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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung eines
Verbrennungsmotors.
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2. BESCHREIBUNG DES ZUGEHÖRIGEN
STANDES DER TECHNIK
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Ein
Verbrennungsmotor wie beispielsweise ein Dieselverbrennungsmotor,
der hauptsächlich eine magere Verbrennung bei einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis
ausführt, das höher als das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis
ist, schaltet die Verbrennung häufig zu einer fetten Verbrennung
bei einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das gleich wie oder niedriger
als das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist. Beispielsweise
wird in dem Fall, bei dem ein Abgasrohr mit einem NOx-Katalysator
(LNT: eine Mager-NOx-Falle) ausgestattet ist, um Stickoxide (NOx) zu
reinigen, die von dem Verbrennungsmotor abgegeben werden, führt
das NOx an der LNT unter einer mageren Atmosphäre zu einer
Verstopfung (es okkludiert). Dann wird, nach einem Intervall, die
Atmosphäre zu einer fetten Atmosphäre umgeschaltet,
um das okkludierte NOx zu schädlichem Stickstoff zu reduzieren.
Auch in dem Fall der mageren Verbrennung als die Basisverbrennung
besteht die Möglichkeit, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis
von dem Sollwert zu der fetten Seite hin abweicht, wenn die Einlasssystemsteuerung
nicht in geeigneter Weise während der Beschleunigung oder
dergleichen beispielsweise ausgeführt werden kann.
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Wenn
die Verbrennung von der mageren Verbrennung zu der fetten Verbrennung
umschaltet, wird der Öffnungsgrad einer Einlassdrossel
verringert und wird ein Ventil für die Abgasrezirkulation
(EGR) geöffnet, wodurch plötzlich Einlasssystemsollwerte wie
beispielsweise ein Luftüberschussverhältnis geändert
werden. In diesem Fall folgen die von dem Einlasssystem gesteuerten
Variablen wie beispielsweise das Luftüberschussverhältnis
nicht notwendigerweise sofort den Sollwerten. Hier ist es so, dass sich
eine Übergangsperiode einstellt, so dass die Zündzeit
in großem Maße von dem eingestellten Zustand abweichen
kann. Wenn die Zündzeit in großem Maße
von dem eingestellten Zustand zu der Voreilseite der optimalen Zündseite
hin abweicht, schreitet die Verbrennung übermäßig
voran, wodurch derartige Probleme bewirkt werden, wie beispielsweise
ein Geräusch und ein übermäßig
hohes Moment. Wenn die Zündzeit in hohem Maße
zu der Nacheilseite der optimalen Zündzeit hin abweicht,
können beispielsweise solche Probleme auftreten wie eine
Fehlzündung, eine Zunahme an unverbranntem Kraftstoff in dem
Abgas oder ein unzureichendes Moment. Die vorstehend erwähnten
Phänomene können auch dann auftreten, wenn die
Abweichung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses während
der Beschleunigung auftritt.
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Im
Hinblick auf dieses Problem beschreibt das Patentdokument 1 (
JP-A-2005-48 724 )
eine Technologie, die die gegenwärtige Einspritzzeit berechnet
durch eine Interpolation der Einspritzzeit bei der fetten Verbrennung
und der Einspritzzeit bei der mageren Verbrennung gemäß dem
Luftüberschussverhältnis jedes Augenblicks in
einem Übergangszustand, bei dem die Verbrennung von der
mageren Verbrennung zu der fetten Verbrennung umschaltet. Das Patentdokument
1 sagt, dass die geeignete Einspritzzeit durch das vorstehend erwähnte
Verfahren berechnet werden kann, um zu bewirken, dass die Einspritzzeit
dem Sollwert folgt.
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6 zeigt
ein Beispiel von vorübergehenden Übergängen
(a) des Öffnungsgrades der Einlassdrossel, (b) des Öffnungsgrades
des EGR-Ventils, (c) des Luftüberschussverhältnisses
(Verhältnis an überschüssiger Luft),
(d) eines Zündzeitbefehlswertes und (e) der Zündzeit
der Technologie bei dem Patentdokument 1. Die Verbrennung wird von
der mageren Verbrennung zu der fetten Verbrennung bei einem Zeitpunkt
t0 umgeschaltet, wie dies in 6 dargestellt
ist. Wenn die Verbrennung von der mageren Verbrennung zu der fetten
Verbrennung umgeschaltet wird, nimmt der Öffnungsgrad der
Einlassdrossel ab, wie dies in dem Abschnitt (a) von 6 dargestellt
ist, und der Öffnungsgrad des EGR-Ventils erhöht
sich, wie dies in dem Abschnitt (b) von 6 dargestellt
ist. Somit wird die Einlassluft begrenzt und die Strömungsrate
des rezirkulierenden Abgases nimmt zu, so dass das Verhältnis
an überschüssiger Luft (Luftüberschussverhältnis) allmählich abnimmt,
wie dies in dem Abschnitt (c) von 6 dargestellt
ist.
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Bei
dem Verfahren des Patentdokuments 1 wird der Einspritzzeitbefehlswert
jedes Augenblicks berechnet, wie dies in dem Abschnitt (d) gezeigt
ist. Es ist bekannt, dass die fette Verbrennung eine hohe Tendenz
dahingehend hat, dass sie eine unvollständige Verbrennung
bewirkt, wodurch die Rußemission von dem Verbrennungsmotor
zunimmt. Daher wird in einigen Fällen die Sollzündzeit
bei der fetten Verbrennung verzögert, um eine ausreichende
Zeit von der Einspritzzeit zu der Zündzeit derart vorzusehen,
dass der Kraftstoff mit der Luft in ausreichender Weise vermischt
wird und die unvollständige Verbrennung vermieden wird.
Der Sollwert der Zündzeit wird an der verzögerten
Seite (Nacheilseite) auch in dem Beispiel von 6 eingestellt.
Jedoch wird bei dem in 6 gezeigten Beispiel der herkömmlichen
Technologie die Istzündzeit, die durch eine durchgehende Linie
in dem Abschnitt (e) gezeigt ist, nicht gänzlich zu dem
Sollwert verzögert (zu einem Nacheilen gebracht), der durch
eine gestrichelte Linie in dem Abschnitt (e) dargestellt ist.
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Es
wird angenommen, dass das in 6 dargestellte
Problem bewirkt wird, weil der Befehlswert der Einspritzzeit in
dem Übergangszustand nicht in geeigneter Weise berechnet
worden ist. Die Technologie des Patentdokuments 1 berechnet die
Kraftstoffeinspritzzeit in dem Übergangszustand durch eine
Interpolation der Kraftstoffeinspritzzeit in der mageren Verbrennung
und der Kraftstoffeinspritzzeit in der fetten Verbrennung unter
Verwendung von lediglich dem Luftüberschussverhältnis.
Jedoch ist die Information über das Luftüberschussverhältnis
nicht der einzige Faktor, der sich auf die Berechnung der optimalen
Kraftstoffeinspritzzeit bezieht. Gemäß der Kenntnis
der Erfinder der vorliegenden Erfindung ist es erforderlich, die
folgenden Faktoren zu berücksichtigen, um die geeignete
Kraftstoffeinspritzzeit in der Situation genau zu berechnen, bei
der die Sauerstoffmenge im Zylinder und dergleichen sich plötzlich ändern.
