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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 für
einen Innenverbrennungsmotor zum Verhindern von Selbst-entzündeter
Kompressionsverbrennung, durch eine Änderung bei den Kraftstoffeigenschaften
destabilisiert zu werden.
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2. Beschreibung verwandten
Stands der Technik
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In
einem Innenverbrennungsmotor tritt, wenn eine brennbare Mischung
auf eine gewisse Temperatur oder höher erhitzt wird, Selbstzündung
der brennbaren Mischung auf. Die Selbstzündung der brennbaren
Mischung ist ein Phänomen, das hauptsächlich durch
die Temperatur der brennbaren Mischung dominiert wird und wenn ein
Kraftstoff wie etwa Benzin, das eine Mischung vieler Typen von Kohlenwasserstoffsubstanzen
ist, verwendet wird, variiert die Temperatur, bei der die Selbstzündung
der brennbaren Mischung auftritt abhängig von Differenzen
bei den Eigenschaften des Benzins.
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Um
Probleme wie etwa Instabilität der Kompressions-Selbstzündungsverbrennung
zu lösen, die auftritt, wenn ein Kraftstoff mit anderen
Eigenschaften nachgetankt wird, wird eine Technologie zum Bestimmen
der Kraftstoffeigenschaften basierend auf einem Druck im Zylinder,
einer Temperatur im Zylinder und einem kritischen Luft-Kraftstoffverhältnis
offenbart und einer Änderung von Kraftstoffsteuerparametern
basierend auf Ergebnissen der Kraftstoffeigenschaftenbestimmung,
wie etwa Vergrößern einer Einlasslufttemperatur,
wenn bei der Kraftstoffeigenschaftsbestimmung festgestellt wird,
dass die Oktanzahl hoch ist, oder Absenken der Einlasslufttemperatur,
wenn bei der Kraftstoffeigenschaftenbestimmung festgestellt wird,
dass die Oktanzahl niedrig ist (siehe
JP 2000-257467 A ).
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Jedoch
wird in der Technologie gemäß
JP 2000-257467 A die
Kraftstoffeigenschaftenbestimmung auf Ergebnissen der Messung des
Zylinderinnendrucks, der Zylinderinnentemperatur und des kritischen
Luft-Kraftstoffgemisches während der Kompressions-Selbstzündungsverbrennung
vorgenommen und tatsächlich kann in einigen Fällen,
wenn die Oktanzahl sich in einem Ausmaß stark ändert,
dass sich die Art des Kraftstoffs geändert haben mag, die Kompressions-Selbstzündungsverbrennung
unter der Bedingung an Einlasslufttemperatur, die bis dann verwendet
worden ist, nicht fortgesetzt werden, und die Kraftstoffeigenschaftenbestimmung
selbst kann nicht ausgeführt werden.
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Dieses
Problem ist aus Kenntnissen gefunden worden, die von den Erfindern
erhalten worden sind, nachdem Kompressions-Selbstzündungsverbrennung
in einem tatsächlichen Innenverbrennungsmotor versucht
worden ist. Wenn die Einlasslufttemperatur niedrig ist, wird die
Leistungsabgabe des Innenverbrennungsmotors instabil und es tritt
abnorme Verbrennung auf, die mit Verbrennungsvibrationen einhergehen, ähnlich
dem sogenannten Klopfen im Falle hoher Einlasslufttemperatur. Wenn
die Leistungsabgabe des Innenverbrennungsmotors instabil wird, kann
der Innenverbrennungsmotor nicht kontinuierlich betrieben werden
und wenn eine abnormale Verbrennung auftritt, wird der Innenverbrennungsmotor
möglicherweise beschädigt. Somit ist es immer
notwendig, einen Einlasslufttemperaturbereich einzuhalten, der einen
Niedertemperaturbereich, in dem die Abgabe des Innenverbrennungsmotors
instabil wird, und einen Hochtemperaturbereich, in dem abnorme Verbrennung
auftritt, ausschließt.
