-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Kraftmaschinensteuersystem,
das eine Regelung bei einem Regelungsobjekt bezüglich einer Kraftmaschinensteuerung
auf der Grundlage eines Druckes in einer Brennkammer der Kraftmaschine
durchführt. Der
Druck in der Brennkammer wird durch einen Zylinderdrucksensor erfasst.
Das Regelungsobjekt ist zum Beispiel eine Kraftstoffeinspritzzeitgebung,
eine Kraftstoffeinspritzmenge, eine Ventilöffnung einer EGR-Vorrichtung und eine
Turbinenöffnung
eines Turboladers. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung
auf das Kraftmaschinensteuersystem, das einen Verbrennungsmodus ändern kann, der
sich bei einer anfänglichen
ansteigende Steigungscharakteristik einer Wärmefreisetzungsrate ändert.
-
JP-2004-100567A
(EP-1 538 325 A1) zeigt, dass die Zündzeitgebung durch einen Zylinderdrucksensor
erfasst wird und dass eine Regelung des Regelungsobjektes auf der
Grundlage der erfassten Zündzeitgebung
durchgeführt
wird. Insbesondere wird die Wärmefreisetzungsrate
auf der Grundlage von Abgabesignalen von dem Zylinderdrucksensor berechnet,
und dann wird die Zündzeitgebung
hergeleitet, bei der die Wärmefreisetzungsrate
einen vorbestimmten Wert überschreitet.
Ein derartiges Verfahren zum Erfassen der Zündzeitgebung ist für einen
Verbrennungsmodus geeignet bei dem die anfängliche ansteigende Steigung
steil ist. Dieser Verbrennungsmodus wie zum Beispiel eine Dieselverbrennung
wird als eine diffuse Verbrennung bezeichnet.
-
Der
Zylinderdrucksensor erfordert eine Sollabgabecharakteristik, die
durch eine durchgezogene Linie in der 11A gezeigt
ist. Jedoch kann auf Grund von Sensorfehlern eine Verstärkungsabweichung
auftreten, wie sie durch eine kurz gestrichelte Linie gezeigt ist,
oder es kann eine Versatzabweichung auftreten, wie sie durch eine
lang gestrichelte Linie in der 11A gezeigt
ist.
-
Wenn
die Verstärkungsabweichung
oder die Versatzverstärkung
auftritt, dann weicht der Zylinderdruck, der auf der Grundlage der
Abgabe von dem Zylinderdrucksensor berechnet wird, von dem Istzylinderdruck
ab, wie dies in der 11B gezeigt
ist. Eine dicke Linie „A" gibt den Istzylinderdruck
an, eine dünne
Linie „B" gibt den berechneten
Zylinderdruck mit der Verstärkungsabweichung
an, und die andere dünne
Linie „C" gibt einen berechneten
Zylinderdruck mit der Versatzabweichung an.
-
Da
das vorstehend beschriebene Verfahren zum Erfassen der Zündzeitgebung
für die
diffuse Verbrennung verwendet wird, bei der die anfängliche
ansteigende Steigung der Wärmefreisetzungsrate
steil ist, ist eine Schwankung der Zeitgebung relativ klein, in
der die Wärmefreisetzungsrate
die Zündbestimmungszeit
erreicht, auch wenn die Verstärkungsabweichung
oder die Versatzabweichung bei der Abgabecharakteristik des Zylinderdrucksensors
auftritt, wie dies in den 12A bis 12C und 13A bis 13B gezeigt
ist. Somit ist der Erfassungsfehler der Zündzeitgebung klein, so dass
die Zündzeitgebung
genau erfasst wird.
-
In
den 12A und 12C geben dicke Linien an,
dass die Verstärkungsabweichung
vorhanden ist und dünne
Linien geben an, dass keine Verstärkungsabweichung vorhanden
ist. In den 13A bis 13C geben dicken Linien an,
dass die Versatzabweichung vorhanden ist, und dünne Linien geben an, dass keine
Versatzabweichung vorhanden ist.
-
Andererseits
beinhalten Verbrennungen in Kraftmaschinen nicht nur die diffuse
Verbrennung, sondern auch eine Vorgemischverbrennung wie zum Beispiel
eine homogene Ladungsverdichtungs- Zündverbrennung, bei der die
anfängliche
ansteigende Steigung der Wärmefreisetzungsrate
schwach ist. Wenn das Verfahren zum Erfassen der Zündzeitgebung
auf die Vorgemischverbrennung angewendet wird, dann tritt das folgende
Problem auf. Wenn nämlich
die Verstärkungsabweichung
oder die Versatzabweichung auftritt, wie dies in den 12D bis 12F und in den 13D bis 13F gezeigt
ist, dann wird eine Schwankung der Zeitgebung groß, in der
die Wärmefreisetzungsrate
Zündbestimmungszeit
erreicht. Somit ist der Erfassungsfehler der Zündzeitgebung groß. In den 12D bis 12F geben dicke Linien an, dass die Verstärkungsabweichung
vorhanden ist und dünne
Linien geben an, dass keine Verstärkungsabweichung vorhanden
ist. In den 13D bis 13F geben dicken Linien an,
dass die Versatzabweichung vorhanden ist, und dünnen Linien geben an, dass
keine Versatzabweichung vorhanden ist.
-
Die
vorliegende Erfindung wurde angesichts der vorstehend beschriebenen
Umstände
geschaffen und es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Kraftmaschinensteuersystem
vorzusehen, das eine Regelung an einem Regelungsobjekt hinsichtlich
einer Kraftmaschinensteuerung auf der Grundlage von Informationen über eine
Zündzeitgebung
durchführt, die
durch einen Zylinderdrucksensor genau erfasst wird, und zwar ungeachtet
des Verbrennungsmodus, dessen anfängliche ansteigende Steigung
der Wärmefreisetzungsrate
geändert
werden kann.
-
Gemäß einem
Kraftmaschinensteuersystem der vorliegenden Erfindung hat das Kraftmaschinensteuersystem
einen Zylinderdrucksensor, der einen Druck in einer Brennkammer
einer Kraftmaschine erfasst; und eine elektronische Regeleinheit,
die ein Regelungsobjekt regelt, das sich auf eine Kraftmaschinensteuerung
auf der Grundlage eines erfassten Wertes von dem Zylinderdrucksensor
bezieht.