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Zunächst
sollte berücksichtigt werden, dass die Zündverzögerung
sich zwischen dem Fall, bei dem die Zündzeit frühzeitig
ist, und dem Fall, bei dem die Zündzeit spät ist,
unterscheidet. Im Allgemeinen gibt es eine Charakteristik dahingehend,
dass die Zündverzögerung sich verlängert,
wenn die Zündzeit sich stärker von dem oberen
Totpunkt entfernt. Wie dies vorstehend dargelegt ist, wird die Zündverzögerung
in der fetten Verbrennung länger eingestellt als in der
mageren Verbrennung, um den Kraftstoff und die Luft in ausreichender
Weise zu vermischen und um eine Emission von Ruß zu unterdrücken.
Demgemäß wird die Steuerung derart ausgeführt,
dass die Zündzeit sich zwischen der Periode der fetten
Verbrennung und der Periode der mageren Verbrennung unterscheidet.
Wenn nicht berücksichtigt wird, dass die Zündverzögerung
sich auch aufgrund der Differenz in der Zündzeit unterscheidet,
kann eine geeignete Einspritzzeit nicht erlangt werden.
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Außerdem
wird die Zündverzögerung durch das Vorhandensein/Fehlen
einer Piloteinspritzung, durch die Einspritzmenge der Piloteinspritzung
und durch die Einspritzzeit der Piloteinspritzung beeinflusst. Die
Piloteinspritzung ist eine Einspritzung zum Einspritzen einer geringen
Menge an Kraftstoff vor der Haupteinspritzung. Somit hat die Piloteinspritzung
eine Wirkung eines Unterstützens des Vermischens des Kraftstoffs
und der Luft vor dem Zünden. Wenn das Vermischen des Kraftstoffs
und der Luft unterstützt wird, wird eine unvollständige
Verbrennung behindert, so dass die Emission von Ruß unterdrückt
wird.
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Im
Allgemeinen gibt es eine Charakteristik dahingehend, dass die Zündverzögerung
sich verkürzt, wenn die Piloteinspritzmenge zunimmt und/oder
die Piloteinspritzzeit näher zu der Haupteinspritzung gelangt.
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Somit
nimmt die Zündverzögerung gemäß der
Zündzeit und der Piloteinspritzung zu/ab. Daher kann, wenn
nicht eine derartige Zunahme/Abnahme bei der Zündverzögerung
berücksichtig wird, eine geeignete Einspritzzeit nicht
in dem Zustand berechnet werden, bei dem die Sauerstoffmenge im
Zylinder sich plötzlich ändert. Es kann somit
gesagt werden, dass die Technologie des Patentdokuments 1 lediglich
die Einspritzzeit berechnet, indem einfach erachtet wird, dass die
Zündverzögerung konstant ist, ohne die vorstehend
erläuterten Fakten zu berücksichtigen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es
ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Steuervorrichtung
eines Verbrennungsmotors zu schaffen, die dazu in der Lage ist,
einen geeigneten Einspritzzeitbefehlswert in einem Zustand zu berechnen,
bei dem die Sauerstoffmenge im Zylinder und dergleichen sich plötzlich ändert,
und zwar gemäß Faktoren wie beispielsweise der
Zündzeit, der Einspritzmenge der Piloteinspritzung und der
Einspritzzeit der Piloteinspritzung zusätzlich zu einem
Luftüberschussverhältnis (Verhältnis
an überschüssiger Luft).
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung hat eine Steuervorrichtung eines
Verbrennungsmotors eine Abschätzvorrichtung, eine erste Berechnungsvorrichtung
und eine zweite Berechnungsvorrichtung. Die Abschätzvorrichtung
schätzt einen dem Luftüberschussverhältnis äquivalenten Wert
ab, der zeigt, wie stark die gegenwärtige Sauerstoffmenge
im Zylinder größer als die Sauerstoffmenge im
Zylinder bei einem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis
im Verbrennungsmotor ist. Die erste Berechnungsvorrichtung berechnet
eine Zündverzögerung bei dem dem Luftüberschussverhältnis äquivalenten
Wert, der durch die Abschätzvorrichtung abgeschätzt
worden ist, aus den Zündverzögerungen im Verbrennungsmotor
bei zwei oder mehr dem Luftüberschussverhältnis äquivalenten
Werten im Verbrennungsmotor. Die zweite Berechnungsvorrichtung berechnet
einen Befehlswert der Kraftstoffeinspritzzeit des Verbrennungsmotors
durch ein Subtrahieren der Zündverzögerung, die
durch die erste Berechnungsvorrichtung berechnet worden ist, von
dem Sollwert der Zündzeit.
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Somit
berechnet die Steuervorrichtung des Verbrennungsmotors gemäß dem
vorstehend erläuterten Aspekt der vorliegenden Erfindung
die Zündverzögerung bei dem abgeschätzten
dem Luftüberschussverhältnis äquivalenten
Wert aus den Zündverzögerungen im Verbrennungsmotor
bei den zwei oder mehr dem Luftüberschussverhältnis äquivalenten
Werten im Verbrennungsmotor. Die Steuervorrichtung berechnet den
Befehlswert der Einspritzzeit des Kraftstoffs in dem Verbrennungsmotor
durch ein Subtrahieren der Zündverzögerung von
dem Soll-Wert der Zündzeit. Daher kann der Befehlswert der
Einspritzzeit des Kraftstoffs in den Verbrennungsmotor in geeigneter
Weise gemäß dem derzeitigen dem Luftüberschussverhältnis äquivalenten
Wert berechnet werden. Demgemäß wird eine Steuervorrichtung
verwirklicht, die dazu in der Lage ist, die Momentschwankung, die
Emissionsmenge an unverbranntem Kohlenwasserstoff und ein Geräusch
bei der geeignet berechneten Kraftstoffeinspritzzeit sogar in einer
derartigen Situation zu verhindern, bei der die Sauerstoffmenge
im Zylinder sich plötzlich ändert.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung hat die erste Berechnungsvorrichtung
eine erste Korrekturvorrichtung zum Berechnen der Zündverzögerung
durch eine Korrektur der Zündverzögerung anhand
des Sollwertes der Zündzeit.
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Somit
wird die Zündverzögerung anhand des Sollwertes
der Zündzeit korrigiert, so dass die Differenz der Zündverzögerung
aufgrund der Differenz der Zündzeit gehandhabt werden kann.
Demgemäß wird die Kraftstoffeinspritzzeit in geeigneter
Weise berechnet, indem die korrigierte Zündverzögerung verwendet
wird. Daher wird eine Steuervorrichtung verwirklicht, die dazu in
der Lage ist, die Momentschwankung, die Emissionsmenge an unverbranntem
Kohlenwasserstoff und das Geräusch sogar in einer derartigen
Situation zu vermindern, bei der die Sauerstoffmenge im Zylinder
sich plötzlich ändert.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung hat die erste Berechnungsvorrichtung
eine zweite Korrekturvorrichtung zum Berechnen der Zündverzögerung
durch eine Korrektur der Zündverzögerung anhand
zumindest der Einspritzmenge oder der Einspritzzeit der Piloteinspritzung.
