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Die Erfindung betrifft eine Innere-AGR-Menge-Berechnungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, welche die innere AGR-Menge des Motors berechnet.
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Herkömmlich ist aus der
JP 2004-251182 A eine Innere-AGR-Menge-Berechnungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor bekannt. Diese Innere-AGR-Menge-Berechnungsvorrichtung berechnet eine innere AGR-Menge, indem eine Rückblasgasmenge zu einer Restbrenngas-Menge addiert wird. Diese Restbrenngas-Menge ist eine Menge von verbranntem Gas, das in einem Zylinder verblieben ist, und wird insbesondere mittels der Gaszustandsgleichung berechnet.
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Ferner repräsentiert die Rückblasgasmenge eine Menge von verbranntem Gas, das einmal von einem Auslasskanal in einen Einlasskanal geflossen ist und aufgrund der Druckdifferenz zwischen dem Einlasskanal und dem Auslasskanal in den Zylinder zurückgeblasen worden ist. Diese Rückblasgasmenge wird mittels der Düsengleichung berechnet, hinsichtlich eines Strömungskanals, durch den das verbrannte Gas fließt, als Düse.
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Die Düsengleichung enthält einen integrierten Wert einer effektiven Öffnungsfläche, und der integrierte Wert der effektiven Öffnungsfläche wird als Funktion der Länge einer Ventilüberschneidungsperiode (d. h. ein Kurbelwinkel von der Ventilöffnungszeit eines Auslassventils zur Ventilschließzeit eines Einlassventils) und der Motordrehzahl berechnet.
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Allgemein hat, im Falle eines Verbrennungsmotors, in dem sich die Ventilüberschneidungsperiode ändert, obwohl die Rückblasgasmenge eine hohe Korrelation zur Länge der Ventilüberschneidungsperiode hat, die Rückblasgasmenge solche Charakteristiken, dass sie sich aufgrund einer zeitlichen Positionsbeziehung zwischen der Ventilüberschneidungsperiode und dem oberen Auslasstotpunkt ändert, auch wenn die Ventilüberschneidungsperiode die gleiche ist. Wenn man zum Beispiel annimmt, dass die Ventilüberschneidungsperiode die gleiche ist und man einen Vergleich zwischen einem Zustand, in dem der Anteil einer Zeitperiode nach dem oberen Auslasstotpunkt kleiner ist, und einem Zustand, in dem der Anteil einer Zeitperiode nach dem oberen Auslasstotpunkt größer ist, herstellt, wird die Rückblasgasmenge größer in dem Zustand, in dem der Anteil der Periode nach dem oberen Auslasstotpunkt größer ist, aufgrund der Tatsache, dass das verbrannte Gas vom Auslasskanal direkt zum Zylinder zurückkehrt (siehe 8 und 10, auf die nachfolgend Bezug genommen wird).
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Im Gegensatz hierzu verwendet, im Fall der Innere-AGR-Menge-Berechnungsvorrichtung der
JP 2004-251182 A , die Gleichung zur Berechnung der Rückblasgasmenge nur die Funktion der Länge der Ventilüberschneidungsperiode und der Motordrehzahl, wobei die oben erwähnte Charakteristik, dass sich die Rückblasgasmenge aufgrund der zeitlichen Positionsbeziehung zwischen der Ventilüberschneidungsperiode und dem oberen Auslasstotpunkt ändert, nicht berücksichtigt wird. Wenn sich daher die Rückblasgasmenge wie oben erwähnt ändert, nimmt ein Rechenfehler der Rückblasgasmenge zu, so dass die Berechnungsgenauigkeit der inneren AGR-Menge abnimmt.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Innere-AGR-Menge-Berechnungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor anzugeben, die eine innere AGR-Menge entsprechend der Änderung richtig berechnen kann und eine Berechnungsgenauigkeit der inneren AGR-Menge auch dann verbessern kann, wenn sich eine zeitliche Positionsbeziehung zwischen der Ventilüberschneidungsperiode und dem oberen Auslasstotpunkt geändert hat.