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Jedoch
ist unter den meisten Betriebsbedingungen für die Kompressions-Selbstzündungsverbrennung
deren Temperaturbereich so extrem eng wie 20°C bis 50°C
und beispielsweise gibt es als Ergebnis von Nachtanken, wenn sich
die Kraftstoffart von normalem Benzin zu Premiumbenzin ändert,
keinen überlappenden Temperaturbereich zwischen den beiden
Kraftstofftypen, und daher ist bestätigt worden, dass jegliche
Temperatureinstellung vor Änderung des Kraftstofftyps nach
der Änderung der Kraftstofftyps keine Kompressions-Selbstzündungsverbrennung
erzielen kann. Somit kann gemäß der Technologie
aus dem verwandten Stand der Technik die Kraftstoffeigenschaftenbestimmung
nicht ausgeführt werden und somit kann in einigen Fällen
die Kompressions-Selbstzündungsverbrennung nicht fortgesetzt
werden.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung ist gemacht worden, um die oben erwähnten
Probleme zu lösen und daher ist eine Aufgabe derselben,
eine Steuervorrichtung für einen Innenverbrennungsmotor
bereitzustellen, der, selbst wenn eine Kraftstoffeigenschaft stark
verändert wird, in der Lage ist, eine stabile Kompressions-Selbstzündungsverbrennung
sicher fortzusetzen.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung beinhaltet eine Steuervorrichtung für
einen Innenverbrennungsmotor, der zu einer Kompressions-Selbstzündungsverbrennung
in der Lage ist: Einlassluftheizmittel zum Erhitzen einer Einlassluft
in den Verbrennungsraum des Innenverbrennungsmotors; Einlasslufttemperatursteuermittel
zum Steuern des Einlassluftheizmittels, so dass die Einlasslufttemperatur
einen Steuerzielwert für die Einlasslufttemperatur erreicht,
der gemäß einem Betriebszustand des Innenverbrennungsmotors
gesetzt wird; Kraftstoffeigenschafts-Informationsdetektionsmittel
zum Detektieren, anhand eines Verbrennungszustands des Innenverbrennungsmotors,
von Informationen zu einer Kraftstoffeigenschaft; und Nachtankdetektionsmittel zum
Detektieren des Nachtankens in einen Kraftstofftank, in dem, wenn
das Nachtankdetektionsmittel das Nachtanken in den Kraftstofftank
detektiert, die Kompressions-Selbstzündungsverbrennung
gestoppt wird, die Information zu einer Kraftstoffeigenschaft mittels
einer Fremdzündungsverbrennung detektiert wird und der
Steuerzielwert für die Einlasslufttemperatur basierend
auf der detektierten Information korrigiert wird.
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Gemäß der
Steuervorrichtung für einen Innenverbrennungsmotor der
vorliegenden Erfindung wird, wenn das Nachtankdetektionsmittel ein Nachtanken
in den Kraftstofftank detektiert, die Kompressions-Selbstzündungsverbrennung
gestoppt wird und basierend auf dem Ergebnis der Detektion der Information
zur Kraftstoffeigenschaft durch das Kraftstoffeigenschaftsdetektionsmittel
mittels Fremdzündungsverbrennung, der Steuerzielwert für
die Einlasslufttemperatur, der vorab gemäß dem
Betriebszustand des Innenverbrennungsmotors gesetzt ist, verändert
wird. Dementsprechend kann, selbst wenn sich die Kraftstoffeigenschaft
stark ändert, die Kompressions-Selbstzündungsverbrennung
sicher ausgeführt werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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In
den nachfolgenden Zeichnungen:
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illustriert 1 ein
Konfigurationsdiagramm eines Innenverbrennungsmotors, der zur Kompressions-Selbstzündungsverbrennung
fähig ist;
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ist 2 ein
Charakteristikdiagramm, das ein Beispiel eines Einlasslufttemperaturzustands
illustriert, welches eine stabile Verbrennung bereitstellt;
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ist 3 ein
Diagramm, das Betriebsbereiche der Kompressions-Selbstzündungsverbrennung und
der Fremdzündungsverbrennung illustriert;
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ist 4 ein
Flussdiagramm, das Schritte zur Steuerung der Kompressions-Selbstzündungsverbrennung
illustriert;
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ist 5 ein
Diagramm, das eine Bremskraft-Charakteristik illustriert, wenn lediglich
die Einlasslufttemperatur geändert wird;
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ist 6 ein
Flussdiagramm, das Schritte für die Korrektursteuerung
eines Steuerzielwerts für die Einlasslufttemperatur illustriert;
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ist 7 ein
Flussdiagramm, das Schritte zur Korrektur des Steuerzielwerts für
die Einlasslufttemperatur abhängig von Anwesenheit/Abwesenheit eines
Nachtankens illustriert;
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ist 8 ein
Diagramm zum Beschreiben, wie eine geschätzte Zeitperiode,
die für eine Kraftstoffdurchmischung erforderlich ist,
erhalten wird; und
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ist 9 ein
Diagramm zum Beschreiben von Zylinderinnendruckmustern und wie Informationen
zu einer Eigenschaft während der Fremdzündungsverbrennung
für jeweilige Kraftstoffeigenschaften zu detektieren ist.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Erste Ausführungsform
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1 ist
ein schematisches Diagramm, welches eine Konfiguration eines Innenverbrennungsmotors
gemäß einer ersten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung illustriert.
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Wie
in 1 illustriert, beinhaltet der Innenverbrennungsmotor
gemäß der ersten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung einen Innenverbrennungsmotor-Hauptkörper 1,
einen Kolben 2, eine Kurbelwelle 3, ein Pleuel 4,
einen Verbrennungsraum 5, ein Steuerriemen 6,
eine Einlassnocke 7, eine Auslassnocke 8, ein
Einlassventil 9, ein Auslassventil 10, ein Drosselventil 11,
einen Einlassflussdurchgang 12, eine Motorsteuerung 13,
ein Kraftstoffeinspritzventil 14, eine Kraftstoffflussleitung 15,
eine Zündspule 16, eine Zündkerze 17,
eine Vorrichtung zum Ändern des Einlassventilöffnungstimings 18,
eine Vorrichtung zum Andern des Auslassventilöffnungstimings 19,
einen elektrischen Heizer 20, ein Thermometer 21 und
eine Heizenergiezufuhr 22.