-
Die
elektronische Regeleinheit hat eine Einrichtung zum Berechnen einer
Wärmefreisetzungsrate
in der Brennkammer der Kraftmaschine auf der Grundlage eines abgegebenen
Signales von dem Zylinderdrucksensor und eine Einrichtung zum Bestimmen
des Verbrennungsmodus, um zu bestimmen, ob ein Verbrennungsmodus
der Kraftmaschine ein erster Verbrennungsmodus oder ein zweiter
Verbrennungsmodus ist, bei dem eine anfängliche ansteigende Steigung
der Wärmefreisetzungsrate
bezüglich
einer Zeitachse oder eines Kurbelwinkels gemäßigter als bei dem ersten Verbrennungsmodus
ist.
-
Wenn
der Verbrennungsmodus der erste Verbrennungsmodus ist, dann wird
eine erste Regeleinrichtung aktiviert, um eine Zündzeitgebung herzuleiten, bei
der die berechnete Wärmefreisetzungsrate einen
vorbestimmten Zündbestimmungswert überschreitet
und dann regelt die erste Regeleinrichtung das Regelungsobjekt auf
der Grundlage der Zündzeitgebung.
-
Wenn
der Verbrennungsmodus der zweite Verbrennungsmodus ist, dann wird
eine zweite Regeleinrichtung aktiviert, um eine Spitzenwertzeit
der berechneten Wärmefreisetzungsrate
herzuleiten, und dann regelt die zweite Regeleinrichtung das Regelungsobjekt
auf der Grundlage der Spitzenwertzeit.
-
Die
vorstehend genannte Aufgabe so wie weitere Merkmale und Vorteile
der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten
Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ersichtlich,
in denen die gleichen Bauteile durch die selben Bezugszeichen bezeichnet sind,
und wobei:
-
1 zeigt
eine schematische Ansicht eines Kraftmaschinensteuersystems;
-
2A bis 2D zeigten
grafische Darstellungen zum Erläutern
einer diffusen Verbrennung und einer Vorgemischverbrennung auf der
Grundlage einer Kraftmaschinendrehzahl und einer Kraftmaschinenlast
gemäß einem
erste Ausführungsbeispiel;
-
3A bis 3D zeigen
grafische Darstellungen zum Erläutern
eines Erfassungsfehlers einer Spitzenwertzeit auf Grund einer Verstärkungsabweichung
gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel;
-
4A bis 4D zeigen
grafische Darstellungen zum Erläutern
eines Erfassungsfehlers einer Spitzenwertzeit auf Grund einer Versatzabweichung gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel;
-
5A und 5B zeigen
grafische Darstellungen, und sie zeigen, dass bei der diffusen Verbrennung
gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel kein
klarer Spitzenwert vorhanden ist;
-
6A und 6B zeigen
grafische Darstellungen einer Beziehung zwischen einer Spitzenwertzeit
und einer Zündzeitgebung
gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel;
-
7A bis 7C zeigen
grafische Darstellungen zum Erläutern,
dass die diffuse Verbrennung und die Vorgemischverbrennung bei dem
selben Antriebszustand gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
vorhanden sind;
-
8 zeigt
eine grafische Darstellung zum Bestimmen, ob ein Verbrennungsmodus
ein Diffusverbrennungsmodus oder ein Vorgemischverbrennungsmodus
gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
ist;
-
9A bis 9C zeigen
grafische Darstellungen zum Bestimmen, ob ein Verbrennungsmodus ein
Diffusverbrennungsmodus oder ein Vorgemischverbrennungsmodus auf
der Grundlage eines Änderungsbetrages
und einer Änderungsperiode
einer Wärmefreisetzungsrate
gemäß einem
vierten Ausführungsbeispiel
ist;
-
10 zeigt
eine grafische Darstellung zum Bestimmen, ob ein Verbrennungsmodus
ein Diffusverbrennungsmodus oder ein Vorgemischverbrennungsmodus
gemäß einem
fünften
Ausführungsbeispiel
ist;
-
11A und 11B zeigen
grafische Darstellungen einer Abgabecharakteristik eines Zylinderdrucksensors
und einer Änderung
eines Zylinderdruckes;
-
12A bis 12F zeigen
grafische Darstellungen eines Erfassungsfehlers einer Zündzeitgebung
auf Grund einer Verstärkungsabweichung; und
-
13A bis 13F zeigen
grafische Darstellungen eines Erfassungsfehlers einer Zündzeitgebung
auf Grund einer Versatzabweichung.
-
Ein
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die
Zeichnungen beschrieben.
-
[Erstes Ausführungsbeispiel]
-
Die 1 zeigt
eine schematische Ansicht eines Kraftmaschinensteuersystems. Das
Kraftmaschinensteuersystem hat eine Vielzahl Regelungsobjekte und
eine elektrische Steuereinheit (ECU) 7, die die Regelungsobjekte
steuert. Die Regelungsobjekte beinhalten ein Common-Rail-Kraftstoffeinspritzgerät 1,
einen Turbolader 2, ein EGR- Gerät (Abgasrückführungsgerät) 3, eine Einlassdrossel,
eine Glühkerze 5 und
ein Wirbelsteuergerät 6.
Bei diesem ersten Ausführungsbeispiel
steuert die ECU 7 das Common- Rail-Kraftstoffeinspritzgerät 1.
-
Das
Common-Rail-Gerät 1 führt einen
Kraftstoff zu einer Dieselkraftstoffmaschine zu, die als eine Kraftmaschine
bezeichnet wird, und es hat eine Common-Rail 12, eine Einspritzvorrichtung 13,
eine Zuführungspumpe 14 und
dergleichen.
-
Ein
Auslass der Zuführungspumpe 14 ist
mit der Common- Rail 12 verbunden, die den Kraftstoff mit
einem hohen Druck akkumuliert. Jede Einspritzvorrichtung 13 ist
mit der Common-Rail 12 durch ein Zuführungsrohr in einer Fluidverbindung.