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Zur Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß eine Innere-AGR-Menge-Berechnungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor angegeben, worin durch Ändern einer Ventilsteuerzeit eines Einlassventils und/oder eines Auslassventils eine Ventilüberschneidungsperiode verändert wird, und gemäß der Änderung der Ventilüberschneidungsperiode eine innere AGR-Menge, die eine in einem Zylinder verbleibende Gasmenge ist, verändert wird, umfassend: ein Rückblasgasmengen-Berechnungsmittel zum Berechnen einer Rückblasgasmenge, die eine Gasmenge ist, die einmal aus dem Zylinder in ein Einlasssystem und/oder ein Auslassystem geflossen ist, und danach wieder in den Zylinder hineinfließt; ein Überschneidungsmittelposition-Berechnungsmittel zum Berechnen einer Kurbelwinkelposition in der Mitte zwischen einem Startpunkt und einem Endpunkt der Ventilüberschneidungsperiode oder einer Kurbelwinkelposition nahe der Kurbelwinkelposition in der Mitte, als Überschneidungsmittelposition; ein Korrigierte-Rückblasgasmengen-Berechnungsmittel zum Berechnen einer korrigierten Rückblasgasmenge durch Korrigieren der berechneten Rückblasgasmenge gemäß der Überschneidungsmittelposition; und ein Innere-AGR-Mengen-Berechnungsmittel zum Berechnen der inneren AGR-Menge gemäß der berechneten korrigierten Rückblasgasmenge.
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Mit der Konfiguration der bevorzugten Ausführung wird die Rückblasgasmenge berechnet, wird die Überschneidungsmittelposition berechnet, wird die korrigierte Rückblasgasmenge durch Korrektur der berechneten Rückblasgasmenge gemäß der berechneten Überschneidungsmittelposition berechnet, und wird die innere AGR-Menge gemäß der so berechneten korrigierten Rückblasgasmenge berechnet. In diesem Fall ist die Überschneidungsmittelposition entweder die Kurbelwinkelposition in der Mitte zwischen dem Startpunkt und dem Endpunkt der Ventilüberschneidungsperiode oder die Kurbelwinkelposition nahe der Kurbelwinkelposition in der Mitte, und daher wird die Überschneidungsmittelposition als Wert berechnet, der eine Kurbelwinkelposition in Bezug auf den oberen Auslasstotpunkt repräsentiert. Daher wird die korrigierte Rückblasgasmenge berechnet, indem die Rückblasgasmenge gemäß der so berechneten Überschneidungsmittelposition korrigiert wird. Selbst wenn sich die zeitliche Positionsbeziehung zwischen der Ventilüberschneidungsperiode und dem oberen Auslasstotpunkt geändert hat, ist es möglich, die korrigierte Rückblasgasmenge richtig zu berechnen, während eine solche Änderung der zeitlichen Positionsbeziehung dabei berücksichtigt wird. Indem ferner die innere AGR-Menge gemäß der so berechneten korrigierten Rückblasgasmenge berechnet wird, lässt sich die Berechnungsgenauigkeit der inneren AGR-Menge verbessern.
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Bevorzugt berechnet das Korrigierte-Rückblasgasmengen-Berechnungsmittel die korrigierte Rückblasgasmenge derart, dass, wenn die Überschneidungsmittelposition von dem oberen Auslasstotpunkt weiter verzögert ist, die korrigierte Rückblasgasmenge größer wird, und wenn die Überschneidungsmittelposition von dem oberen Auslasstotpunkt weiter vorverlagert ist, die korrigierte Rückblasgasmenge kleiner wird.
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Allgemein hat der Motor, in dem sich die Ventilüberschneidungsperiode verändert hat, wie nachfolgend beschrieben, solche Charakteristiken, dass selbst dann, wenn sie Länge der Ventilüberschneidungsperiode die gleiche ist und dabei die Überschneidungsmittelposition von dem oberen Auslasstotpunkt verzögert ist, wenn der Verzögerungsgrad größer wird, die Rückblasgasmenge größer wird, und hingegen dann, wenn die Überschneidungsmittelposition von dem oberen Auslasstotpunkt vorverlagert ist, wenn der Vorverlagerungsgrad größer wird, die Rückblasgasmenge kleiner wird. Daher ist es mit der Konfiguration der bevorzugten Ausführung möglich, die korrigierte Rückblasgasmenge mit höherer Genauigkeit zu berechnen, während diese Charakteristiken dabei berücksichtigt werden, um hierdurch die Berechnungsgenauigkeit der inneren AGR-Menge weiter zu verbessern.
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Bevorzugt berechnet das Korrigierte-Rückblasgasmengen-Berechnungsmittel die korrigierte Rückblasgasmenge derart, dass, wenn die Ventilüberschneidungsperiode länger ist, die korrigierte Rückblasgasmenge größer wird.