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Somit
wird die Zündverzögerung anhand zumindest der
Einspritzmenge oder der Einspritzzeit der Piloteinspritzung so korrigiert,
dass die Differenz in der Zündverzögerung aufgrund
der Differenz der Zündzeit gehandhabt werden kann. Demgemäß wird die
Kraftstoffeinspritzzeit in geeigneter Weise berechnet, indem die
korrigierte Zündverzögerung verwendet wird. Somit
wird eine Steuervorrichtung verwirklicht, die dazu in der Lage ist,
die Momentschwankung, die Emissionsmenge an unverbranntem Kohlenwasserstoff
und das Geräusch sogar unter einer derartigen Situation
zu vermindern, bei der die Sauerstoffmenge im Zylinder sich plötzlich ändert.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung hat die Steuervorrichtung
des Weiteren eine dritte Berechnungsvorrichtung zum Berechnen eines
Sollwertes der Zündzeit bei dem dem Luftüberschussverhältnis äquivalenten
Wert, der durch die Abschätzvorrichtung abgeschätzt
wird, aus den Sollwerten der Zündzeit im Verbrennungsmotor bei
den zwei oder mehr dem Luftüberschussverhältnis äquivalenten
Werten im Verbrennungsmotor. Der Sollwert der Zündzeit,
der durch die zweite Berechnungsvorrichtung verwendet wird, ist
der Sollwert der Zündzeit, der durch die dritte Berechnungsvorrichtung
berechnet wird.
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Somit
wird der Sollwert der Zündzeit bei dem dem Luftüberschussverhältnis äquivalenten
Wert, der von den Sollwerten der Zündzeit bei den zwei oder
mehr dem Luftüberschussverhältnis äquivalenten
Werten abgeschätzt wird, berechnet. Daher kann der geeignete
Sollwert der Zündzeit bei dem gegenwärtigen dem
Luftüberschussverhältnis äquivalenten Wert
berechnet werden. Demgemäß wird eine Steuervorrichtung
verwirklicht, die dazu in der Lage ist, die Momentschwankung, die
Emissionsmenge an unverbranntem Kohlenwasserstoff und das Geräusch
bei geeignet berechnetem Sollwert der Zündzeit sogar in
einer derartigen Situation zu behindern, bei der die Sauerstoffmenge
im Zylinder sich plötzlich ändert.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung hat die Steuervorrichtung
des Weiteren einen Abgasrezirkulationskanal für eine Rezirkulation
des Abgases von dem Abgaskanal zu dem Einlasskanal. Die Abschätzvorrichtung
schätzt den dem Luftüberschussverhältnis äquivalenten
Wert des Verbrennungsmotors aus der Einlassmenge zu dem Einlasskanal
und der Rezirkulationsmenge des Abgases zu dem Abgasrezirkulationskanal
ab.
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Somit
schätzt die Abschätzvorrichtung die Sauerstoffmenge
aus der Einlassmenge zu dem Einlasskanal und der Rezirkulationsmenge
des Abgases zu dem Abgasrezirkulationskanal. Daher kann der dem
Luftüberschussverhältnis äquivalente
Wert mit einer hohen Genauigkeit abgeschätzt werden. Darüber
hinaus kann der Sollwert der Zündzeit und der Zündverzögerung
bei dem dem Luftüberschussverhältnis äquivalenten
Wert in geeigneter Weise berechnet werden, indem der genaue Abschätzwert des
dem Luftüberschussverhältnis äquivalenten Wertes
verwendet wird. Demgemäß wird eine Steuervorrichtung
verwirklicht, die die geeignete Einspritzzeit von dem geeigneten
Sollwert der Zündzeit und der geeigneten Zündverzögerung
berechnen kann und die eine Momentschwankung, eine Emissionsmenge
an unverbranntem Kohlenwasserstoff und ein Geräusch sogar
in einer solchen Situation vermindern kann, bei der die Sauerstoffmenge
im Zylinder sich plötzlich ändert.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung berechnet die Abschätzvorrichtung
die Rezirkulationsmenge des Abgases aus der Differenz zwischen der
Gasmenge, die in den Zylinder des Verbrennungsmotors eingesaugt
worden ist, und der Einlassmenge zu dem Einlasskanal.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung hat die Steuervorrichtung
des Weiteren eine Abgastemperaturmessvorrichtung zum Messen der
Abgastemperatur in dem Abgaskanal und eine Abgasdruckmessvorrichtung
zum Messen des Drucks des Abgases im Abgaskanal. Die Abschätzvorrichtung
berechnet die Gasmenge, die in den Zylinder des Verbrennungsmotors
angesaugt wird, aus der Abgastemperatur, die durch die Abgastemperaturmessvorrichtung
gemessen wird, und aus dem Abgasdruck, der durch die Abgasdruckmessvorrichtung
gemessen wird.
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Gemäß einem
wiederum anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung berechnet die
Abschätzvorrichtung die Gasmenge, die in den Zylinder des
Verbrennungsmotors gesaugt wird, aus dem Druck und der Temperatur
in einem Einlasskrümmer.
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Der
dem Luftüberschussverhältnis äquivalente
Wert kann genau durch die vorstehend erläuterten Methoden
abgeschätzt werden. Darüber hinaus kann der Sollwert
der Zündzeit und der Zündverzögerung
bei dem dem Luftüberschussverhältnis äquivalenten
Wert geeignet berechnet werden, indem der genaue Abschätzwert
des dem Luftüberschussverhältnis äquivalenten
Wertes verwendet wird. Demgemäß wird eine Steuervorrichtung
verwirklicht, die die geeignete Einspritzzeit aus dem geeigneten
Sollwert der Zündzeit und der geeigneten Einspritzverzögerung
berechnen kann und die die Momentschwankung, die Emissionsmenge
an unverbranntem Kohlenwasserstoff und das Geräusch sogar
in einer solchen Situation vermindern kann, bei der die Sauerstoffmenge
im Zylinder sich plötzlich ändert.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
Merkmale und Vorteile eines Ausführungsbeispiels und auch
die Betriebsverfahren und die Funktion der zugehörigen
Teile gehen aus der nachstehend dargelegten detaillierten Beschreibung, den
beigefügten Ansprüchen und den Zeichnungen hervor,
die sämtlich einen Teil dieser Anmeldung bilden.
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1 zeigt
eine schematische Aufbaudarstellung einer Steuervorrichtung eines
Verbrennungsmotors gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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2 zeigt
ein Flussdiagramm einer Prozessprozedur einer Einspritzzeitberechnung
gemäß diesem Ausführungsbeispiel.
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3 zeigt
eine Darstellung einer Beziehung zwischen der Zündzeit
und einem Einspritzverzögerungskorrekturbetrag gemäß diesem
Ausführungsbeispiel.
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4A zeigt
eine Darstellung einer Beziehung zwischen der Piloteinspritzmenge
und einem Zündverzögerungskorrekturbetrag gemäß diesem Ausführungsbeispiel.
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4B zeigt
eine Darstellung einer Beziehung zwischen einem Pilotintervall und
einem Zündverzögerungskorrekturbetrag gemäß diesem
Ausführungsbeispiel.
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5 zeigt
eine Darstellung von vorübergehenden Übergängen
eines Öffnungsgrades der Einlassdrossel, eines Öffnungsgrades
des EGR-Ventils, eines Luftüberschussverhältnisses,
eines Einspritzzeitbefehlswertes und einer Zündzeit gemäß diesem Ausführungsbeispiel.
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6 zeigt
eine Darstellung von vorübergehenden Übergängen
eines Öffnungsgrades der Einlassdrossel, eines Öffnungsgrades
des EGR-Ventils, eines Luftüberschussverhältnisses,
eines Einspritzzeitbefehlswertes und einer Zündzeit gemäß dem Stand
der Technik.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
EINES AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
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Nachstehend
ist ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. 1 zeigt
eine schematische Darstellung eines Vorrichtungsaufbaus einer Steuervorrichtung 1 eines
Verbrennungsmotors gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel.