-
Jede
Einspritzvorrichtung 13 ist an einen entsprechenden Zylinder
der Kraftmaschinen 11 angebracht. Die Einspritzvorrichtung 13 hat
eine Kraftstoffeinspritzdüse
(nicht gezeigt) und ein Elektromagnetventil 15. Wenn das
Elektromagnetventil 15 erregt wird, dann spritzt die Einspritzvorrichtung 13 den Kraftstoff
in den Zylinder ein.
-
Die
Zuführungspumpe 14 ist
eine Kraftstoffpumpe, die den mit Druck beaufschlagten Kraftstoff in
die Common- Rail 12 zuführt,
und sie hat eine Förderpumpe
(nicht gezeigt), die den Kraftstoff in einem Kraftstoffbehälter ansaugt,
und eine Druckbeaufschlagungspumpe (nicht gezeigt), die den Kraftstoff mit
Druck beaufschlagt und den Kraftstoff in den Common-Rail 12 einführt. Die
Förderpumpe
und die Druckbeaufschlagungspumpe werden durch eine gemeinsame Nockenwelle
(nicht gezeigt) angetrieben, die durch die Kraftmaschine 11 angetrieben
wird.
-
Die
Zuführungspumpe
hat ein Saugsteuerventil (SCV) 16, das die Kraftstoffmenge
einstellt, die in die Druckbeaufschlagungspumpe eingeführt wird. Das
Saugsteuerventil 16 fällt
nämlich
den Druck in der Common-Rail ein.
-
Der
Turbolader 2 ist ein Turbolader mit variabler Geometrie,
der eine Abgasturbine 21, einen Einlassverdichter 22,
einen Turbinenaktuator 23 und dergleichen aufweist.
-
Die
Abgasturbine 21 ist in einem Turbinengehäuse 21A untergebracht,
und sie wird durch ein Abgas gedreht, das in einem Abgasrohr 24 strömt. Der Einlassverdichter 22 ist
in einem Verdichtergehäuse 22A untergebracht,
und er ist mit der Abgasturbine 21 durch eine Welle 25 verbunden.
Der Einlassverdichter 22 verdichtet die Luft in dem Einlassrohr 26, um
die Luft in die Kraftmaschine 11 zuzuführen. Vorzugsweise ist ein
Zwischenkühler 27 angeordnet,
der durch einen gepunktete Linie angegeben ist, und zwar stromabwärts von
dem Einlassverdichter 22 in dem Einlassrohr 26.
Der Zwischenkühler 27 kühlt die Luft,
deren Temperatur sich erhöht.
Danach wird die gekühlte
Luft in die Kraftmaschine eingeführt.
Ein Turbinenaktuator 23 stellt einen Winkel einer Klappe 23A ein,
um den Druck der Luft zu steuern.
-
Das
EGR- Gerät 3 hat
einen EGR- Kanal 31 und ein EGR- Ventil 32. Ein
Teil des Abgases stromaufwärts
von dem Turbinenaktuator 23 strömt in das Einlassrohr 26 durch
den EGR- Kanal 31. Vorzugsweise ist ein EGR- Kühler 33 angeordnet,
der durch eine gepunktete Linie angegeben ist, und zwar in dem EGR-
Kanal 31. Das EGR- Ventil 32 stellt die Menge
des Abgases ein, das in die Kraftmaschine 11 strömt.
-
Die
Einlassdrossel 4 stellt eine Menge der Frischluft ein,
die in die Kraftmaschine 11 eingeführt wird, in dem eine Position
eines Drosselventils 41 eingestellt wird, das in dem Einlassrohr 26 angeordnet
ist.
-
Die
Glühkerze 5 erzeugt
Wärme,
wenn sie erregt wird, und zwar durch ein Glühkerzerelay 51, um
die Verbrennung des Kraftstoffes zu fördern.
-
Das
Wirbelsteuergerät 6 teilt
den Einlasskanal in einen Hauptkanal 61 und einen Nebenkanal 62. Ein
Wirbelventil 63 stellt eine Öffnung des Nebenkanals 62 ein,
um eine Erzeugung eines Wirbels in der Brennkammer zu steuern.
-
Die
ECU 7 steuert die Betriebe der Regelungsobjekte gemäß einem
Antriebszustand der Kraftmaschine. Die ECU 7 nimmt Abgabesignale
auf, und zwar von einem Kraftmaschinendrehzahlsensor 71,
einem Winkelsensor 72, der an der Nockenwelle zum Identifizieren
des Einspritzzylinders angeordnet ist, einen Temperatursensor 73 zum
Erfassen einer Temperatur der Frischluft, einem Luftdurchsatzratensensor 74 zum
Erfassen einer Menge der Frischluft, einen Luftdrucksensor 75 zum
Erfassen des Turboladedruckes stromabwärts von dem Einlassverdichter 22,
einem Abgastemperatursensor 76 zum Erfassen einer Temperatur
des Abgases stromabwärts
von der Abgasturbine 21, einem Druckdifferenzsensor 78 zum
Erfassen einer Druckdifferenz zwischen der stromaufwärtigen Seite
und der stromabwärtigen Seite
des Katalysators 77, einem Wassertemperatursensor 79 zum
Erfassen einer Kühlmitteltemperatur, einen
Raildrucksensor 81 zum Erfassen eines Druckes in der Common-Rail 12,
einem Kraftstofftemperatursensor 82 zum Erfassen einer
Temperatur des Kraftstoffes, der durch die Zuführungspumpe 14 mit Druck
beaufschlagt wird, einem Zündschalter 83,
einem Starterschalter 84, einem Beschleunigungsvorrichtungspositionssensor 85,
einem Kupplungssensor 86 zum Erfassen eines Zustandes einer
Kupplung, einem Neutralschalter 87 und dergleichen.
-
Die
ECU 7 hat einen Mikrocomputer, der eine Zentralverarbeitungseinheit
(CPU), einen Speicher (ROM, Standby-RAM EEPROM, RAM), eine Eingabeschaltung,
eine Abgabeschaltung, eine Stromversorgungsschaltung aufweist. Bei
diesem Ausführungsbeispiel
ist eine elektrische Antriebseinheit (EDU: nicht gezeigt) in einem
Gehäuse
untergebracht, in dem die ECU 7 angeordnet ist. Die EDU kann
unabhängig
von der ECU 7 angebracht sein.