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Allgemein hat der Motor, in dem die Ventilüberschneidungsperiode verändert wird, wie nachfolgend beschrieben, solche Charakteristiken, dass, wenn die Ventilüberschneidungsperiode länger wird, die Rückblasgasmenge größer wird. Daher ist es mit der Konfiguration der bevorzugten Ausführung möglich, die korrigierte Rückblasgasmenge mit höherer Genauigkeit zu berechnen, während diese Charakteristiken dabei berücksichtigt werden, um hierdurch die Berechnungsgenauigkeit der inneren AGR-Menge weiter zu verbessern.
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Bevorzugt umfasst die Innere-AGR-Menge-Berechnungsvorrichtung ferner Lastparametererfassungsmittel zum Erfassen eines die Last an dem Motor angebenden Lastparameters, worin das Korrigierte-Rückblasgasmenge-Berechnungsmittel die korrigierte Rückblasgasmenge derart berechnet, dass, wenn die durch den erfassten Lastparameter angegebene Last an dem Motor höher wird, die korrigierte Rückblasgasmenge kleiner wird.
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Es gibt Verbrennungsmotoren mit Charakteristiken, worin während Hochlastbetrieb die Rückblasgasmenge kleiner wird als während Niederlastbetrieb (siehe 7, auf die nachfolgend Bezug genommen wird). Im Gegensatz hierzu wird mit der Konfiguration der bevorzugten Ausführung die korrigierte Rückblasgasmenge so berechnet, dass dann, wenn die durch den erfassten Lastparameter indizierte Last an dem Motor höher wird, die korrigierte Rückblasgasmenge kleiner wird. Daher ist es bei dem Motor mit den oben erwähnten Charakteristiken möglich, die Berechnungsgenauigkeit der korrigierten Rückblasgasmenge weiter zu verbessern, und im Ergebnis wird es möglich, die Berechnungsgenauigkeit der inneren AGR-Menge weiter zu verbessern (übrigens beinhaltet in der vorliegenden Beschreibung „Erfassen” in dem Begriff „Erfassen eines Lastparameters” das direkte Erfassen des Lastparameters mit einem Sensor oder dergleichen, und auch das Schätzen des Lastparameters basierend auf anderen Parametern).
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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1 zeigt schematisch eine Innere-AGR-Menge-Berechnungsvorrichtung gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung und einen Verbrennungsmotor, auf den die Innere-AGR-Menge-Berechnungsvorrichtung angewendet wird;
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2 ist eine Ventilhubkurve, welche Änderungen in der Ventilsteuerzeit eines Einlassventils und jener eines Auslassventils anzeigt, welche jeweils durch einen variablen Einlassnockenphasenmechanismus und einen variablen Auslassnocken-Phasenmechanismus verursacht werden;
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3 ist ein Funktionsblockdiagramm der Innere-AGR-Menge-Berechnungsvorrichtung;
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4 ist ein Blockdiagramm eines Rückblasgasmengen-Berechnungsabschnitts;
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5 ist ein Beispiel eines Kennfelds für die Berechnung eines Funktionswerts CdA;
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6 zeigt ein Beispiel eines Kennfelds zur Berechnung eines angeforderten Drehmoments TRQ;
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7 zeigt ein Beispiel eines Kennfelds zur Berechnung eines Korrekturkoeffizienten KGegr;
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8A zeigt in einem Diagramm jeweilige Ventilhubkurven des Einlassventils und des Auslassventils in einem Fall, wo eine Überschneidungsmittelposition OVL_Center auf einen Punkt gesetzt ist, der von dem oberen Auslasstotpunkt vorverlagert ist;
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8B zeigt in einem Diagramm Beispiele von jeweiligen Messergebnissen der Einlassströmungsrate und der Abgasströmungsrate in dem Fall, wo die Überschneidungsmittelposition OVL_Center auf den Punkt gesetzt ist, der von dem oberen Auslasstotpunkt vorverlagert ist;
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9A zeigt Gasströmungen an und nahe einem Zylinder, wenn ein Kolben zum oberen Auslasstotpunkt hin ansteigt in einem Fall, wo die Überschneidungsmittelposition OVL_Center auf einen Punkt gesetzt ist, der von dem oberen Auslasstotpunkt vorverlagert ist;