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Unter
Bezugnahme auf 1 wird zuerst eine Beschreibung
eines Betriebs der Kompressions-Selbstzündungsverbrennung
gegeben. Der Kolben 2, der in entsprechenden Zylindern
vorgesehen ist, die innerhalb des Innenverbrennungsmotorhauptkörpers
ausgebildet sind, reziproziert (bewegt sich auf und ab), um die
Kapazität des Verbrennungsraums 5 durch die Wirkung
der Kurbelwelle 3 und des Pleuels 4 zu vergrößern/zu
verkleinern. Der Innenverbrennungsmotor ist ein sogenannter Viertakt-Innenverbrennungsmotor,
bei dem durch Wirkungen der Einlassnocke 7 und der Auslassnocke 8,
die eine Rotationsbewegung in einem doppelt so langen Zyklus wie demjenigen
der Kurbelwelle 3 durch den Steuerriemen 6 durchführen,
das Auslassventil 10 in einem Hub öffnet, der
einem von zwei reziproken Bewegungen des Kolbens 2 entspricht
und bei dem die Kapazität des Verbrennungsraums 5 sinkt,
und das Einlassventil 9 sich im nachfolgenden Hub öffnet,
bei dem die Kapazität des Verbrennungsraumes 5 steigt.
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In
einer normalen Fremdzündungsverbrennung (Zündfunkenverbrennung),
wenn sich das Einlassventil 9 öffnet, wird die
Luft, deren Flussrate durch das Drosselventil 11 adjustiert
wird, durch den Einlassflussdurchgang 12 in den Verbrennungsraum 5 aufgenommen
und ungefähr zur gleichen Zeit spritzt das Kraftstoffeinspritzventil 14,
das ein Steuersignal aus der Motorsteuerung 13 empfängt,
einen (nicht gezeigten) Kraftstoff, der aus der Kraftstoffleitung 15 zugeführt
wird, in den Verbrennungsraum 5 ein. Dann werden der nicht
gezeigte Kraftstoff und die nicht gezeigte Einlassluft, die im Verbrennungsraum 5 enthalten
sind, durch den Kolben 2 komprimiert, während
sie miteinander gemischt werden, um eine brennbare Mischung (nicht
gezeigt) zu bilden. In der letzten Hälfte der Kompression
erzeugt die Zündspule 16, die das Steuersignal
aus der Motorsteuerung 13 empfangen hat, eine Funkenentladung
an der Zündkerze 17, wodurch die komprimierte
brennbare Mischung (nicht gezeigt) zwangsweise gezündet
wird.
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Andererseits
wird bei der Kompressions-Selbstzündungsverbrennung die
(nicht gezeigte) brennbare Mischung durch den Kolben 2 wie
bei der Fremdzündungsverbrennung komprimiert, aber die Kompression
des Kolbens 2 wird so eingestellt, dass sie vorher hoch
ist und somit, wenn die Kompression fast abgeschlossen ist, zündet
die nicht gezeigte brennbare Mischung von selbst. In diesem Fall
erzeugt die Zündkerze keine Funkenentladung.
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Die
Selbstzündung der brennbaren Mischung, wie oben beschrieben,
tritt auf, wenn die Temperatur der brennbaren Mischung gleich oder
höher als eine gewisse Temperatur wird. Somit beinhaltet
der Innenverbrennungsmotor für Kompressions-Selbstzündungsverbrennung
Mittel zum Steigern der Temperatur der brennbaren Mischung.
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Das
oben erwähnte Mittel wird für ein Verfahren der
Aufnahme von vorher erhitzter Luft in den Verbrennungsraum und Erhöhen
der Temperatur der brennbaren Mischung durch die Wärme
der Einlassluft verwendet. Beispielsweise kann die Luft durch Bereitstellen
des elektrischen Heizers 20 in dem Einlassflussdurchgang 12 erhitzt
werden, und gemäß der durch das innerhalb des
Einlassluftdurchgangs vorgesehene Thermometer 21 gemessenen
Einlasslufttemperatur steuert die Motorsteuerung 13 die Heizstromzufuhr 22.
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Auf
diese Weise ist die Selbstzündung der brennbaren Mischung
ein durch die Temperatur der brennbaren Mischung dominiertes Phänomen
und, wie in 2 illustriert, wenn die Temperatur
der Einlassluft niedrig ist, wird die Leistungsabgabe des Innenverbrennungsmotors
instabil und wenn die Temperatur der Einlassluft hoch ist, tritt
eine abnormale Verbrennung auf, die mit Verbrennungsvibrationen ähnlich
dem sogenannten Klopfen einhergeht. Wenn die Leistungsabgabe des
Innenverbrennungsmotors instabil wird, kann der Innenverbrennungsmotor
nicht kontinuierlich arbeiten und wenn eine abnorme Verbrennung
auftritt, wird der Innenverbrennungsmotor möglicherweise
beschädigt. Daher ist es stets notwendig, den Einlasslufttemperaturbereich
so aufrecht zu erhalten, dass ein Niedertemperaturbereich, in welchem
die Leistungsabgabe des Innenverbrennungsmotors instabil wird, und
ein Hochtemperaturbereich, bei dem abnorme Verbrennung auftritt,
ausgeschlossen wird.