-
Die
ECU 7 führt
eine Einspritzsteuerung und eine Common-Rail-Drucksteuerung durch. Bei der Einspritzsteuerung
wird eine Stromeinspeisungszeit, bei der eine Erregung der Einspritzvorrichtung 13 startet,
und eine Stromeinspeisungsdauer berechnet werden, in der die Einspritzvorrichtung
erregt wird. Bei der Common-Rail-Drucksteuerung wird ein Öffnungsgrad
des SCV 16 berechnet, das an der Zuführungspumpe 14 vorgesehen
ist.
-
(Einspritzsteuerung)
-
Die
ECU 7 hat eine Einrichtung zum Bestimmen eines Kraftstoffmodus,
eine Einrichtung zum Berechnen einer Sollkraftstoffmenge, und eine
Einrichtung zum Berechnen einer Solleinspritzstartzeit. Die Einrichtung
zum Bestimmen des Kraftstoffmodus ist ein Steuerprogramm, bei dem
ein Einspritzmodus (Einfacheinspritzung, Mehrfacheinspritzung) der
Einspritzvorrichtung 13 gemäß dem gegenwärtigen Antriebszustand
bestimmt wird. Die Einrichtung zum Berechnen der Sollkraftstoffmenge
ist ein Steuerprogramm, bei dem die Sollkraftstoffmenge auf der Grundlage
des Antriebszustandes berechnet wird, um eine Stromeinspeisungsperiode
in die Einspritzvorrichtung herzuleiten. Die Einrichtung zum Berechnen
der Solleinspritzstartzeit ist ein Steuerprogramm, bei dem die Solleinspritzstartzeit
auf der Grundlage des Antriebszustandes berechnet wird, um eine Stromeinspeisungsstartzeit
in die Einspritzvorrichtung herzuleiten.
-
(Common-Rail-Drucksteuerung)
-
Die
ECU 7 hat eine Einrichtung zum Berechnen einer Hauptauslassmenge,
eine Einrichtung zum Berechnen eines Soll-Common-Rail-Druckes, eine Einrichtung
zum Korrigieren einer Auslassmenge, und eine Einrichtung zum Umwandeln
von Auslassmenge/Stromstärke.
Die Einrichtung zum Berechnen der Hauptauslassmenge berechnet eine
Hauptauslassmenge. Die Einrichtung zum Berechnen des Soll-Common-Rail-Druckes
berechnet eine Soll-Common-Rail-Druck. Die Einrichtung zum Korrigieren
der Auslassmenge korrigiert den Haupt-Common-Rail-Druck auf der
Grundlage einer Differenz zwischen dem berechneten Soll-Common-Rail-Druck und einem
Ist-Common-Rail-Druck. Die Einrichtung zum Umwandeln von Auslassmenge/Stromstärke wandelt
die korrigierte Auslassmenge in einen Antriebsstromstärke um,
die in das SCV 16 eingespeist wird.
-
(Druckladesteuerung)
-
Die
ECU 7 hat eine Einrichtung zum Berechnen eines Solleinlassdruckes,
eine Einrichtung zum Korrigieren eines Einlassdruckes und eine Einrichtung
zum Umwandeln von Einlassdruck-Stromstärke. Die Einrichtung zum Berechnen
des Solleinlassdruckes berechnet einen Solleinlassdruck auf der Grundlage
des Antriebszustandes. Die Einrichtung zum Korrigieren des Einlassdruckes
korrigiert den Solleinlassdruck auf der Grundlage einer Druckdifferenz
zwischen dem berechneten Solleinlassdruck und einem Turboladedruck,
der durch den Luftdrucksensor 75 erfasst wird. Die Einrichtung
zum Umwandeln von Einlassdruck/Stromstärke wandelt den korrigierten
Einlassdruck in eine Antriebsstromstärke des Aktuators 23 um.
-
(EGR Gerätesteuerung)
-
Die
ECU 7 hat eine Einrichtung zum Berechnen eines Soll-EGR-Verhältnisses,
eine Einrichtung zum Korrigieren eines EGR-Verhältnisses,
eine Einrichtung zum Umwandeln von EGR-Verhältnis/Stromstärke. Die
Einrichtung zum Berechnen des Soll-EGR-Verhältnisses berechnet ein Soll-
EGR- Verhältnis
auf der Grundlage des Antriebszustandes. Die Einrichtung zum Korrigieren
eines EGR- Verhältnisses
korrigiert das Soll- EGR- Verhältnis
auf der Grundlage einer Differenz zwischen einer Sollfrischluftmenge,
die durch eine Sollfrischluftmenge und eine Istfrischluftmenge berechnet
wird, die durch einen Luftdurchsatzratensensor 74 erfasst
wird. Die Einrichtung zum Umwandeln von EGR- Verhältnis/Stromstärke wandelt
das korrigierte EGR- Verhältnis
in eine Antriebsstromstärke
des EGR-Ventils 32 um.
-
(Einlassdrosselsteuerung)
-
Die
ECU 7 hat eine Einrichtung zum Berechnen einer Sollfrischluftmenge,
eine Einrichtung zum Korrigieren einer Frischluftmenge und eine
Einrichtung zum Umwandeln von Frischluftmenge/Stromstärke. Die
Einrichtung zum Berechnen der Sollfrischluftmenge berechnet eine
Frischluftmenge auf der Grundlage des Antriebszustandes. Die Einrichtung
zum Korrigieren der Frischluftmenge korrigiert die Sollfrischluftmenge
auf der Grundlage einer Differenz zwischen der berechneten Sollfrischluftmenge und
einer Istfrischluftmenge, die durch einen Luftdurchsatzratensensor 74 erfasst
wird. Die Einrichtung zum Umwandeln von Frischluftmenge/Stromstärke wandelt
die korrigierte Frischluftmenge in eine Antriebsstromstärke des
Drosselventils 41 um.