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9B zeigt Gasströmungen an oder nahe dem Zylinder, wenn sich der Kolben vom oberen Auslasstotpunkt senkt, in dem Fall, wo die Überschneidungsmittelposition OVL_Center auf den Punkt gesetzt ist, der von dem oberen Auslasstotpunkt vorverlagert ist;
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10A zeigt in einem Diagramm jeweilige Ventilhubkurven des Einlassventils und des Auslassventils in einem Fall, wo die Überschneidungsmittelposition OVL_Center auf einen Punkt gesetzt ist, der von dem oberen Auslasstotpunkt verzögert ist;
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10B zeigt in einem Diagramm ein Beispiel von jeweiligen Messergebnissen der Einlassströmungsrate und der Auslassströmungsrate in dem Fall, wo die Überschneidungsmittelposition OVL_Center auf den Punkt gesetzt ist, der von dem oberen Auslasstotpunkt verzögert ist;
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11A zeigt Gasströmungen an und nahe dem Zylinder, wenn der Kolben zu dem oberen Auslasstotpunkt hin ansteigt in dem Fall, wo die Überschneidungsmittelposition OVL_Center auf den Punkt gesetzt ist, der von dem oberen Auslasstotpunkt verzögert ist;
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11B zeigt Gasströmungen an oder nahe dem Zylinder, wenn sich der Kolben von dem oberen Auslasstotpunkt senkt, in dem Fall, wo die Überschneidungsmittelposition OVL_Center auf den Punkt gesetzt ist, der von dem oberen Auslasstotpunkt verzögert ist;
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12 zeigt ein Beispiel eines Messergebnisses einer Beziehung zwischen der Überschneidungsmittelposition OVL_Center und der Rückblasgasänderungsmenge ΔGegrRV;
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13 zeigt ein Beispiel eines Messergebnisses einer Beziehung zwischen einem Überschneidungswinkel OVL und der Rückblasgasänderungsmenge ΔGegrRV;
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14 zeigt in einem Diagramm einen Rechenfehler einer inneren AGR-Gasmenge Gegr_int durch die Innere-AGR-MengeBerechnungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführung; und
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15 zeigt in einem Diagramm zum Vergleich einen Rechenfehler einer inneren AGR-Gasmenge Gegr_int, wenn ein Korrekturterm dGegr_OVL = 0.
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Nachfolgend wird eine Innere-AGR-Menge-Berechnungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß einer Ausführung der Erfindung in Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Wie in 1 gezeigt, enthält die Innere-AGR-Menge-Berechnungsvorrichtung 1 eine ECU 2, und die ECU 2 berechnet eine innere AGR-Gasmenge mit einer nachfolgend beschriebenen Technik, und steuert/regelt einen Betriebszustand und dergleichen eines Verbrennungsmotors (nachfolgend als der „Motor” bezeichnet) 3.
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Der Motor 3 ist hier ein Reihenvierzylinder-Benzinmotor mit vier Paaren von Zylindern 3a und Kolben 3b (von denen nur ein Paar gezeigt ist), und ist an einem nicht gezeigten Fahrzeug angebracht. Ferner enthält der Motor 3 Einlassventile 4 (von denen nur eins gezeigt ist) und Auslassventile 5 (von denen nur eins gezeigt ist), die jeweils für die Zylinder 3a vorgesehen sind, einen Einlassventil-Betätigungsmechanismus 10 zur Öffnungs- und Schließbetätigung des Einlassventils 4, sowie einen Auslassventil-Betätigungsmechanismus 20 zur Öffnungs- und Schließbetätigung jedes Auslassventils 5.
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Der Einlassventil-Betätigungsmechanismus 10 umfasst eine Einlassnockenwelle 11 zum Betätigen des Einlassventils 4, einen variablen Einlassnocken-Phasenmechanismus 12, usw. Der variable Einlassnocken-Phasenmechanismus ändert stufenlos (das heißt kontinuierlich) eine relative Phase CAIN der Einlassnockenwelle 11 in Bezug auf eine Kurbelwelle 3c (nachfolgend als „Einlassnockenphase CAIN” bezeichnet) zu einem vorverlagerten Punkt oder einem verzögerten Punkt, um hierdurch die Ventilsteuerzeit jedes Einlassventils 4 zu verändern, und ist an einem Ende der Einlassnockenwelle 11 zu einem Einlassritzel hin (nicht gezeigt) angeordnet.