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1 zeigt
ein Beispiel der Steuervorrichtung 1, das bei einem mit
vier Zylindern ausgestatteten Dieselmotor 2 angewendet
ist (nachstehend ist dieser einfach als Verbrennungsmotor bezeichnet). Der
Verbrennungsmotor und die in 1 gezeigte Steuervorrichtung 1 bestehen
hauptsächlich aus einem Verbrennungsmotor 2, einem
Einlassrohr 3, einem Abgasrohr 4 und einem Abgasrezirkulationsrohr 5.
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Luft
(Frischluft, Einlassluft) wird zu dem Verbrennungsmotor 2 von
dem Einlassrohr 3 über einen Einlasskrümmer 35 geliefert.
Ein Luftströmungsmesser 31 und eine Einlassdrossel 32 sind
an dem Einlassrohr 3 vorgesehen. Der Luftströmungsmesser 31 misst
die Einlassmenge. Die Massenströmungsrate pro Zeiteinheit
kann als die Einlassmenge gemessen werden.
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Die
Einlassmenge, die zu dem Verbrennungsmotor 2 geliefert
wird, wird erhöht/verringert, indem der Öffnungsgrad
der Einlassdrossel 32 reguliert wird. Ein Einlassdrucksensor 33 und
ein Einlasstemperatursensor 34 sind an dem Einlasskrümmer 35 vorgesehen.
Der Einlassdrucksensor 33 misst den Einlassdruck in dem
Einlasskrümmer 35. Der Einlasstemperatursensor 34 misst
die Einlasstemperatur in dem Einlasskrümmer 35.
Ein Druckdifferenzsensor 36 ist über der Einlassdrossel 32 vorgesehen. Der
Druckdifferenzsensor 36 misst die Druckdifferenz über
der Einlassdrossel 32.
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Der
Verbrennungsmotor 2 ist mit Einspritzeinrichtungen 21 und
einem Drehzahlsensor 22 für die Drehzahl des Verbrennungsmotors
ausgestattet. Kraftstoff wird in einen Zylinder durch ein Einspritzen aus
der Einspritzeinrichtung 21 geliefert. Der Drehzahlsensor 22 für
die Drehzahl des Verbrennungsmotors misst die Drehzahl des Verbrennungsmotors 2 pro
Zeiteinheit (Drehgeschwindigkeit). Der Drehzahlsensor 22 für
den Verbrennungsmotor kann beispielsweise ein Kurbelwinkelsensor
sein, der den Drehwinkel einer mit dem Verbrennungsmotor 2 verbundenen
Kurbelwelle misst. Der Messwert des Kurbelwinkelsensors kann zu
einer ECU 7 (elektronische Steuereinheit) gesendet werden,
um die Drehzahl des Verbrennungsmotors zu berechnen.
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Abgas
wird zu dem Abgasrohr 4 abgegeben, das mit dem Verbrennungsmotor 2 verbunden
ist. Ein A/F-Sensor 41, ein Abgastemperatursensor 42 und ein
Abgasdrucksensor 43 sind an dem Abgasrohr 4 vorgesehen.
Der A/F-Sensor 41 misst einen Wert eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses
(A/F). Der Abgastemperatursensor 42 misst die Temperatur
des Abgases. Der Abgasdrucksensor 43 misst den Druck des Abgases.
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Das
Abgasrezirkulationsrohr 5 (d. h. das EGR-Rohr) wird verwendet,
um die Abgasrezirkulation (EGR) von dem Abgasrohr 4 zu
dem Einlassrohr 3 auszuführen. Das EGR-Rohr 5 ist
mit einem EGR-Ventil 51 ausgestattet. Die Abgasrezirkulationsmenge
wird durch das Öffnen und Schließen des EGR-Ventils 51 reguliert.
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Eine
LNT 6 ist in dem Abgasrohr 4 angeordnet.
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Beispielsweise
kann die LNT 6 einen Aufbau aufweisen, bei dem eine Abstützlage
an einem aus Keramik hergestellten Substrat ausgebildet ist und ein
Okklusionsmittel und ein Katalysator an dieser Abstützung
abgestützt sind. Wenn beispielsweise Gamma-Alumina (Aluminiumoxid)
als die Abstützung verwendet wird, kann ein großes
Volumen des Okklusionsmittels und des Katalysators in geeigneter
Weise an einem großen Oberflächenbereich abgestützt werden,
der durch konkave Ausbildungen und konvexe Ausbildungen an der Oberfläche
der Abstützung vorgesehen wird. Barium, Lithium, Kalium
und dergleichen können als das Okklusionsmittel verwendet werden,
und Platin oder dergleichen können als Katalysator verwendet
werden.
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In
der LNT 6 wird in dem Abgas befindliches NOx bei dem Okklusionsmittel
während einer Periode mit magerer Atmosphäre okkludiert,
in der der Kraftstoff dünner als das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis
ist. Der A/F-Wert (Wert des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses)
beträgt üblicherweise 17 oder höher
in der mageren Atmosphäre. Wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis
auf eine fette Atmosphäre eingestellt ist, in der der Kraftstoff
im Vergleich zu dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis übermäßig
vorhanden ist und eine vorbestimmte Temperaturbedingung (beispielsweise
eine Bedingung, bei der die Temperatur gleich wie oder höher
als 300 Grad Celsius ist, um zu ermöglichen, dass der Katalysator
wirkt), erfüllt ist, wird das in dem Okklusionsmittel okkludierte
NOx durch ein Reduktionsmittel, das aus Komponenten des Kraftstoffs
erzeugt wird, zu unschädlichem Stickstoff reduziert und
abgegeben. Der A/F-Wert beträgt üblicherweise
14,5 oder niedriger in der fetten Atmosphäre. Ein Verfahren
zur fetten Verbrennung kann verwendet werden, um die fette Atmosphäre
auszubilden. Bei der fetten Verbrennung wird die Einlassmenge verringert
und die Haupteinspritzmenge der Einspritzeinrichtung 21 wird
erhöht, wodurch die fette Atmosphäre ausgebildet
wird.
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Die
Messwerte des Luftströmungsmessers 31, des Einlassdrucksensors 33,
des Einlasstemperatursensors 34, des Druckdifferenzsensors 36,
des Drehzahlsensors 22 des Verbrennungsmotors, des A/F-Sensors 41,
des Abgastemperatursensors 42 und des Abgasdrucksensors 43,
die vorstehend beschrieben sind, werden zu der ECU 7 gesendet.
Die ECU 7 steuert die Zeit und die Einspritzmenge der Kraftstoffeinspritzung
der Einspritzeinrichtung 21 in den Verbrennungsmotor 2 und
steuert die Öffnungsgradeinstellung der Einlassdrossel 32 und
des EGR-Ventils 51. Die ECU 7 kann einen Aufbau
eines gewöhnlichen Computers haben. Die ECU 7 kann
mit einer CPU ausgestattet sein, um verschiedene Arten an Berechnung
auszuführen, und kann einen Speicher 71 aufweisen,
um verschiedene Arten an Informationen zu speichern.
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Bei
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ein Berechnungsprozess
der Kraftstoffeinspritzzeit der Einspritzeinrichtung 21 in
einem Übergangszustand, bei dem der stationäre
Zustand der fetten Verbrennung noch nicht erreicht worden ist seit
dem Umschalten von der mageren Atmosphäre zu der fetten
Atmosphäre, in der vorstehend beschriebenen Vorrichtungskonstruktion
ausgeführt. Eine Prozessprozedur des Berechnungsprozesses
ist in 2 gezeigt. Der in 2 gezeigte
Prozess kann durch die ECU 7 periodisch und automatisch
ausgeführt werden. Der Zeitpunkt, bei dem der Prozess von 2 ausgeführt
wird, wird als gegenwärtiger Zeitpunkt bezeichnet.