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Jedoch
ist unter vielen Betriebsbedingungen der Kompressions-Selbstzündungsverbrennung
deren Temperaturbereich ungefähr 20°C bis 50°C,
was extrem eng ist und es gibt beispielsweise als Ergebnis eines
Nachtankens, wenn sich der Kraftstofftyp von üblichem Benzin
zu Premiumbenzin ändert, keinen überlappenden
Temperaturbereich zwischen denjenigen der beiden Kraftstofftypen,
und daher erzielt keine Temperatureinstellung vor der Änderung des
Kraftstofftyps die Kompressions-Selbstzündungsverbrennung
nach der Änderung des Kraftstofftyps.
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3 ist
ein Diagramm, das Betriebsbereiche für die Kompressions-Selbstzündungsverbrennung
und die Fremdzündungsverbrennung illustriert, und illustriert,
dass die Kompressions-Selbstzündungsverbrennung im Vergleich
zur Fremdzündungsverbrennung in einem Bereich bei einer
niedrigeren Bremsleistung und einer niedrigeren Drehzahl effektiv
ist. Anders ausgedrückt ist die Kompressions-Selbstzündungsverbrennung
unter Betriebsbedingungen einer hohen Bremsleistung und hoher Drehzahl
nicht effektiv und daher, wenn der Verbrennungsmotor in einem Fahrzeug
eingesetzt wird, ist es notwendig, zwischen der Kompressions-Selbstzündungsverbrennung
und der Fremdzündungsverbrennung entsprechend dem Fahrzustand
umzuschalten.
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Die
Motorsteuerung 13 beinhaltet Einlasslufttemperatursteuermittel 31 zum
Steuern des Einlassluftheizmittels, so dass die Einlasslufttemperatur einen
Steuerzielwert für die Einlasslufttemperatur erreicht,
der gemäß dem Betriebszustand des Innenverbrennungsmotors
eingestellt wird, Kraftstoffeigenschafts-Informationsdetektionsmittel 32 zum
Detektieren von Informationen über Kraftstoffeigenschaften
aus Verbrennungszuständen des Innenverbrennungsmotors und
Nachtankdetektionsmittel 33 zum Detektieren eines Nachtankens
in den Kraftstofftank.
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4 ist
ein Flussdiagramm, das Schritte zur Steuerung nur der Einlasslufttemperatur
illustriert, wenn beim Innenverbrennungsmotor gemäß der
vorliegenden Erfindung die Fremdzündungsverbrennung auf
Kompressions- Selbstzündungsverbrennung umgeschaltet wird
und die Kompressions-Selbstzündungsverbrennung andauert.
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In
S100 setzt beim Erkennen, durch direktes oder indirektes Detektieren
der Bremsleistung und der Drehzahl, dass der Fahrzustand des Fahrzeugs sich
in einem Betriebsbereich geändert hat, der die in 3 illustrierte
Kompressions-Selbstzündungsverbrennung ermöglicht,
die Motorsteuerung den Steuerzielwert für die Einlasslufttemperatur,
der für das den elektrischen Heizer 20 und die
Heizstromzufuhr 22 enthaltender Einlassluftheizmittel gedacht
ist, wodurch die Einlassluftheizungssteuerung gestartet wird.
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Als
der Steuerzielwert für die Einlasslufttemperatur wird ein
zuvor in Übereinstimmung mit einem durch eine Kombination
der Drehzahl des Innenverbrennungsmotors und der Fahrzeugfahrgeschwindigkeit
und dergleichen festgestellter Betriebszustand erhaltener Wert oder
ein durch Korrigieren des erhaltenen Wertes erhaltener Wert verwendet.
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In
Schritt S101 bestimmt die Motorsteuerung 13, ob die durch
das Thermometer 21 detektierte Einlasslufttemperatur in
dem Temperaturbereich ist, der die Kompressions-Selbstzündungsverbrennung
ermöglicht. Bei Feststellung, dass die Einlasslufttemperatur
außerhalb des Temperaturbereiches ist, schreitet die Motorsteuerung 13 zu
S102 fort, oder, bei Feststellung, dass die Einlasslufttemperatur
im Temperaturbereich ist, schreitet die Motorsteuerung 13 zu
Schritt S103 fort.
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In
S102 führt die Motorsteuerung 13 unter Verwendung
der Zündspule 16 und der Zündkerze 17 Fremdzündungsverbrennungssteuerung
durch und kehrt zu S101 zurück.
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In
S103 stoppt die Motorsteuerung 13 die Fremdzündungsverbrennungssteuerung.
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Während
die Fremdzündungsverbrennungssteuerung gestoppt ist, wenn
eine stabile Kompressions-Selbstzündungsverbrennung fortschreitet,
kann die ab S100 startende Steuerung wiederholt werden, aber um
die beste Kraftstoffeffizienz zu erlangen, wird vorzugsweise die
folgende Steuerung ausgeführt.