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Obwohl der variable Einlassnocken-Phasenmechanismus
12 insbesondere ähnlich jenem konfiguriert ist, der in der
JP 2007-100522 vom vorliegenden Anmelder vorgeschlagen wurde, und daher die detaillierte Beschreibung davon weggelassen ist, enthält sie ein Einlassnocken-Phasen-Steuerventil
12a, etc. Im Falle des variablen Einlassnocken-Phasenmechanismus
12 wird das Einlassnocken-Phasen-Steuerventil
12a durch ein Antriebssignal von der ECU
2 angesteuert, wodurch die Einlassnocken-Phase CAIN stufenlos zwischen einem vorbestimmten Ausgangspunktwert CAIN_0 und einem vorbestimmten am weitesten vorverlagerten Wert CAIN_ad verändert wird. Dies verändert stufenlos die Ventilsteuerzeit des Einlassventils
4 zwischen der Ausgangspunktsteuerzeit, die in
2 mit durchgehender Linie angegeben ist, und der am weitesten vorverlagerten Steuerzeit, die in
2 mit Ein-Punkt-Kettenlinie angegeben ist. Ferner ist in
2 der obere Auslasstotpunkt als „Auslass OT” bezeichnet, und das gleiche gilt auch für die Figuren, auf die nachfolgend Bezug genommen wird.
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In diesem Fall wird der vorbestimmte Ausgangspunktwert CAIN_0 auf 0 gesetzt und wird der vorbestimmte am weitesten vorverlagerte Wert CAIN_ad auf einen vorbestimmten positiven Wert gesetzt. Daher wird, wenn die Einlassnocken-Phase CAIN von 0 aus zunimmt, die Ventilsteuerzeit der Einlassventile 4 von der Ausgangspunktsteuerzeit zu einem weiter vorverlagerten Punkt hin geändert, und dementsprechend wird eine Ventilüberschneidungsperiode des Einlassventils 4 und des Auslassventils 5 länger.
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Ferner umfasst der Auslassventil-Betätigungsmechanismus 20 eine Auslassnockenwelle 21 zum Betätigen jedes Auslassventils 5, einen variablen Auslassnocken-Phasenmechanismus 22, usw. Der variable Auslassnocken-Phasenmechanismus 22 ändert stufenlos (das heißt kontinuierlich) eine relative Phase CAEX der Auslassnockenwelle 21 in Bezug auf die Kurbelwelle 3c (nachfolgend als „Auslassnocken-Phase CAEX” bezeichnet) zu einem vorverlagerten Punkt oder einem verzögerten Punkt, um hierdurch die Ventilsteuerzeit des Auslassventils 5 zu verändern, und ist an einem Ende in der Auslassnockenwelle 21 zu einem Auslassritzel hin (nicht gezeigt) angeordnet.
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Der variable Auslassnocken-Phasenmechanismus 22 ist ähnlich dem oben beschrieben variablen Einlassnocken-Phasenmechanismus 12 konfiguriert und enthält ein Auslassnocken-Phasen-Steuerventil 22a, etc. Im Falle des variablen Auslassnocken-Phasenmechanismus 22 wird das Auslassnocken-Phasen-Steuerventil 22 durch ein Antriebssignal von der ECU 22 angesteuert, wodurch die Auslassnockenphase CAEX stufenlos zwischen einem vorbestimmten Aufgangspunktwert CAEX_0 und einem vorbestimmten am weitesten verzögerten Wert CAEX-rt verändert wird. Dies verändert stufenlos die Ventilsteuerzeit jedes Auslassventils 5 zwischen der Ausgangspunktsteuerzeit, die in 2 mit durchgehender Linie angegeben ist, und der am weitesten verzögerten Steuerzeit, die in 2 mit gestrichelter Linie angegeben ist.
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In diesem Fall wird der vorbestimmte Ausgangspunktwert CAEX_0 auf 0 gesetzt und wird der vorbestimmte am weitesten verzögerte Wert CAEX_rt auf einen vorbestimmten positiven Wert gesetzt. Daher wird, wenn die Auslassnockenphase CAEX von 0 aus zunimmt, die Ventilsteuerzeit des Auslassventils 5 von der Ausgangspunktsteuerzeit zur einem weiter verzögerten Punkt hin geändert, und dementsprechend wird die Ventilüberschneidungsperiode länger.
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Wenn ferner eine solche Ventilüberschneidungsperiode existiert, wie nachfolgend beschrieben wird, tritt ein Ereignis auf, worin verbranntes Gas, das einmal aus dem Zylinder 3a in einen Auslasskanal 9 (Abgassystem) geflossen ist, wieder in den Zylinder 3a zurückfließt oder weiter durch den Zylinder 3a in einen Einlasskanal 8 (Ansaugsystem) fließt, und dann wieder in den Zylinder 3a zurückfließt. In der folgenden Beschreibung wird das verbrannte Gas, das einmal aus dem Zylinder 3a in den Auslasskanal 9 fließt und schließlich, durch die Beendigung der Ventilüberschneidungsperiode in den Zylinder 3a zurückkehrt, als „Rückblasgas” bezeichnet, und deren Menge wird als „Rückblasgasmenge” bezeichnet.