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Zunächst
berechnet bei dem Schritt S10 die ECU 7 ein Luftüberschussverhältnis
(Verhältnis an überschüssiger Luft) des
Verbrennungsmotors 2. Das Luftüberschussverhältnis
ist ein Verhältnis der gegenwärtigen im Zylinder
befindlichen Sauerstoffmenge (Gewicht) zu der im Zylinder befindlichen Sauerstoffmenge
(Gewicht) bei dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis
in dem Fall, bei dem die Kraftstoffeinspritzmenge die gleiche ist.
Das gegenwärtige im Zylinder befindliche Sauerstoffgewicht wird
als die Summe des Gewichts des Einlasssauerstoffs, der von dem Einlassrohr 3 angesaugt
wird, und des Gewichts des Rezirkulationssauerstoffs, der durch
das EGR-Rohr 5 rezirkuliert, berechnet. Das Einlasssauerstoffgewicht
kann berechnet werden, indem das Gewicht der Einlassluft, das durch
den Luftströmungsmesser 31 gemessen wird, mit
dem Verhältnis des Sauerstoffgewichts in der Atmosphäre (ungefähr
21%) multipliziert wird.
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Eine
Tabelle zum Korrigieren des Messwertes des Luftströmungsmessers 31 gemäß dem
Messwert des Druckdifferenzsensors 36 kann erhalten werden
und in dem Speicher 71 zuvor gespeichert werden, und der
Messwert des Luftströmungsmessers 31 kann unter
Verwendung dieser Tabelle in dem Fall der Berechnung des Einlasssauerstoffgewichts
korrigiert werden. Das Berechnungsverfahren des Rezirkulationssauerstoffgewichtes
ist nachstehend detailliert erläutert.
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Dann
berechnet bei dem Schritt S20 die ECU 7 die Sollzündzeit.
Im Allgemeinen variiert die optimale Zündzeit in Abhängigkeit
von dem Luftüberschussverhältnis, um derartige
Probleme einzudämmen wie beispielsweise Rauch und Verbrennungsgeräusch.
Beispielsweise unterscheidet sich, wie dies in 6 gezeigt
ist, das Luftüberschussverhältnis zwischen der
Periode der mageren Verbrennung und der Periode der fetten Verbrennung.
Demgemäß wird die Sollzündzeit zwischen
der Periode der mageren Verbrennung und der Periode der fetten Verbrennung unterschiedlich
eingestellt. Daher ist es geeignet, die Sollzündzeit gemäß dem
Luftüberschussverhältnis von jedem Augenblick
zu berechnen, wenn das Luftüberschussverhältnis
sich jeden Augenblick in einem Übergangszustand zwischen
der mageren Verbrennung und der fetten Verbrennung ändert.
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Die
Erfinder der vorliegenden Erfindung haben eine Beziehung einer linearen
Funktion zwischen der optimalen Zündzeit und dem Luftüberschussverhältnis
erkannt. Daher wird bei dem Schritt S20 der folgende Ausdruck (E1)
verwendet, um die Sollzündzeit IGtrg zu berechnen. In dem
Ausdruck (E1) ist mit IGtrg die gegenwärtige Sollzündzeit
bezeichnet, ist mit IGtrgL die Sollzündzeit im stationären
Zustand der mageren Verbrennung bezeichnet und ist mit IGtrgR die
Sollzündzeit in dem stationären Zustand der fetten
Verbrennung bezeichnet. Mit O2 ist das gegenwärtige Luftüberschussverhältnis
bezeichnet, das bei dem Schritt S10 berechnet wird, mit O2L ist
das Luftüberschussverhältnis in dem stationären
Zustand der mageren Verbrennung bezeichnet und mit O2R ist das Luftüberschussverhältnis
in dem stationären Zustand der fetten Verbrennung bezeichnet. IGtrg = {IGtrgR·(O2L – O2) +
IGtrgL·(O2 – O2R)}/(O2L – O2R) (E1)
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Die
Werte IGtrgL, IGtrgR, O2L und O2R können festgelegt und
in dem Speicher 71 zuvor gespeichert werden. Der Ausdruck
(E1) zeigt, dass die gegenwärtige Sollzündzeit
berechnet wird durch eine lineare Interpolation der Sollzündzeit
in dem stationären Zustand der mageren Verbrennung und
der Sollzündzeit in dem stationären Zustand der
fetten Verbrennung. Daher wird erachtet, dass die gegenwärtige
optimale Sollzündzeit berechnet wird, wie dies vorstehend
erwähnt ist.
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Dann
werden in Schritt S30 die Zündverzögerungen in
den stationären Zuständen der mageren Verbrennung
und der fetten Verbrennung durch die folgenden Ausdrücke
(E2) und (E3) berechnet. In den Ausdrücken (E2) und (E3)
sind mit IGdlyL1 und IGdlyR1 die Zündverzögerungen
in den stationären Zuständen der mageren Verbrennung
beziehungsweise der fetten Verbrennung jeweils wiedergegeben. Mit
IJtmgL und IJtmgR sind die Einspritzzeiten in den stationären
Zuständen der mageren Verbrennung beziehungsweise der fetten
Verbrennung bezeichnet. Die Einspritzzeit kann ein Befehlswert sein.
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Die
Werte IJtmgL und IJtmgR können zuvor berechnet werden und
in dem Speicher 71 gespeichert werden. Alternativ können
die Werte IGdlyL1 und IGdlyR1 zuvor berechnet und in dem Speicher 71 gespeichert
werden anstelle eines Berechnens der Werte IGdlyL1 und IGdlyR1 bei
dem Schritt S30. IGdlyL1 = IGtrgL – IJtmgL (E2) IGdlyR1 = IGtrgR – IJtmgR (E3)
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Das
Basiskonzept der vorliegenden Erfindung ist es, die gegenwärtige
Zündverzögerung zu berechnen, indem die lineare
Interpolation der Zündverzögerungen in den stationären
Zuständen der mageren Verbrennung und der fetten Verbrennung
ausgeführt wird. Jedoch unterscheidet sich in einigen Fällen
die Zündzeit zwischen der mageren Verbrennung und der fetten
Verbrennung, und darüber hinaus unterscheiden sich das
Vorhandensein/Fehlen der Piloteinspritzung, der Einspritzmenge der
Piloteinspritzung und/oder die Einspritzzeit der Piloteinspritzung
zwischen der mageren Verbrennung und der fetten Verbrennung. Gemäß der
Kenntnis der Erfinder der vorliegenden Erfindung beeinflussen derartige
Unterschiede die Größen der Zündverzögerungen
in der mageren Verbrennung beziehungsweise der fetten Verbrennung.
Daher ist eine Standardisierung erforderlich, um den Unterschied
zu entfernen, der sich aus dem Vorhandensein/Fehlen der Piloteinspritzung,
der Einspritzmenge der Piloteinspritzung und der Einspritzzeit der
Piloteinspritzung ergibt. Daher sind in dem folgendem Schritt S40
und in dem folgendem Schritt S50 die Werte IGdlyL1 und IGdlyR1, die
bei dem Schritt S30 berechnet werden, gemäß der
Zündzeit, dem Vorhandensein/Fehlen der Piloteinspritzung,
der Einspritzmenge der Piloteinspritzung und der Einspritzzeit der
Piloteinspritzung jeweils standardisiert.