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In
S104 ist, wenn bei der Kompressions-Selbstzündungsverbrennung
sich nur die Einlasslufttemperatur verändert, wie in 5 illustriert, die
Bremsleistung (effektive Leistung) bei einer gewissen Einlasslufttemperatur
maximal und daher wird, um die Bremsleistung im aktuellen Steuerzustand
zu maximieren, der Steuerzielwert für die Einlasslufttemperatur
korrigiert.
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6 ist
ein Flussdiagramm, das detaillierte Korrekturschritte des Steuerzielwertes
für die Einlasslufttemperatur illustriert.
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Unter
Bezugnahme auf 6 wird nunmehr eine Beschreibung
der detaillierten Schritte zur Korrektur des Steuerzielwertes für
die Einlasslufttemperatur beschrieben, die in S104 durchgeführt
wird.
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In
S200 setzt die Motorsteuerung 13 die Einlassluftheizungssteuerung,
die bislang durchgeführt worden ist entsprechend dem Steuerzielwert
für die Einlasslufttemperatur aus.
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In
Schritt S201 startet die Motorsteuerung 13 die Steuerung
zur Absenkung der Einlasslufttemperatur.
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In
S202 stellt die Motorsteuerung 13 fest, ob die Drehzahl
bei sinkender Einlasslufttemperatur angestiegen ist. Wenn die Drehzahl
abgefallen ist, geht die Motorsteuerung zu S203 weiter oder wenn
die Drehzahl angestiegen ist, geht die Motorsteuerung 13 zu
S204 weiter.
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In
S203 schaltet die Motorsteuerung 13 die Steuerung zur Steuerung
zum Steigern der Einlasslufttemperatur um und schreitet zu S204
fort.
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In
S204 überwacht die Motorsteuerung, während sie
die Steuerung zum Steigern oder Senken der Lufteinlasstemperatur
aufrechterhält, die Drehzahl und schreitet beim Detektieren
der maximalen Drehzahl zu S205 fort oder schreitet beim Nichtdetektieren
der maximalen Drehzahl zu S206 fort.
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In
S205 setzt die Motorsteuerung 13 die Lufteinlasstemperatur,
welche die Maximaldrehzahl vorsieht, auf den Steuerzielwert für
die Lufteinlasstemperatur ein und schreitet zu S208 fort.
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In
S206 bestimmt die Motorsteuerung 13, ob eine abnorme Verbrennung
auftritt oder nicht, und wenn keine abnorme Verbrennung auftritt,
kehrt sie zu S204 zurück, oder schreitet zu S207 fort,
wenn eine abnorme Verbrennung auftritt.
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In
S207 setzt die Motorsteuerung 13 eine Einlasslufttemperatur
unmittelbar vor dem Auftreten der abnormen Verbrennung auf den Steuerzielwert für
Lufteinlasstemperatur.
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In
S208 nimmt die Motorsteuerung 13 die Lufteinlassheizsteuerung
gemäß dem Steuerzielwert für Lufteinlasstemperatur
wieder auf und schließt diese Steuerung ab.
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Die
Korrektursteuerung für den Steuerzielwert für
Lufteinlasstemperatur, wie in 6 illustriert, muss
für die Kompressions-Selbstzündungsverbrennung
in einer Umgebung ausgeführt werden, in der sich nur die
Einlasslufttemperatur verändert. Daher kann für
einen zum Antreiben eines Fahrzeugs verwendeten Innenverbrennungsmotor
diese Steuerung schwierig bei anderen Betriebsbedingungen als solchen
Betriebsbedingungen wie Leerlauf, die nicht durch das Fahren des
Fahrzeugs beeinflusst werden, auszuführen sein. In solch
einem Fall wird die Korrektursteuerung für einen im Leerlaufzustand
erhaltenen korrigierten Wert oder dergleichen ausgeführt
oder für einen Wert, der eine Summe eines Wertes ist, der ein
Produkt des korrigierten Wertes und eines Verhältnisses
ist, das zuvor entsprechend jeweiligen Betriebszuständen
erhalten worden ist, als den Steuerzielwert für die Einlasslufttemperatur.
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Unter
Rückkehr zum in 4 illustrierten Flussdiagramm
bestimmt in S105 die Motorsteuerung 13, ob die Kompressions-Selbstzündungsverbrennung
im aktuellen Betriebszustand noch möglich ist, und wenn
die Kompressions-Selbstzündungsverbrennung im aktuellen
Betriebszustand möglich ist, wiederholt die Motorsteuerung 13 die
Steuerung ab S100, oder, wenn die Kompressions-Selbstzündungsverbrennung
im aktuellen Betriebszustand nicht möglich ist, schaltet
die Motorsteuerung 13 die Steuerung auf die Fremdzündungsverbrennungssteuerung
um.
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Die
Korrektursteuerung für den Steuerzielwert für
die Einlasslufttemperatur, die in der Steuerung für die
Kompressions-Selbstzündungsverbrennung enthalten ist, kann
sich nur an relativ kleine Änderungen beispielsweise bei
den Kraftstoffeigenschaften und Verbrennungscharakteristika aufgrund von
Einflüssen von zeitabhängiger Verdampfung von Niedersiedepunktkomponenten
in Benzin und Kühlmitteltemperatur des Innenverbrennungsmotors
anpassen.