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Ferner ist der Motor 3 mit Zündkerzen 6, Kraftstoffeinspritzventilen 7 und einem Kurbelwinkelsensor 30 versehen, und die Zündkerzen 7 und die Einspritzventile 7 (von denen jeweils nur eines gezeigt ist) sind beide jeweils für jeden Zylinder 3a vorgesehen. Das Kraftstoffeinspritzventil 7 ist an einem Einlasskrümmer abgebracht, so dass Kraftstoff in eine Einlassöffnung jedes Zylinders 3a eingespritzt wird. Sowohl die Zündkerze 6 als auch das Kraftstoffeinspritzventil 7 sind mit der ECU 2 elektrisch verbunden, und eine Kraftstoffeinspritzmenge und eine Kraftstoffeinspritzzeit durch das Kraftstoffeinspritzventil 7 und die Zündzeit des Gemischs durch die Zündkerze 7 werden von der ECU 2 gesteuert/geregelt. Kurz gesagt, die Kraftstoffeinspritzsteuerung und die Zündzeitsteuerung werden somit ausgeführt.
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Ferner liefert der Kurbelwinkelsensor 30 (Lastparametererfassungsmittel) ein CRK-Signal, welches ein Pulssignal ist, zu der ECU 2 einhergehend mit der Drehung der Kurbelwelle 3c. Jeder Puls des CRK-Signals wird immer dann geliefert, wenn sich die Kurbelwelle 3c um einen vorbestimmten Kurbelwinkel (zum Beispiel 1°) dreht, und die ECU 2 berechnet eine Drehzahl NE des Motors 3 (nachfolgend als „Motordrehzahl NE” bezeichnet) basierend auf diesem CRK-Signal.
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Andererseits sind ein Luftströmungssensor 31, ein Einlassdrucksensor 32, ein Einlasstemperatursensor 33, ein Abgasdrucksensor 34, ein Abgastemperatursensor 35, ein Einlassnockenwinkelsensor 36 und ein Auslassnockenwinkelsensor 37 mit der ECU 2 elektrisch verbunden. Der Luftströmungssensor 31 (Lastparametererfassungsmittel) erfasst die Strömungsrate von Frischluft, die in den Einlasskanal 8 fließt, und liefert an die ECU 2 ein Signal, das die erfasste Strömungsrate anzeigt. Die ECU 2 berechnet eine Einlassluftmenge GAIR basierend auf dem Erfassungssignal von dem Luftströmungssensor 31.
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Ferner erfasst der Einlassdrucksensor 32 einen Druck PIN in dem Einlasskanal 8 (nachfolgend als „Einlassdruck PIN” bezeichnet) und liefert an die ECU 2 ein Signal, das den erfassten Einlassdruck PIN angibt. Der Einlassdruck PIN wird als Absolutdruck erfasst. Ferner erfasst der Einlasstemperatursensor 33 eine Temperatur Tin der Temperatur im Einlasskanal 8 (nachfolgend als „Einlasstemperatur Tin” bezeichnet) und liefert an die ECU 2 ein Signal, das die erfasste Einlasstemperatur Tin angibt. Die Einlasstemperatur Tin wird als absolute Temperatur erfasst.
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Auch erfasst der Abgasdrucksensor 34 einen Druck Pex im Auslasskanal 9 (nachfolgend als „Auslassdruck Pex” bezeichnet) und liefert an die ECU 2 ein Signal, das den erfassten Auslassdruck Pex angibt. Der Auslassdruck Pex wird als absoluter Druck erfasst. Ferner erfasst der Abgastemperatursensor 35 eine Temperatur Tex des Abgases im Auslasskanal 9 (nachfolgend als „Auslasstemperatur Tex” bezeichnet) und liefert an die ECU 2 ein Signal, das die erfasste Auslasstemperatur Tex angibt. Die Auslasstemperatur Tex wird als absolute Temperatur erfasst.
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Ferner ist der Einlassnockenwinkelsensor 36 an einem vom variablen Einlassnocken-Phasenmechanismus 12 entfernten Ende der Einlassnockenwelle 11 angeordnet und liefert an die ECU 2 einhergehend mit der Drehung der Einlassnockenwelle 11 ein Einlass-CAM-Signal, das ein Pulssignal ist, immer dann, wenn sich die Auslassnockenwelle 11 um einen vorbestimmten Nockenwinkel (zum Beispiel 1°) dreht. Die ECU 2 berechnet die Einlassnocken-Phase CAIN basierend auf dem Einlass-CAM-Signal, und dem oben erwähnten CRK-Signal.