-
(Wirbelsteuerung)
-
Die
ECU 7 hat eine Einrichtung zum Berechnen einer Wirbelöffnung,
die eine offene Steuerung eines Öffnungsgrades
des Wirbelventils 63 auf der Grundlage eines Programmes
durchführt,
das in dem ROM gespeichert ist, und auf der Grundlage von Sensorsignalen,
die in dem RAM gelesen sind.
-
(Merkmal des ersten Ausführungsbeispiels)
-
Die
Kraftmaschine 11 führt
die diffuse Verbrennung und die Vorgemischverbrennung durch. Bei
der diffusen Verbrennung ist die anfängliche ansteigende Steigung
der Wärmefreisetzungsrate
steil (allgemeine Dieselverbrennung: erste Verbrennung). Bei der
Vorgemischverbrennung ist die anfängliche ansteigende Steigung
der Wärmefreisetzungsrate schwächer als
bei der diffusen Verbrennung.
-
Die
diffuse Verbrennung ist ein Verbrennungsmodus, der zum Abgeben eines
hohen Momentes geeignet ist, und er wird in einem Hochlastzustand
durchgeführt.
Die Vorgemischverbrennung wie zum Beispiel eine Verbrennung mit
homogener Ladung und Verdichtungszündung ist ein Verbrennungsmodus,
welcher es ermöglicht,
eine Abgascharakteristik zu verbessern, und sie wird in einem Niedriglastzustand
durchgeführt.
-
Bei
diesem Ausführungsbeispiel
ist das Kraftmaschinensteuersystem mit einem Zylinderdrucksensor 88 versehen,
der einen Druck in der Brennkammer der Kraftmaschine 11 erfasst.
Die ECU 7 führt
eine Regelung des Regelungsobjektes bezüglich der Kraftmaschinensteuerung
auf der Grundlage des erfassten Signales von dem Zylinderdrucksensor 88 durch.
-
Bei
diesem Ausführungsbeispiel
wird die Kraftstoffeinspritzstartzeit durch die Einspritzvorrichtung 13 bei
dem Common-Rail- Kraftstoffeinspritzgerät 1 auf Grundlage
eines abgegebenen Signales von dem Zylinderdrucksensor 88 geregelt.
-
Die
ECU 7 hat eine Regelungseinrichtung, die eine Regelung
durchführt,
um die Kraftstoffeinspritzstartzeit zu korrigieren, die durch die
Einrichtung zum Berechnen der Solleinspritzstartzeit berechnet wird.
Die Regelungseinrichtung weist folgendes auf: (a) eine Einrichtung
zum Berechnen einer Wärmefreisetzungsrate,
die die Wärmefreisetzungsrate
auf der Grundlage des abgegebenen Signales von dem Zylinderdrucksensor 88 berechnet;
(b) eine Einrichtung zum Bestimmen eines Verbrennungsmodus, die
bestimmt, ob der Verbrennungsmodus der Kraftmaschine 11 der
Diffusverbrennungsmodus oder der Vorgemischverbrennungsmodus ist;
(c) eine erste Regelungseinrichtung, die bei dem Diffusverbrennungsmodus
betrieben wird, um eine Zündzeitgebung
herzuleiten, bei der die Wärmefreisetzungsrate
einen vorbestimmten Zündbestimmungswert α überschreitet,
und die dann die Einspritzstartzeit auf der Grundlage der Zündzeitgebung
regelt; und (d) eine zweite Regelungseinrichtung, die bei dem Vorgemischverbrennungsmodus
betrieben wird, um eine Spitzenwerterzeugungszeit der Wärmefreisetzungsrate
herzuleiten, die durch die Einrichtung zum Berechnen der Wärmefreisetzungsrate
berechnet wird, und die dann die Einspritzstartzeit auf der Grundlage der
Spitzenwerterzeugungszeit regelt.
-
(Einrichtung zum Bestimmen
des Verbrennungsmodus)
-
Die
Einrichtung zum Bestimmen des Verbrennungsmodus ist ein Programm,
das ein Kennfeld beinhaltet, um zu bestimmen, ob der Verbrennungsmodus
ein Diffusverbrennungsmodus oder ein Vorgemischverbrennungsmodus
ist.
-
Wie
dies in einer grafischen Darstellung (a) in der 2 gezeigt
ist, hat die Einrichtung zum Bestimmen des Verbrennungsmodus insbesondere
das Kennfeld, bei dem bestimmt ist, ob der Verbrennungsmodus der
Diffusverbrennungsmodus oder der Vorgemischverbrennungsmodus ist,
und zwar gemäß der Kraftmaschinendrehzahl
NE und der Kraftmaschinenlast. Wenn der Kraftmaschinenzustand eine
niedrige Last aufweist, dann wird der Verbrennungsmodus als der
Vorgemischverbrennungsmodus bestimmt, und wenn der Kraftmaschinenzustand keine
niedrige Last aufweist, dann wird der Verbrennungsmodus als der
Diffusmodus bestimmt.
-
Bei
dem ersten Ausführungsbeispiel
wird der Kraftmaschinenmodus auf der Grundlage der Kraftmaschinendrehzahl
NE und der Kraftmaschinenlast bestimmt. Alternativ kann der Kraftmaschinenverbrennungsmodus
auf der Grundlage des EGR-Verhältnisses,
eines Luft/Kraftstoff- Verhältnisses,
der Einspritzstartzeit oder des Einspritzmusters bestimmt werden,
wie dies nachfolgend beschrieben wird.
- (1)
Auf der Grundlage des EGR- Verhältnisses
wenn
das EGR- Verhältnis,
das durch die Einrichtung zum Berechnen des Soll- EGR- Verhältnisses
berechnet wird, größer ist
als ein vorbestimmter Wert, dann wird der Verbrennungsmodus als der
Vorgemischverbrennungsmodus bestimmt. Wenn das EGR- Verhältnis gleich
oder kleiner als der vorbestimmte Wert ist, dann wird der Verbrennungsmodus
als die diffuse Verbrennung bestimmt.
- (2) Auf der Grundlage der Einspritzzeit
wenn die Einspritzstartzeit
bezüglich
einer vorbestimmten Zeit verzögert
ist, dann wird der Verbrennungsmodus als die Vorgemischverbrennung bestimmt.