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Für
Veränderungen bei den Kraftstoffeigenschaften, die durch
den Herkunftsort oder die Jahreszeit bedingt sind, die hauptsächlich
durch Nachtanken verursacht werden, und große Veränderungen bei
den Verbrennungscharakteristika, die beispielsweise aus einer Differenz
in den Eigenschaften resultieren, die von der Benzinart abhängen,
basierend auf dem Detektionsergebnis der Information zu den Kraftstoffeigenschaften,
ist es unter der Steuerung gemäß der vorliegenden
Erfindung notwendig, den Steuerzielwert für die Einlasslufttemperatur
zu korrigieren.
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Unter
Bezugnahme auf 7 wird nunmehr eine Beschreibung
der Steuerungsschritte gegeben.
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In
S300 stellt die Motorsteuerung 13 fest, ob ein Nachtanken
detektiert worden ist oder nicht, und wenn ein Nachtanken detektiert
worden ist, schreitet die Motorsteuerung 13 zu S301 fort,
oder, wenn kein Nachtanken detektiert worden ist, wiederholt die
Motorsteuerung S300.
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Als
ein Verfahren zum Detektieren von Nachtanken ist eines vorstellbar,
das auf einer Ausgabe eines Detektionselements zum Detektieren eines
Einflusses eines Kraftstoffes basiert, das in einer Kraftstoffstutzenöffnung
einer Flusspassage zu einem Kraftstofftank bereitgestellt ist. Wenn
der Kraftstoff nachgetankt wird, wird der Innenverbrennungsmotor
gestoppt, es gibt den möglichen Fall, bei dem der Zündschlüssel
entfernt wird, und damit ist es notwendig, das Nachtanken immer
zu überwachen.
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In
einem System, in dem eine verbleibende Kraftstoffmenge in einem
Kraftstofftank gemessen oder abgeschätzt werden kann, ist
es möglich, mittels eines anderen Verfahrens, zu detektieren,
ob der Kraftstoff nachgetankt worden ist. Anders ausgedrückt,
ist ein Steigen beim im Kraftstofftank verbleibenden Kraftstoff,
der durch Nachtanken verursacht wird, zu detektieren. In diesem
Fall wird eine Restmenge an Kraftstoff beim Stoppen des Innenverbrennungsmotors
in einem Speicher gespeichert, und basierend auf einer Differenz
zwischen einer verbleibenden Kraftstoffmenge, wenn der Innenverbrennungsmotor
gestartet wird, und der verbleibenden, im Speicher gespeicherten
Kraftstoffmenge, kann die Bestimmung vorgenommen werden. Ob der
Kraftstoff nachgetankt worden ist oder nicht, kann durch Erlangen
von Informationen zur verbleibenden Kraftstoffmenge vor dem Stoppen
des Innenverbrennungsmotors und der verbleibenden Kraftstoffmenge unmittelbar
nachdem der Innenverbrennungsmotor gestartet wird, bestimmt werden,
und daher ist es nicht notwendig, zu überwachen, während
der Innenverbrennungsmotor gestoppt ist, ob Kraftstoff nachgetankt
wird oder nicht.
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Dann
wird in S301 die Ausführung sowohl der Heizung der Einlassluft
als auch der Steuerung für die Kompressions-Selbstzündungsverbrennung gehemmt,
und unabhängig von Bremsleistung und Drehzahl des Innenverbrennungsmotors
wird die Ausführung der Steuerung zur Fremdzündungsverbrennung
gestattet. Anders ausgedrückt, wenn ein Nachtanken detektiert
wird, geht die Motorsteuerung 13 zu einer Steuerung zur
Detektion von Informationen zu den Kraftstoffeigenschaften über.
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Dann
schätzt in S302 die Motorsteuerung 13 einen Zeitraum
ab, zu dem der Restkraftstoff und der nachgetankte Kraftstoff ausreichend
gemischt sind. Anders ausgedrückt, wenn es eine Differenz
bei den Eigenschaften zwischen dem Restkraftstoff vor dem Nachtanken
und dem neu eingefüllten Kraftstoff gibt, ist es zum Bestimmen
einer Änderung bei den Eigenschaften notwendig, Informationen
zu den Eigenschaften zu detektieren, wenn die zwei Kraftstoffarten
hinreichend miteinander gemischt sind, was zu homogenen Eigenschaften
führt.
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Wenn
die verbleibende Kraftstoffmenge im Kraftstofftank vor dem Nachtanken
klein ist, bewegt sich als Ergebnis einer Wirkung eines starken
Flusses des neu eingefüllten Kraftstoffs der verbleibende Kraftstoff
im Kraftstofftank relativ hart und somit ist beim Abschluss des
Nachtankens ein annähernd hinreichend gemischter Zustand
erzielt worden. Wenn jedoch die verbleibende Kraftstoffmenge im
Kraftstofftank vor dem Nachtanken groß ist, ist die durch den
Fluss des neu eingefüllten Kraftstoffs verursachte Bewegung
des Restkraftstoffes im Kraftstofftank sanft und damit ist selbst
bei Abschluss des Nachtankens ein hinreichend gemischter Zustand
nicht erzielt worden. Somit wird der zum hinreichenden Mischen der
Kraftstoffe erforderliche Zeitraum auf die nachfolgende Weise abgeschätzt.