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Ferner ist der Auslassnockenwinkelsensor 37 an einem von dem variablen Auslassnocken-Phasenmechanismus 22 entfernten Ende der Auslassnockenwelle 21 angeordnet und liefert an die ECU 2 einhergehend mit der Drehung der Auslassnockenwelle 21 ein Auslass-CAM-Signal, das ein Pulssignal ist, immer dann, wenn sich die Auslassnockenwelle 21 um einen vorbestimmten Nockenwinkel (zum Beispiel 1°) dreht. Die ECU 2 berechnet die Auslassnockenphase CAEX basierend auf dem Auslass-CAM-Signal und dem oben erwähnten CRK-Signal.
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Die ECU 2 ist durch einen Microcomputer implementiert, der eine CPU, ein RAM, ein ROM, eine I/O-Schnittstelle (von denen keines besonders gezeigt ist) aufweist, und führt, basierend auf dem Erfassungssignal von den oben erwähnten verschiedenen Sensoren 30 bis 37, wie nachfolgend beschrieben wird, einen Prozess zur Berechnung der inneren AGR-Menge durch, und steuert/regelt auch die Betriebszustände der Zündkerze 6, des Kraftstoffeinspritzventils 7, des Einlassnocken-Phasen-Steuerventils 12a und des Auslassnocken-Phasen-Steuerventils 22a.
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Übrigens entspricht in der vorliegenden Ausführung die ECU 2 dem Rückblasgasmengen-Berechnungsmittel, dem Überschneidungsmittelposition-Berechnungsmittel, dem Korrigierte-Rückblasgasmenge-Berechnungsmittel, dem Innere-AGR-Menge-Berechnungsmittel und dem Lastparametererfassungsmittel.
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Nachfolgend wird eine Funktionskonfiguration der Innere-AGR-Menge-Berechnungsvorrichtung 1 gemäß einer Ausführung in Bezug auf 3 beschrieben. Wie in 3 gezeigt, enthält die Innere-AGR-Menge-Berechnungsvorrichtung 1 einen Durchschnittsabgasdruck-Berechnungsabschnitt 40, einen Zylinderinnenvolumen-Berechnungsabschnitt 41, einen Restgasmengen-Berechnungsabschnitt 42, einen Addierer 43 und einen Rückblasgasmengen-Berechnungsabschnitt 50, die alle durch die ECU 2 implementiert sind. Übrigens entsprechen in der Ausführung der Restgasmengen-Berechnungsabschnitt 42 und der Addierer 43 dem Innere-AGR-Menge-Berechnungsmittel, und der Rückblasgasmengen-Berechnungsabschnitt 50 entspricht dem Korrigierte-Rückblasgasmengen-Berechnungsmittel.
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Der Durchschnittsauslassdruck-Berechnungsabschnitt 40 berechnet einen durchschnittlichen Auslassdruck PexAve als gleitenden Mittelwert einer vorbestimmten Anzahl von Werten des Auslassdrucks Pex, der mit einer vorbestimmten Wiederholperiode abgetastet wird.
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Ferner berechnet der Zylinderinnenvolumen-Berechnungsabschnitt 41 ein Zylinderinnenvolumen Vcyl durch Absuchen einer nicht gezeigten Tabelle entsprechend der Einlassnocken-Phase CAIN. Das Zylinderinnenvolumen Vcyl ist ein Volumen in dem Zylinder 3a zur Ventilöffnungszeit des Einlassventils 4 und hat solche Charakteristiken, dass es von der Ventilöffnungszeit des Einlassventils 4 abhängig ist. Daher wird in der Ausführung das Zylinderinnenvolumen Vcyl unter Verwendung der Einlassnocken-Phase CAIN berechnet, die die Ventilöffnungszeit des Einlassventils 4 bestimmt, und ein Verfahren des Absuchens einer Tabelle gemäß der Einlassnocken-Phase CAIN.
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Ferner berechnet der Restgasmengen-Berechnungsabschnitt 42 eine Restgasmenge Gegrd durch die folgende Gleichung (1): Gegrd = PexAve·Vcyl / Re·Tex (1)
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Die Gleichung (1) entspricht der Gaszustandsgleichung, und Re in der Gleichung (1) repräsentiert eine Gaskonstante. Die Restgasmenge Gegrd entspricht einer Menge von dem Zylinder 3a verbleibenden Brenngas unmittelbar, bevor das Einlassventil 4 geöffnet wird.