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Zunächst
standardisiert bei dem Schritt S40 die ECU 7 die Werte
IGdlyL1 und IGdlyR1, die bei dem Schritt S30 berechnet werden, in
Bezug auf die Zündzeit. Die Werte IGdlyL1 und IGdlyR1 werden
zu IGdlyL2 beziehungsweise IGdlyR2 durch die folgenden Ausdrücke
(E4) und (E5) jeweils standardisiert. IGdlyL2
= IGdlyL1/βL (E4) IGdlyR2 = IGdlyR1/βR (E5)
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Die
Werte βL und βR in den Ausdrücken (E4) und
(E5) werden aus 3 berechnet. 3 zeigt eine
Darstellung einer Beziehung zwischen der Einspritzzeit und einem
Zündverzögerungskorrekturbetrag β. Der
Zündverzögerungskorrekturbetrag β ist ein
Verhältnis der Zündverzögerung bei jedem
Zündzeitpunkt gegenüber der Zündverzögerung
in dem Fall, bei dem die Zündzeit bei dem oberen Totpunkt (TDC)
ist. Im Allgemeinen nimmt, wie dies in 3 gezeigt
ist, die Zündverzögerung zu, wenn die Zündzeit
sich weiter von dem oberen Totpunkt entfernt. Mit βL ist
ein Wert des Zündverzögerungskorrekturbetrages β von 3 bei
der Zündzeit in dem stationären Zustand der mageren
Verbrennung wiedergegeben und mit βR ist ein Wert des Zündverzögerungskorrekturbetrages β von 3 bei
der Zündzeit in dem stationären Zustand der fetten
Verbrennung wiedergegeben. Die Zündverzögerungen
in den stationären Zuständen der mageren Verbrennung
und der fetten Verbrennung werden durch die Ausdrücke (E4)
und (E5) zu Werten in dem Fall standardisiert, bei dem die Zündzeit
der obere Totpunkt ist.
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Danach
standardisiert bei dem Schritt S50 die ECU 7 die Werte
IGdlyL2 und IGdlyR2, die bei dem Schritt S40 berechnet werden, in
Bezug auf die Piloteinspritzung. Die Werte IGdlyL2 und IGdlyR2 werden
anhand der folgenden Ausdrücke (E6) und (E7) jeweils zu
IGdlyL beziehungsweise IGdlyR standardisiert. IGdlyL = IGdlyL2/αL (E6) IGdlyR = IGdlyR2/αR (E7)
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In
den Ausdrücken (E6) und (E7) werden die Werte αL
und αR unter Verwendung der 4A und 4B berechnet. 4A zeigt
eine Darstellung einer Beziehung zwischen der Piloteinspritzmenge
und einem Zündverzögerungskorrekturbetrag α1.
Der Zündverzögerungskorrekturbetrag α1
ist ein Verhältnis der Zündverzögerung
bei jeder Piloteinspritzmenge gegenüber der Einspritzverzögerung
in dem Fall einer einzelnen Einspritzung (d. h. in dem Fall, bei dem
die Piloteinspritzung nicht ausgeführt wird). Im Allgemeinen
wird, wie dies in 4A gezeigt ist, das Vermischen
zwischen dem Kraftstoff und der Luft vor der Zündung stärker
unterstützt und die Zündverzögerung verringert,
wenn die Piloteinspritzmenge zunimmt.
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4B zeigt
eine Darstellung einer Beziehung zwischen einem Pilotintervall und
einem Zündverzögerungskorrekturbetrag α2.
Das Pilotintervall ist ein Intervall von der Piloteinspritzung zu
der Haupteinspritzung und wird durch den Winkel der Kurbelwelle
ausgedrückt (d. h. der Kurbelwinkel CA). Der Zündverzögerungskorrekturbetrag α2
ist ein Verhältnis der Zündverzögerung
bei jedem Pilotintervall gegenüber der Zündverzögerung
in dem Fall, bei dem das Pilotintervall 0 beträgt.
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Im
Allgemeinen ist, wie dies in 4B gezeigt
ist, in einem Bereich, bei dem das Pilotintervall kürzer
als ein bestimmtes Intervall (15 Grad in 4B) ist,
die Zündverzögerung gering aufgrund der Wirkung
der Piloteinspritzung. Wenn das Pilotintervall zunimmt, wird die
Wirkung der Piloteinspritzung geschwächt und verringert
sich die Wirkung zum Verkürzen der Zündverzögerung.
Das Produkt aus α1 und α2 aus den 4A und 4B wird
als ein Zündverzögerungskorrekturbetrag α verwendet, wie
dies in dem folgenden Ausdruck (E8) gezeigt ist. In dem Fall einer
einzelnen Einspritzung kann der Zündverzögerungskorrekturbetrag α auf
1 (α = 1) gesetzt werden, was nicht auf die 4A und 4B gegründet
ist. α = α1·α2 (E8)
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Der
Wert αL ist ein Wert des Zündverzögerungskorrekturbetrages α,
der der Piloteinspritzmenge und dem Pilotintervall in dem stationären
Zustand der mageren Verbrennung entspricht, und der Wert αR
ist ein Wert des Zündverzögerungskorrekturbetrages α,
der der Piloteinspritzmenge und dem Pilotintervall in dem stationären
Zustand der fetten Verbrennung entspricht. Die Zündverzögerungen
in stationären Zuständen der mageren Verbrennung
und der fetten Verbrennung werden durch die Ausdrücke (E6)
und (E7) zu den Werten in dem Fall der einzelnen Einspritzung standardisiert.
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Die
Werte IGdlyL und IGdlyR, die als das Ergebnis der Schritte S40 und
S50 erhalten werden, sind Werte, die als Werte in dem Fall standardisiert sind,
bei dem die Zündzeit der obere Totpunkt ist und die einzelne
Einspritzung ausgeführt wird. Daher kann erachtet werden,
dass die Differenz zwischen IGdlyL und IGdlyR aufgrund der Differenz
in dem Luftüberschussverhältnis vorhanden ist.
Gemäß der Kenntnis der Erfinder der vorliegenden
Erfindung ist eine Beziehung einer linearen Funktion zwischen der Zündverzögerung
und dem Luftüberschussverhältnis vorhanden, wenn
andere Faktoren außer dem Luftüberschussverhältnis
konstant sind.
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In
dem folgenden Schritt S60 berechnet die ECU 7 die gegenwärtige
Zündverzögerung IGdly1 durch den folgenden Ausdruck
(E9). Der Ausdruck (E9) zeigt, dass die gegenwärtige Zündverzögerung IGdly1
berechnet wird durch die lineare Interpolation der Zündverzögerung
IGdlyL in dem stationären Zustand der mageren Verbrennung
und der Zündverzögerung IGdlyR in dem stationären
Zustand der fetten Verbrennung. Daher wird, wie dies vorstehend
erwähnt ist, erachtet, dass die optimale Zündverzögerung
IGdly1 durch den Ausdruck (E9) berechnet wird. IGdly1 = {IGdlyR·(O2L – O2)
+ IGdlyL·(O2 – O2R)}/(O2L – O2R) (E9)
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In
dem Ausdruck (E9) sind, wie dies vorstehend erwähnt ist,
die Zündverzögerung IGdlyL in dem stationären
Zustand der mageren Verbrennung und die Zündverzögerung
IGdlyR in dem stationären Zustand der fetten Verbrennung
Werte, die als die Werte in dem Fall standardisiert sind, bei dem
die Zündzeit der obere Totpunkt ist und die einzelne Einspritzung
ausgeführt wird. Demgemäß ist die gegenwärtige
Zündverzögerung IGdly1, die durch den Ausdruck
(E9) berechnet wird, auch der Wert, der als der Wert in dem Fall
standardisiert wird, bei dem die Zündzeit der obere Totpunkt
ist und die einzelne Einspritzung ausgeführt wird. Daher
wird die gegenwärtige Zündverzögerung
IGdly1, die bei dem Schritt S60 berechnet wird, anhand der gegenwärtigen Zündzeit
und der Piloteinspritzung in den folgenden Schritten S70 und S80
korrigiert.