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Eine
Geschwindigkeit des Mischens der Kraftstoffe im Kraftstofftank ändert
sich abhängig von einer Struktur des Kraftstofftanks, der
Einlassgeschwindigkeit des nachgetankten Kraftstoffs in dem Kraftstofftank
und dergleichen, aber, wenn die nachgetankte Kraftstoffmenge im
Wesentlichen gleich oder größer dem Zweifachen
der Restkraftstoffmenge im Kraftstofftank vor dem Nachtanken ist,
wird festgelegt, dass die Kraftstoffeigenschaften im Kraftstofftank
beim Abschließen des Nachtankens homogen sind und die für
hinreichendes Mischen der Kraftstoffe im Kraftstofftank erforderliche
Periode wird auf Null eingestellt.
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Jedoch
verbleibt der die Eigenschaften vor dem Nachtanken aufweisende Kraftstoff
in einer Kraftstoffzufuhrleitung und daher wird ein Zeitraumswert,
der durch Teilen der Restmenge in der Kraftstoffzufuhrleitung durch
eine Kraftstoffverbrauchsmenge erhalten wird, als abgeschätzter
Zeitraum angesehen, der für das hinreichende Mischen der
zwei Arten von Kraftstoffen erforderlich ist.
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Wenn
die nachgetankte Kraftstoffmenge maßgeblich kleiner als
das Zweifache der Restkraftstoffmenge im Kraftstofftank vor dem
Nachtanken ist, wird durch Erwägen einer Tatsache, dass
die Bewegung des Kraftstoffs im Kraftstofftank, die durch das Einströmen
des nachgetankten Kraftstoffs in den Kraftstofftank verursacht wird,
sich selbst nach dem Ende des Nachtankens fortsetzt, was zu einem
Fortschreiten des Mischens beiträgt, Effekte, dass Vibrationen
des Fahrzeugs und dergleichen die Mischung fördern und
dergleichen, der Zeitraum, der erforderlich ist, bis die Kraftstoffeigenschaften
im Kraftstofftank homogen werden, abgeschätzt. Nunmehr
wird eine Beschreibung eines Beispiels der Abschätzung gegeben.
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Das
Fortschreiten der Mischung variiert gemäß der
Einflussstruktur zum Nachtanken und einer Form des Kraftstofftanks
und daher wird ein abgeschätzter Zeitraum als eine Referenz
experimentell vorab erhalten. Beispielsweise wird, nachdem das Nachtanken
mit verschiedenen Mustern ausgeführt wird, während
das Fahrzeug anhält, ein Betrieb bei festen Motorsteuerparametern
wie etwa Kraftstoffzufuhrmenge und Drosselöffnung aufrecht
erhalten, und durch Messen eines Zeitraums, bis die Bremsleistung,
die Drehzahl und der Zylindermaximalinnendruck stabilisiert sind,
wie in 8 illustriert, der abgeschätzte Zeitraum
erhalten.
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Wenn,
weil das Verhältnis des nachgefüllten Kraftstoffs
zum Restkraftstofftank klein ist, und das Fahrzeug weiterhin selbst
nach dem Nachtanken anhält, der abgeschätzte Zeitraum
als die auf diese Weise erhaltene Referenz am längsten
ist, bis die Kraftstoffeigenschaften im Kraftstofftank homogen werden,
wird dieser abgeschätzte Zeitraum mit einem Koeffizienten
multipliziert, der sinkt, wenn das Verhältnis des nachgetankten
Kraftstoffs zum Restkraftstoff im Kraftstofftank ansteigt.
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Darüber
hinaus wird dieser abgeschätzte Zeitraum mit einem Koeffizienten
multipliziert, der sinkt, wenn die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs und
die Drosselöffnung steigen. Die entsprechenden Koeffizienten
werden unter Erwägung der jeweiligen abgeschätzten
Zeiträume, wenn der Kraftstoff mit den oben erwähnten
verschiedenen Mustern nachgetankt wird, der Größe
des Kraftstoffverbrauchs gemäß der Fahrgeschwindigkeit
und der Drosselöffnung des Ventils, und der Größenordnung
von Vibrationen eingestellt.
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Dann
bestimmt in S303 die Motorsteuerung 13, ob die Dauer der
Fremdzündungsverbrennungssteuerung über den in
S302 festgelegten abgeschätzten Zeitraum angedauert hat,
und wenn die Dauer den abgeschätzten Zeitraum lang angedauert hat,
schreitet die Motorsteuerung 13 zu S304 fort, oder wenn
die Dauer nicht für den abgeschätzten Zeitraum
angedauert hat, wiederholt die Motorsteuerung S303.
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Dann
detektiert in S304 die Motorsteuerung 13 die Informationen
zu den Kraftstoffeigenschaften, wodurch der Steuerzielwert für
die Einlasslufttemperatur korrigiert wird, der anhand der Bremsleistung und
der Drehzahl des Innenverbrennungsmotors eingestellt ist.