Wenn die Einspritzstartzeit bezüglich der
vorbestimmten Zeit vorgerückt
ist, dann wird der Verbrennungsmodus als die diffuse Verbrennung
bestimmt.
- (3) Auf der Grundlage des Einspritzmusters
wenn das Einspritzmuster
die Einfacheinspritzung ist, dann wird der Verbrennungsmodus als
die Vorgemischverbrennung bestimmt. Bei der Mehrfacheinspritzung
wird der Verbrennungsmodus als die diffuse Verbrennung bestimmt.
-
(Erste Regeleinrichtung)
-
Die
erste Regeleinrichtung ist ein Steuerprogramm, in dem die Zündzeitgebung
(Kurbelwinkel) berechnet wird, und in dem die Solleinspritzstartzeit mittels
einer Regelung korrigiert wird. Wie dies in den grafischen Darstellungen
(b) und (c) in der 2 gezeigt ist, überschreitet
die Wärmefreisetzungsrate den
Zündbestimmungswert α bei der
Zündzeitgebung,
und dann wird die Solleinspritzstartzeit mittels einer Regelung
so korrigiert, dass eine Zeitdifferenz zwischen der berechneten
Zündzeitgebung
und der Sollzündzeitgebung
mittels einer PI- Regelung oder einer PID- Regelung reduziert wird.
-
Die
vorstehend beschriebene Sollzündzeit wird
auf der Grundlage des Kennfeldes berechnet, das in dem Speicher
der ECU 7 gespeichert ist, oder auf der Grundlage einer
Berechnungsgleichung.
-
Bei
diesem Ausführungsbeispiel
ist eine Lärmfunktion
programmiert, in dem der Regelungskorrekturbetrag als ein Lernwert
zu jener Zeit gespeichert wird, wenn die Zeitdifferenz zwischen
der erfassten Zündzeitgebung
und der Sollzündzeitgebung im
Wesentlichen Null beträgt,
und die Solleinspritzstartzeit wird mittels des gespeicherten Lernwertes korrigiert.
-
(Wirkungen der ersten
Regeleinrichtung)
-
Wie
dies in der 11 gezeigt ist, kann die Abgabecharakteristik
von dem Zylinderdrucksensor 88 die Verstärkungsabweichung
und die Versatzabweichung aufweisen.
-
Da
jedoch das Verfahren zum Erfassen der Zündzeitgebung mittels der ersten
Regeleinrichtung bei dem Diffusverbrennungsmodus angewendet wird,
auch wenn die Verstärkungsabweichung
oder die Versatzabweichung bei der Abgabecharakteristik von dem
Zylinderdrucksensor 88 auftritt, ist die anfängliche
ansteigende Steigung der Wärmefreisetzungsrate
so steil, dass die zeitliche Schwankung begrenzt wird, wenn die
Wärmefreisetzungsrate
den Zündbestimmungswert α erreicht.
Somit ist der Erfassungsfehler der Zündzeitgebung relativ klein,
so dass die Zündzeitgebung
genau erfasst wird, um so die Einspritzstartzeit mittels der erfassten
Zündzeitgebung
genau zu korrigieren.
-
(Vorgemischverbrennung)
-
Wie
dies vorstehend beschrieben ist, ist die anfängliche ansteigende Steigung
der Wärmefreisetzungsrate
bei der Vorgemischverbrennung moderat. Wenn die Verstärkungsabweichung
auftritt, wie dies in den 3B und 3C gezeigt
ist, oder wenn die Versatzabweichung auftritt, wie dies in den 4B und 4C gezeigt
ist, dann ist die zeitliche Schwankung relativ groß, wenn
die Wärmefreisetzungsrate den
Zündbestimmungswert α erreicht,
und der Erfassungsfehler der Zündzeitgebung
ist groß.
-
In
den 3A bis 3D und 4A bis 4D geben
dicke Linie die Abgabecharakteristik von dem Zylinderdrucksensor 88 an,
die weder eine Verstärkungsabweichung
noch eine Versatzabweichung aufweist. In den 3A bis 3B geben
dicken Linien die Abgabecharakteristik mit der Verstärkungsabweichung
an. In den 4A bis 4B geben
dicke Linien die Abgabecharakteristik mit der Versatzabweichung
an.
-
Auch
wenn die anfängliche
ansteigende Steigung des Wärmefreisetzungsverhältnisses
bei der Vorgemischverbrennung moderat ist, tritt bei dem Wärmefreisetzungsverhältnis ein
klarer Spitzenwert auf, wie dies in der grafischen Darstellung (d)
in der 2 gezeigt ist. Die Zeit, wenn
der Spitzenwert auftritt, hat eine bestimmte Beziehung mit der Zündzeitgebung,
wie dies in den 6A und 6B gezeigt ist.
-
Bei
dem Diffusverbrennungsmodus, wie er in den 5A und 5B gezeigt
ist, gibt es keinen klaren Spitzenwert der Wärmefreisetzungsrate, die aus
dem Zylinderdruck berechnet wird, so dass die Regelung der Regelgröße des Regelungsobjektes mittels
der Spitzenwertzeit kaum durchzuführen ist.
-
(Zweite Regeleinrichtung)
-
Die
zweite Regeleinrichtung führt
eine Regelung der Regelgröße des Regelungsobjektes
mittels der Spitzenwertzeit durch.
-
Die
zweite Regeleinrichtung ist ein Steuerprogramm, in. dem die Spitzenwertzeit
(Kurbelwinkel) der Wärmefreisetzungsrate
berechnet wird, und bei dem dann die Solleinspritzstartzeit so geregelt wird,
dass eine Zeitdifferenz zwischen der Spitzenwertzeit und der Sollspitzenwertzeit
mittels einer PI-Regelung
oder einer PID- Regelung reduziert wird, wie dies in der grafischen
Darstellung (d) in der 2 gezeigt ist.
-
Die
vorstehend genannte Sollspitzenwertzeit wird auf der Grundlage des
Kennfeldes berechnet, das in dem Speicher der ECU 7 gespeichert
ist, oder auf der Grundlage einer Berechnungsgleichung.