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Zunächst
korrigiert bei dem Schritt S70 die ECU 7 den Wert von IGdly1
mit der vorliegenden Zündzeit durch den folgenden Ausdruck
(E10). Somit wird der Wert der vorliegenden Zündverzögerung
von IGdly1 zu IGdly2 korrigiert. Der Wert β in dem Ausdruck
(E10) ist der Zündverzögerungskorrekturbetrag β bei
der gegenwärtigen Zündzeit in 3. IGdly2 = IGdly1·β (E10)
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Dann
korrigiert bei dem Schritt S80 die ECU 7 den Wert von IGdly2,
der bei dem Schritt S70 berechnet wird, anhand der gegenwärtigen
Einspritzmenge der Piloteinspritzung und des Pilotintervalls durch
den folgenden Ausdruck (E11). Somit wird der Wert der gegenwärtigen
Einspritzverzögerung von IGdly2 zu IGdly korrigiert. Der
Wert α in dem Ausdruck (E11) ist das Produkt aus dem Wert
des Zündverzögerungskorrekturbetrages α1
bei der gegenwärtigen Piloteinspritzmenge in 4A und
dem Wert des Zündverzögerungskorrekturbetrages α2
bei dem gegenwärtigen Pilotintervall in 4B. IGdly = IGdly2·α (E11)
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Somit
wird bei dem Schritt S80 die Zündverzögerung IGdly
berechnet, die dem gegenwärtigen Zündzeitpunkt
und der Piloteinspritzung entspricht. Die gegenwärtige
Sollzündzeit IGtrg wird bei dem Schritt S20 berechnet.
Wie dies gut bekannt ist, ist der Wert, der berechnet wird, indem
die Zündverzögerung von dem Sollzündzeitpunkt
subtrahiert wird, die Einspritzzeit. Daher subtrahiert bei dem folgendem
Schritt S90 die ECU 7 die gegenwärtige Zündverzögerung
IGdly von der gegenwärtigen Sollzündzeit IGtrg,
wie dies durch den folgenden Ausdruck (E12) gezeigt ist, um den
gegenwärtigen Einspritzzeitbefehlswert IJtmg zu berechnen. IJtmg = IGtrg-IGdly (E12)
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Vorstehend
ist der Prozess von 2 aufgezeigt.
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5 zeigt
ein Beispiel von temporären Übergängen
(a) des Öffnungsgrades der Einlassdrossel 32,
(b) des Öffnungsgrades des EGR-Ventils 51, (c)
des Luftüberschussverhältnisses, (d) des Einspritzzeitbefehlswertes
und (e) der Zündzeit gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel. Die Übergänge (a)
des Öffnungsgrades der Einlassdrossel 32, (b)
des Öffnungsgrades des EGR-Ventils 51 und (c) des
Luftüberschussverhältnisses sind die gleichen wie
bei der in 6 gezeigten herkömmlichen
Technologie.
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Der
Einspritzzeitbefehlswert IJtmg gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel, der durch die durchgehende Linie A
in dem Abschnitt (d) von 5 dargestellt ist, unterscheidet
sich von dem Wert der herkömmlichen Technologie, der durch
die gestrichelte Linie A' gezeigt ist, als ein Ergebnis der Standardisierung
und der Korrektur in Bezug auf die Zündzeit und die Piloteinspritzung,
die in dem Fall der linearen Interpolation in dem Übergangszustand
ausgeführt wird, bei dem von der mageren Verbrennung zu
der fetten Verbrennung umgeschaltet wird. Außerdem unterscheidet
sich, da die Differenz in dem Einspritzzeitbefehlswert IJtmg vorhanden
ist, der Wert der Zündzeit in dem Übergangszustand
des Umschaltens von der mageren Verbrennung zu der fetten Verbrennung
gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel,
das durch eine durchgehende Linie B in dem Abschnitt (e) in 5 gezeigt
ist, auch von dem Wert der herkömmlichen Technologie, der
durch eine gestrichelte Linie B' gezeigt ist. Der Wert der Zündzeit
gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel,
der durch die durchgehende Linie B in dem Abschnitt (e) von 5 dargestellt
ist, stimmt mit dem Sollwert überein, der durch die gestrichelte
Linie in dem Abschnitt (e) von 6 gezeigt
ist, wodurch die Wirkung der vorliegenden Erfindung gezeigt wird.
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Nachstehend
ist ein Berechnungsverfahren des Rezirkulationssauerstoffgewichtes
erläutert. Die Prozedur kann wie folgt ausgeführt
werden, beispielsweise wie dies in der Druckschrift
JP-A-2002-327 634 beschrieben
ist. Zunächst wird eine Gasmenge berechnet, die in den
Zylinder strömt. Für die Berechnung wird der Einlassdruck
PM in dem Einlasskrümmer
35 durch den Einlassdrucksensor
33 gemessen.
Außerdem wird die Einlasstemperatur Tm durch den Einlasstemperatursensor
34 gemessen.
Die Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors wird durch den Verbrennungsmotordrehzahlsensor
22 gemessen.
Dann wird die Volumeneffizienz b aus der Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors
und dem Einlassdruck Pm berechnet. Für die Berechnung wird
eine Funktionsbeziehung der Verbrennungsmotordrehzahl Ne und des
Einlassdrucks Pm zu der Volumeneffizienz b zuvor berechnet und in dem
Speicher
71 gespeichert.
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Die
Gasmenge Mcld, die in den Zylinder strömt, wird unter Verwendung
des folgenden Ausdrucks (E13) aus den vorstehend erwähnten
numerischen Werten berechnet. Der Ausdruck (E13) ist die Gaszustandsgleichung.
Mit R ist die Gaskonstante bezeichnet und mit Vcld ist das Volumen
des Zylinders bezeichnet. Wie dies in dem Ausdruck (E13) gezeigt
ist, werden der Einlassdruck Pm und die Einlasstemperatur Tm für
die Berechnung der Gasmenge Mcld verwendet, die in den Zylinder
strömt. Mcld = Pm·Vcld·b/(R·Tm) (E13)
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Dann
wird die Frischluftmenge MDth berechnet, die in den Einlasskrümmer 35 strömt.
Daher wird die Strömungsrate Mafm mit dem Luftströmungsmesser 31 gemessen.
Die Differenz zwischen dem gegenwärtigen Einlassdruck,
der durch den Einlassdrucksensor 33 gemessen wird, und
dem Einlassdruck, der dem gegenwärtigen Einlassdruck um
einen Zyklus voran geht, wird als Differenz ΔP berechnet.
Die Frischluftmenge MDth, die in den Einlasskrümmer 35 strömt,
wird unter Verwendung des folgenden Ausdrucks (E14) aus den vorstehend
erwähnten numerischen Werten berechnet. Der Ausdruck (E14)
drückt die Massenerhaltung in dem Einlassrohr 3 aus.
Mit VIN ist das Volumen des Einlassrohrs bezeichnet und mit c ist
die Anzahl der Zylinder bezeichnet. Mafm·2/c-MDth
= ΔP·VIN/(Tm·R) (E14)
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Dann
wird die EGR-Gasmenge berechnet, die in den Einlasskrümmer 35 strömt.