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Dann
gestattet in S305 die Motorsteuerung 13 die Ausführung
des Heizens der Einlassluft und die Steuerung der Kompressions-Selbstzündungsverbrennung
und kehrt zu S300 zurück.
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Die
Korrektur des Steuerzielwerts für die Einlasslufttemperatur,
die in S304 ausgeführt wird, muss nicht immer entsprechend
der Temperatur durchgeführt werden, welche die in 5 illustrierte
maximale Bremsleistung bereitstellt, und nur das Einstellen innerhalb
des Temperaturbereichs, der die Kompressions-Selbstzündungsverbrennung
ermöglicht, macht keine Probleme. Anders ausgedrückt,
solange wie die Kompressions-Selbstzündungsverbrennung möglich
ist, stellt die in 6 illustrierte Korrektursteuerung
für den Steuerzielwert für die Einlasslufttemperatur
eine Steuerung bereit, bei der die Einlasslufttemperatur die Temperatur
erzielt, welche die Bremsleistung maximiert.
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Die
Detektion der Information zu den Kraftstoffeigenschaften und die Änderung
des Steuerzielwerts für die Einlasslufttemperatur, basierend
auf einem Ergebnis der Detektion, werden in der nachfolgenden Weise
ausgeführt.
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Einflüsse
der Kraftstoffeigenschaften, die auf die Verbrennung des Innenverbrennungsmotors
ausgeübt werden, beinhalten Schwierigkeit/Leichtigkeit der
Zündung und schnelle/langsame Flammenausbreitung. 9 ist
ein Graph, der ein Beispiel von Zylinderinnendruckmustern von zwei
Arten von Kraftstoffeigenschaften für dieselbe Drehzahl
und dieselbe Verbrennungslast illustriert. Selbst für dasselbe Fremdzündungstiming
durch die Zündkerze steigt für eine Kraftstoffeigenschaft
a der Zylinderinnendruck früh an. Dies zeigt, dass für
die Kraftstoffeigenschaft a die Zündung leicht ist und
eine Flammenausbreitung somit schnell. Bezüglich der Kompressions-Selbstzündungsverbrennung
des Kraftstoffs mit dieser Eigenschaft gibt es die Tendenz, dass
ein Selbstzündungstiming sich vorstellt und sich damit gleichzeitig
die Verbrennungsperiode verkürzt, wodurch eine abnormale
Verbrennung auftritt. Es ist somit notwendig, die Einlasslufttemperatur
zu senken, um die abnorme Verbrennung zu vermeiden.
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Andererseits
ist für eine Kraftstoffeigenschaft b das Selbstzündungstiming
verzögert und gleichzeitig verlängert sich der
Verbrennungszeitraum, wodurch eine Instabilität der Verbrennung
expandiert und die Selbstzündung destabilisiert wird oder
nicht auftritt. Es ist somit notwendig, um diese Abnormalitäten
zu vermeiden, die Einlasslufttemperatur zu erhöhen.
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Eine
Steuerung für die Anhebung/Absenkung der Einlasslufttemperatur
kann leicht durchgeführt werden, wenn Informationen, die
eine Charakteristik der Änderung im Zylinderinnendruck
zum Beginn der Verbrennung, illustriert in 9, anzeigen, wie
etwa ΔPa und ΔPb, detektiert werden können. ΔPa
und ΔPb sind Differenzen von Messungen des Zylinderinnendrucks
bei θ1 bzw. θ2, die um gewisse Winkel gegenüber
dem Fremdzündungstiming verzögert sind.
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ΔPa
und ΔPb werden als Informationen zur Kraftstoffeigenschaft
angesehen und aus einer, Beziehungen zwischen ΔPa und APb
speichernden Datenbank und dem Steuerzielwert für Einlasslufttemperatur,
der zuvor für entsprechende Betriebsbedingungen gemäß Charakteristika
des Innenverbrennungsmotors erzeugt wird, wird ein Steuerzielwert
für die Einlasslufttemperatur, der Kraftstoffeigenschaften nach
dem Nachtanken genügt, als neuer Zielwert eingestellt.
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Die
oben erwähnte Beschreibung ist von den Funktionen und Operationen
gemäß der vorliegenden Erfindung für
einen Innenverbrennungsmotor gegeben worden, der den Kraftstoff
direkt in den Verbrennungsraum liefert, aber für einen
Innenverbrennungsmotor, der einen Kraftstoff in ein Einlassrohr zuführt,
können die Funktionen und Operationen gemäß der
vorliegenden Erfindung ähnliche Effekte bereitstellen.
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Darüber
hinaus wird bei der Beschreibung der Funktionen und Operationen
gemäß der vorliegenden Erfindung der elektrische
Heizer zum Heizen der Einlassluft verwendet, aber zum Heizen der
Einlassluft kann Wärme des Abgases des Innenverbrennungsmotors
oder desgleichen verwendet werden und in diesem Fall kann gemäß dem
Steuerzielwert für die Einlasslufttemperatur eine Menge
von Wärmeaustausch zwischen dem Abgas oder dergleichen und
der Einlassluft gesteuert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2000-257467
A [0003, 0004]