-
Bei
diesem Ausführungsbeispiel
wird ähnlich wie
bei der ersten Regeleinrichtung eine Lernfunktion programmiert,
in der der Regelungskorrekturbetrag als ein Lernwert zu jener Zeit
gespeichert wird, wenn die Zeitdifferenz zwischen der erfassten
Spitzenwertzeit und der Sollspitzenwertzeit im Wesentlichen Null beträgt, und
die Solleinspritzstartzeit wird mittels des gespeicherten Lernwertes
korrigiert.
-
(Wirkung der zweiten Regeleinrichtung)
-
Wie
dies vorstehend beschrieben ist, kann der Zylinderdrucksensor 88 die
Verstärkungsabweichung
oder die Versatzabweichung bei seiner Abgabecharakteristik aufweisen.
Da die zweite Regeleinrichtung auf den Vorgemischverbrennungsmodus
angewendet wird, bei dem ein Spitzenwert der Wärmefreisetzungsrate klar vorhanden
ist, gibt es keinen Erfassungsfehler der Spitzenwertzeit, auch wenn
die Verstärkungsabweichung
oder die Versatzabweichung bei den Abgabecharakteristika von dem
Zylinderdrucksensor 88 auftritt. Somit wird die Spitzenwertzeit
genau erfasst, so dass die Einspritzstartzeit genau korrigiert wird.
-
(Wirkungen des ersten
Ausführungsbeispieles)
-
Gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel werden
die Zündzeitgebung
und die Spitzenwertzeit auf der Grundlage des abgegebenen Signales
von dem Zylinderdrucksensor 88 ohne eine hohe Genauigkeit
des Zylinderdrucksensors 88 sowohl bei dem Diffusverbrennungsmodus
als auch bei dem Vorgemischverbrennungsmodus genau erfasst. Somit
wird die Kraftstoffeinspritzstartzeit der Einspritzvorrichtung 13 auf
der Grundlage der erfassten Zündzeit oder
der Spitzenwertzeit genau geregelt.
-
[Zweites Ausführungsbeispiel]
-
Unter
Bezugnahme auf 7 wird nachfolgend
ein zweites Ausführungsbeispiel
beschrieben.
-
Die
Einrichtung zum Bestimmen des Verbrennungsmodus bei dem ersten Ausführungsbeispiel
bestimmt, ob der Verbrennungsmodus die diffuse Verbrennung oder
die Vorgemischverbrennung auf der Grundlage der Kraftmaschinendrehzahl
und der Kraftmaschinenlast ist. Auch bei dem selben Kraftmaschinenantriebszustand
(wie zum Beispiel der Kraftmaschinendrehzahl oder Kraftmaschinenlast)
kann sich der Verbrennungsmodus ändern,
um die Wärmefreisetzungsrate
zu ändern,
und zwar auf Grund einer Verzögerung
von Luft während
einer Übergangsperiode.
-
Gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
ist eine Einrichtung zu grafischen Berechnung vorgesehen. Die Einrichtung
zum grafischen Berechnen berechnet eine grafische Form oder eine
grafische Fläche
der Wärmefreisetzungsrate,
bei der bestimmt wird, ob der Verbrennungsmodus der Kraftmaschine 11 der
Diffusverbrennungsmodus oder der Vorgemischverbrennungsmodus ist.
-
Insbesondere
kann die gesamte grafische Form durch allgemein bekannte Techniken
einer Mustererkennung identifiziert werden, oder ein Teil der grafischen
Form, in dem die Wärmefreisetzungsrate
größer als
ein vorbestimmter Wert ist, kann durch die Technik zur Mustererkennung
identifiziert werden. Auf der Grundlage einer Fläche der grafischen Form, in
der die Wärmefreisetzungsrate
größer als
ein vorbestimmter Wert ist, kann alternativ bestimmt werden, ob
der Verbrennungsmodus der Diffusverbrennungsmodus oder der Vorgemischverbrennungsmodus
ist.
-
Eine
grafische Darstellung (b) in der 7 zeigt
eine Änderung
der Wärmefreisetzungsrate
bei dem Diffusverbrennungsmodus, und eine grafische Darstellung
(c) zeigt selbige bei dem Vorgemischverbrennungsmodus.
-
Die
Einrichtung zum Bestimmen des Verbrennungsmodus bei dem zweiten
Ausführungsbeispiel
kann mit der Einrichtung zum Bestimmen des Verbrennungsmodus bei
dem ersten Ausführungsbeispiel
kombiniert werden, um die Genauigkeit der Bestimmung zu verbessern.
-
[Drittes Ausführungsbeispiel]
-
Unter
Bezugnahme auf die 8 wird nachfolgend ein drittes
Ausführungsbeispiel
beschrieben.
-
Die
Einrichtung zum Bestimmen des Verbrennungsmodus bei dem dritten
Ausführungsbeispiel
bestimmt, ob der Verbrennungsmodus der Kraftmaschine 11 der
Diffusverbrennungsmodus oder Vorgemischverbrennungsmodus auf der
Grundlage einer vorbestimmten Periode β2 ist, in der die Wärmefreisetzungsrate
einen vorbestimmten Schwellwert β1 überschreitet.
Der Schwellwert β1 kann
der selbe Wert wie der Zündbestimmungswert α sein.
-
Wie
dies in der 8 gezeigt ist, wenn die vorbestimmte
Periode β2
länger
als eine Bestimmungsperiode β3
ist (β2 > β3), dann wird insbesondere bestimmt,
dass der Verbrennungsmodus der Diffusverbrennungsmodus ist. Wenn
die vorbestimmte Periode β2
kleiner oder gleich der Bestimmungsperiode β3 ist (β2 ≤ β3), dann wird bestimmt, dass
der Verbrennungsmodus der Vorgemischverbrennungsmodus ist.
-
In
der 8 stellt eine dicke Linie A das Wärmefreisetzungsverhältnis bei
dem Diffusverbrennungsmodus dar, und eine dünne Linie B stellt die Wärmefreisetzungsrate
bei dem Vorgemischverbrennungsmodus dar.