Die EGR-Gasmenge Megr, die in den Einlasskrümmer 35 strömt, wird
unter Verwendung des folgenden Ausdrucks (E15) aus den vorstehend
berechneten numerischen Werten berechnet. Der Ausdruck (E15) drückt
die Massenerhaltung in dem Einlasskrümmer 35 aus. Wie
dies in dem Ausdruck (E15) gezeigt ist, ist die EGR-Gasmenge Megr,
die in den Einlasskrümmer 35 strömt,
grundsätzlich die Differenz zwischen der Gasmenge Mcld,
die in den Zylinder strömt, und der Frischluftmenge MDth,
die in den Einlasskrümmer 35 strömt.
Die EGR-Gasmenge Megr wird berechnet, indem die Differenz anhand
eines Ausdrucks korrigiert wird, der ΔP umfasst. Megr = Mcld – MDth + ΔP·VM/(Tm·R) (E15)
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Schließlich
wird das Gewicht des Sauerstoffs in der EGR-Gasmenge Megr, die in
den Einlasskrümmer 35 strömt, die vorstehend
berechnet worden ist, unter Verwendung des A/F-Wertes berechnet,
der durch den A/F-Sensor 41 gemessen wird, der an dem Abgasrohr 4 vorgesehen
ist. Der berechnete Wert wird als das Rezirkulationssauerstoffgewicht
erachtet. Vorstehend ist das Berechnungsverfahren des Rezirkulationssauerstoffgewichtes
erläutert.
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In
der vorstehend erläuterten Berechnung kann die Gasmenge
Mcld, die in den Zylinder strömt, durch die Abgasströmungsrate
ersetzt werden. In diesem Fall kann ein Abgasströmungsratensensor an
dem Abgasrohr 4 vorgesehen sein, um die Abgasströmungsrate
zu messen. Alternativ kann die Abgasströmungsrate erhalten
werden, indem die Frischluftmenge, die durch den Luftströmungsmesser 31 gemessen
wird, mit der ECU 7 gemäß der Abgastemperatur
und dem Abgasdruck korrigiert wird. Die Abgastemperatur und der
Abgasdruck können durch den Abgastemperatursensor 42 beziehungsweise
den Abgasdrucksensor 43 gemessen werden.
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Der
Prozess von 2 kann in einer Periode ausgeführt
werden, in der der stationäre Zustand der fetten Verbrennung
noch nicht erreicht worden ist, wenn die Verbrennung von der mageren
Verbrennung zu der fetten Verbrennung in der LNT 6 umschaltet,
um den in der LNT 6 okkludierten NOx zu reduzieren (d.
h. wenn eine sogenannte „fette Spülung” [rich
purge] ausgeführt wird). Der Verbrennungsmotor 2 und
die Steuervorrichtung 1 sind in dem Kraftfahrzeug montiert.
Der Prozess von 2 kann dann ausgeführt
werden, wenn eine vom Einlasssystem gesteuerte Variable von einem
Sollwert während der Beschleunigung abweicht. Ein derartiger
Aufbau kann das Auftreten eines Momentsprungs oder die Zunahme der
Emission von nicht verbranntem Kohlenwasserstoff verhindern, was
dann bewirkt wird, wenn die im Zylinder befindliche Sauerstoffmenge sich
plötzlich während der fetten Spülung
oder der Beschleunigung ändert und die Zündzeit
von dem eingestellten Zustand abweicht.
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Das
Luftüberschussverhältnis wird in dem vorstehend
erläuterten Ausführungsbeispiel verwendet, jedoch
ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt.
Alternativ kann ein numerischer Wert verwendet werden, der dem Luftüberschussverhältnis
gleichwertig ist. Das heißt ein beliebiger numerischer
Wert, der zeigt, wie stark die gegenwärtige im Zylinder
befindliche Sauerstoffmenge größer als die im
Zylinder befindliche Sauerstoffmenge bei dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis
ist, kann angewendet werden. Beispielsweise kann das Luft-Kraftstoff-Verhältnis,
die Sauerstoffkonzentration im Zylinder oder das Sauerstoffgewicht
im Zylinder angewendet werden.
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Die
Standardisierung und die Korrektur auf der Grundlage der Zündzeit
werden bei den Schritten S40 und S70 von 2 ausgeführt,
jedoch ist die Basis der Standardisierung und der Korrektur nicht
auf die Zündzeit beschränkt.
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Beispielsweise
kann die Einspritzzeit verwendet werden. Wie in dem Fall der Zündzeit
erhöht sich/verringert sich die Zündverzögerung
auch dann, wenn sich die Einspritzzeit unterscheidet. Daher kann
in diesem Fall die vorstehend dargelegte Erörterung wie
folgt abgewandelt werden. Zunächst wird die horizontale
Achse von 3 von der Zündzeit
zu der Einspritzzeit geändert. Als Ersatz für
den Zündverzögerungskorrekturbetrag der vertikalen
Achse von 3 wird ein Verhältnis
der Zündverzögerung bei jeder Einspritzzeit zu
der Zündverzögerung in dem Fall, bei dem die Einspritzzeit
der obere Totpunkt ist, gemessen und in dem Speicher 71 zuvor gespeichert.
Dann werden die Standardisierung und die Korrektur der Zündverzögerung
in den Schritten S40 und S70 auf der Grundlage einer abgewandelten 3 ausgeführt.
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In
dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel bilden
die Prozedur des Schrittes S10 und die ECU 7 eine Abschätzvorrichtung.
Die Prozedur von dem Schritt S60 und die ECU 7 bilden eine erste
Berechnungsvorrichtung. Die Prozedur des Schrittes S90 und die ECU 7 bilden
eine zweite Berechnungsvorrichtung. Die Prozedur des Schrittes S20
und die ECU 7 bilden eine dritte Berechnungsvorrichtung.
Die Prozeduren der Schritte S40 und S70 und die ECU 7 bilden
eine erste Korrekturvorrichtung. Die Prozeduren der Schritte S50
und S80 und die ECU 7 bilden eine zweite Korrekturvorrichtung.
Der Abgastemperatursensor 42 bildet eine Abgastemperaturmessvorrichtung.
Der Abgasdrucksensor 43 bildet eine Abgasdruckmessvorrichtung.
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Die
vorliegende Erfindung soll nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele
beschränkt sein, sondern kann anhand vieler anderer Möglichkeiten ausgeführt
werden, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen, der in den beigefügten
Ansprüchen definiert ist.
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Die
Steuervorrichtung 1 des Verbrennungsmotors 2 berechnet
Zündverzögerungen in einer mageren Verbrennung
und einer fetten Verbrennung (Schritt S30), standardisiert die Zündverzögerungen auf
der Basis der Zündzeit (S40) und standardisiert die Zündverzögerungen
weiter auf der Basis der Einspritzmenge und der Einspritzzeit einer
Piloteinspritzung (S50). Die Steuervorrichtung 1 berechnet
eine gegenwärtige Zündverzögerung durch
eine lineare Interpolation der standardisierten Zündverzögerungen
in der mageren Verbrennung und der fetten Verbrennung (S60). Darüber
hinaus korrigiert die Steuervorrichtung 1 die gegenwärtige
Zündverzögerung durch die Zündzeit (S70)
und korrigiert des Weiteren die gegenwärtige Zündverzögerung
durch die Einspritzmenge und die Einspritzzeit der Piloteinspritzung
(S80). Die Steuervorrichtung 1 berechnet einen Befehlswert
der Einspritzzeit, indem die korrigierte gegenwärtige Zündverzögerung
von der Sollzündzeit subtrahiert wird (S90).
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - JP 2005-48724
A [0004]
- - JP 2002-327634 A [0071]