismo del motor de acuerdo con una ecuación de cálculo utilizando el volumen calculado; medios de ajuste para ajustar cualquiera de la presión detectada por los medios de detección de presión interna y la presión calculada por los medios de cálculo durante un tiempo de compresión del motor para reducir al mínimo el error entre la presión detectada y la presión calculada; y medios de determinación para determinar un estado de combustión durante un tiempo de combustión del motor con base en una relación entre la presión ajustada por los medios de ajuste y la otra presión.

2. - El aparato de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque los medios de ajuste comprenden medios de identificación para identificar los parámetros de la ecuación de cálculo durante un tiempo de compresión del motor para reducir al mínimo el error entre la presión detectada por los medios de detección de presión interna y la presión calculada por los medios de cálculo; y en donde los medios de determinación determinan el estado de combustión con base en una relación entre la presión detectada y la presión calculada que es ajustada para reducir al mínimo el error.

3. - El aparato de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque los medios de ajuste comprenden medios de modificación para modificar, durante un tiempo de compresión del motor, la presión detectada por los medios de detección de presión interna de acuerdo con una ecuación de modificación; y medios de identificación para identificar parámetros de la ecuación de modificación para reducir al mínimo el error entre la presión modificada por los medios de modificación y la presión calculada por los medios de cálculo, y en donde los medios de determinación determinan un estado de combustión con base en la presión calculada y la presión detectada que es modificada para reducir al mínimo el error .

4. - El aparato de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque la ecuación de cálculo comprende una ecuación de estado para gases en la cámara de combustión y la identificación de los parámetros se ejecuta en un ángulo de calado durante un intervalo que abarca desde un cierre de una válvula de admisión de aire hasta una transición a un tiempo de combustión.

5. - El aparato de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque los medios de cálculo comprenden: medios de cálculo de la presión de motorismo para calcular una presión de motorismo con base en el volumen de la cámara de combustión calculado por los medios de cálculo; y medios de modificación para modificar la presión de motorismo mediante el uso de los parámetros identificados por los medios de identificación.

6.- El aparato de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque los medios de identificación están estructurados para calcular una desviación estándar entre los valores de la presión calculada y las presiones detectadas y después determinar que la desviación estándar entre los valores de la presión calculada y las presiones detectadas converge cuando la desviación estándar es igual a, o menor que un valor predeterminado para adoptar los parámetros identificados.

7. - El aparato de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque los medios de identificación están estructurados para calcular una desviación estándar entre los valores de la presión calculada y las presiones detectadas y después determinar que la desviación estándar entre los valores de la presión calculada y las presiones detectadas converge cuando la desviación estándar es igual a, o menor que un valor predeterminado para adoptar los parámetros identificados.

8. - El aparato de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque los medios de determinación determinan una falla en el motor.

9. - El aparato de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque la determinación de la falla es ejecutada a través de la comparación de una relación entre la presión calculada y la presión detectada con un valor predeterminado.

10. - El aparato de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque los medios de cálculo comprenden: medios de cálculo de la presión de motorismo para calcular una presión de motorismo básica con base en el volumen de la cámara de combustión calculado por los medios de cálculo.

11.- El aparato de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque los medios de cálculo comprenden: medios de modificación para modificar la presión de motorismo básica mediante el uso de parámetros predeterminados.

12.- Un método para detectar un estado de combustión para un motor de combustión interna que tiene medios de detección de presión interna para detectar una presión interna de una cámara de combustión del motor y medios de detección del ángulo de calado para detectar un ángulo de calado del motor, el método incluye los pasos de: calcular un volumen de la cámara de combustión con base en el ángulo de calado detectado por los medios de detección del ángulo de calado; calcular una presión de motorismo del motor de acuerdo con una ecuación de cálculo utilizando el volumen calculado; ajusfar cualquiera de la presión detectada por los medios de detección de presión interna y la presión calculada en el paso de cálculo durante un tiempo de compresión del motor para reducir al mínimo el error entre la presión detectada y la presión calculada; y determinar un estado de combustión durante un tiempo de combustión del motor con base en una relación entre la presión ajustada en el paso de ajuste y la otra presión.

13.- El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque el paso de ajuste incluye un paso de identificar parámetros de la ecuación de cálculo durante un tiempo de compresión del motor para reducir al minimo el error entre la presión detectada por los medios de detección de presión interna y la presión calculada en el paso de cálculo; y en donde el paso de determinación incluye un paso de determinar un estado de combustión con base en una relación entre la presión detectada y la presión calculada que es ajustada para reducir al minimo el error.

14. - El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque el paso de ajuste incluye los pasos de: modificar, durante un tiempo de compresión del motor, la presión detectada por los medios de detección de presión interna de acuerdo con una ecuación de modificación; e identificar parámetros de la ecuación de modificación para reducir al mínimo el error entre la presión modificada en el paso de modificación y la presión calculada en el paso de cálculo; y en donde el paso de determinación incluye un paso de determinar un estado de combustión con base en la presión calculada y la presión detectada que es modificada para reducir al mínimo el error.

15. - El método de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque la ecuación de cálculo comprende una ecuación de estado para gases en la cámara de combustión y la identificación de los parámetros se ejecuta en un ángulo de calado durante un intervalo que abarca desde un cierre de una válvula de admisión de aire hasta una transición a un tiempo de combustión.

16. - El método de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque el paso de cálculo comprende los pasos de: calcular una presión de motorismo con base en el volumen de la cámara de combustión calculado en el paso de cálculo; y modificar la presión de motorismo mediante el uso de los parámetros identificados en el paso de identificación.

17. - El método de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque el paso de identificación incluye un paso para calcular una desviación estándar entre los valores de la presión calculada y las presiones detectadas y determinar que la desviación estándar entre los valores de la presión calculada y las presiones detectadas converge cuando la desviación estándar es igual a, o menor que un valor predeterminado para adoptar los parámetros identificados.

18.- El método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque el paso de identificación incluye un paso para calcular una desviación estándar entre los valores de la presión calculada y las presiones detectadas y determinar que la desviación estándar entre los valores de la presión calculada y las presiones detectadas converge cuando la desviación estándar es igual a, o menor que un valor predeterminado para adoptar los parámetros identificados .

19. - El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque el paso de determinación incluye un paso para determinar una falla en el motor .

20. - El método de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque el paso de determinación incluye un paso de determinar la falla a través de la comparación de una relación entre la presión calculada y la presión detectada con un valor predeterminado .