-
[Viertes Ausführungsbeispiel]
-
Unter
Bezugnahme auf die 9 wird nachfolgend
ein viertes Ausführungsbeispiel
beschrieben.
-
Die
Einrichtung zum Bestimmen des Verbrennungsmodus bei dem vierten
Ausführungsbeispiel
bestimmt, ob der Verbrennungsmodus der Diffusverbrennungsmodus oder
der Vorgemischverbrennungsmodus auf der Grundlage eines Änderungsbetrages γ2 der Wärmefreisetzungsrate
während
einer vorbestimmten Bestimmungsperiode γ1 oder auf der Grundlage einer Änderungsperiode γ4 ist, in
der die Wärmefreisetzungsrate
den vorbestimmten Bestimmungswert γ3 erreicht.
-
Wie
dies in einer grafischen Darstellung (b) in der 9 gezeigt
ist, wenn ein Änderungsbetrag γ2 größer als
ein Schwellwert γ5
ist (γ2 > γ5), dann wird insbesondere bestimmt,
dass der Verbrennungsmodus der Diffusmodus ist, und wenn der Änderungsbetrag γ2 kleiner
oder gleich dem Schwellwert γ5
ist (γ2 ≤ γ5), dann
wird bestimmt, dass der Verbrennungsmodus der Vorgemischverbrennungsmodus
ist.
-
Wie
dies durch eine grafische Darstellung (c) in der 9 gezeigt
ist, ist alternativ eine Änderungsperiode γ4, in der
die Wärmefreisetzungsrate
einen vorbestimmten Bestimmungswert γ3 von einem bestimmten Wert
erreicht, kürzer
als ein vorbestimmter Schwellwert γ6 (γ4 < γ6),
und es wird bestimmt, dass der Verbrennungsmodus der Diffusverbrennungsmodus
ist. Wenn die Änderungsperiode γ4 länger oder gleich
dem Schwellwert γ6
ist (γ4 ≥ γ6), dann
wird bestimmt, dass der Verbrennungsmodus der Vorgemischverbrennungsmodus
ist.
-
In
der 9 geben dicke Linien A das Wärmefreisetzungsverhältnis bei
dem Diffusverbrennungsmodus an, und dünne Linien B geben das Wärmefreisetzungsverhältnis bei
der Vorgemischverbrennung an.
-
[Fünftes Ausführungsbeispiel]
-
Unter
Bezugnahme auf die 10 wird nachfolgend ein fünftes Ausführungsbeispiel
beschrieben.
-
Die
Einrichtung zum Bestimmen des Verbrennungsmodus bei dem fünften Ausführungsbeispiel
bestimmt, ob der Verbrennungsmodus der Diffusverbrennungsmodus oder
der Vorgemischverbrennungsmodus auf der Grundlage einer vorbestimmten
Bestimmungsperiode δ3
ist, in der die Wärmefreisetzungsrate
den vorbestimmten Wert δ2
von einer Einspritzstartzeit δ1
erreicht.
-
Wie
dies in der 10 gezeigt ist, wenn die vorbestimmte
Periode δ3
kürzer
als ein Schwellwert δ4
ist (δ3 < δ4), dann
wird insbesondere bestimmt, dass der Verbrennungsmodus der Diffusverbrennungsmodus
ist und wenn die Periode δ3
länger
oder gleich dem Schwellwert δ4
ist (δ3 ≥ δ4), dann
wird bestimmt, dass der Verbrennungsmodus der Vorgemischverbrennungsmodus
ist.
-
In
der 10 gibt eine dicke Linie A die Wärmefreisetzungsrate
bei dem Diffusverbrennungsmodus an, und eine dünne Linie B gibt die Wärmefreisetzungsrate
bei dem Vorgemischverbrennungsmodus an.
-
[Abwandlung]
-
Bei
den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen wird die vorliegende
Erfindung auf die Regelung der Einspritzstartzeit der Einspritzvorrichtung 13 angewendet.
Die vorliegende Erfindung kann auf die Regelung der Einspritzmenge
der Einspritzvorrichtung 13 angewendet werden.
-
Der
Turbinenöffnungsgrad
des Turboladegerätes 2,
der Ventilöffnungsgrad
des EGR- Gerätes 3 und
der Ventilöffnungsgrad
des Einlassdrosselgerätes 4 können so
geregelt werden, dass die erfasste Zündzeitgebung und die Spitzenwertperiode
der Wärmefreisetzungsrate
zu den vorbestimmten Werten werden.
-
Bei
dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel hat das Common-
Rail- Kraftstoffeinspritzgerät 1 eine
Zwei- Wege-Einspritzvorrichtung 13,
die durch das Elektromagnetventil 15 angetrieben wird.
Alternativ kann das Common- Rail-Kraftstoffeinspritzgerät eine Einspritzvorrichtung
aufweisen, die durch einen Aktuator direkt angetrieben wird, oder
eine Drei- Wege- Einspritzvorrichtung. Die vorliegende Erfindung
kann auf ein Kraftstoffeinspritzgerät für eine Dieselkraftmaschine
ohne Common- Rail angewendet werden, oder auf ein Kraftstoffeinspritzgerät für eine Benzinkraftmaschine.
-
Wenn
ein Verbrennungsmodus einer Kraftmaschine (11) ein Diffusverbrennungsmodus
ist, bei dem eine anfängliche
ansteigende Steigung einer Wärmefreisetzungsrate
steil ist, dann berechnet eine elektronische Steuereinheit (ECU
: 7) eine Zündzeitgebung,
bei der die Wärmefreisetzungsrate
einen Zündbestimmungswert überschreitet.
Auch wenn ein Zylinderdrucksensor (88) eine Verstärkungsabweichung
oder eine Versatzabweichung aufweist, wird die Zündzeitgebung genau erfasst,
um die Einspritzstartzeit zu steuern. Wenn der Verbrennungsmodus ein
Vorgemischverbrennungsmodus ist, bei dem die anfängliche ansteigende Steigung
der Wärmefreisetzungsrate
moderat ist, dann wird eine Spitzenwertzeit der Wärmefreisetzungsrate
berechnet. Somit wird die Spitzenwertzeit genau erfasst, um die
Einspritzstartzeit zu steuern.