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Ferner berechnet das Rückblasgasmenge-Berechnungsmittel 15 eine Rückblasgasmenge GegrRV anhand verschiedener Parameter, wie etwa des Auslassdrucks Pex und der Auslasstemperatur Tex durch ein nachfolgend beschriebenes Verfahren.
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Dann berechnet der Addierer 43 die innere AGR-Menge, mit Gegr_int bezeichnet, durch die folgende Gleichung (2): Gegr_int = Gegrd + GegrRV (2)
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Wie in der obigen Gleichung 2 gezeigt, berechnet die Innere-AGR-Menge-Berechnungsvorrichtung 1 die innere AGR-Menge Grgr_int als Summe der Restgasmenge Gegrd und der Rückblasgasmenge GegrRV.
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Nachfolgend wird der oben erwähnte Rückblasgasmengen-Berechnungsabschnitt 50 in Bezug auf 4 beschrieben. Wie in 4 gezeigt, enthält der Rückblasgasmengen-Berechnungsabschnitt 50 einen Überschneidungswinkel-Berechnungsabschnitt 51, einen Basis-Rückblasgasmengen-Berechnungsabschnitt 52, einen Angefordertes-Drehmoment-Berechnungsabschnitt 53, einen Korrekturkoeffizienten-Berechnungsabschnitt 54, einen Überschneidungsmittelposition-Berechnungsabschnitt 55, einen Multiplizierer 56 sowie einen Addierer 57.
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Übrigens entspricht in der Ausführung der Basis-Rückblasgasmengen-Berechnungsabschnitt 52 dem Rückblasgasmengen-Berechnungsmittel, der Angefordertes-Drehmoment-Berechnungsabschnitt 53 entspricht dem Lastparametererfassungsmittel, und der Überschneidungsmittelposition-Berechnungsabschnitt 55 entspricht dem Überschneidungsmittelposition-Berechnungsmittel.
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Zuerst berechnet der Überschneidungswinkel-Berechnungsabschnitt 51 einen Überschneidungswinkel OVL mit der folgenden Gleichung (3). OVL = CAIN + CAEX (3)
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Wie in der obigen Gleichung (3) gezeigt, wird der Überschneidungswinkel OVL berechnet als Summe der Einlassnocken-Phase CAIN und der Auslassnocken-Phase CAEX, und wenn daher CAIN = CAEX = 0, wird er zu 0, und wenn CAIN = CAIN_ad und CAEX = CAEX_rt, wird er zu einem Maximalwert OVLmax. Daher wird der Überschneidungswinkel OVL anhand eines Werts der Ventilüberschneidungsperiode berechnet, die auftritt, wenn CAIN = CAEX = 0, als Referenz, und in Bezug auf einen Kurbelwinkel entsprechend einer Zunahme von der Referenz. In anderen Worten, der Überschneidungswinkel OVL wird als größerer Wert berechnet, wenn die Ventilüberschneidungsperiode länger wird.
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Ferner berechnet der Basis-Rückblasgasmengen-Berechnungsabschnitt 52 eine Basis-Rückblasgasmenge GegrRV_Base (Rückblasgasmenge) mit den folgenden Gleichungen (4) bis (6). Die Basis-Rückblasgasmenge GegrRV_Base entspricht einer Rückblasgasmenge, wenn CAIN = CAEX erfüllt ist.
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CdA in der obigen Gleichung (4) repräsentiert einen Funktionswert entsprechend dem Produkt einer effektiven Öffnungsfläche und eines Strömungsratenkoeffizienten, und der Funktionswert CdA wird insbesondere durch Absuchen eines in
5 gezeigten Kennfelds gemäß dem Überschneidungswinkel OVL berechnet. Ferner repräsentiert Ψ in der obigen Gleichung (4) die mit den Gleichungen (5) und (6) berechnete Strömungsratenfunktion, und κ in den Gleichungen (5) und (6) repräsentiert ein spezifisches Wärmeverhältnis. In diesem Fall werden die obigen Gleichungen (4) bis (6) in Bezug auf das Rückblasgas (das heißt, verbrannte Gas) als adiabatischer Fluss eines komprimierbaren Fluids hergeleitet, und eines Strömungskanals, durch den das Rückblasgas als Düse fließt, unter Verwendung der Düsengleichung. Ein Verfahren zur Herleitung der Gleichungen (4) bis (6) entspricht jener der
JP 2011-140859 A vom vorliegenden Anmelder, und daher wird eine Beschreibung davon weggelassen.
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Ferner berechnet der oben erwähnte Angefordertes-Drehmoment-Berechnungsabschnitt ein angefordertes Drehmoment TRQ durch Absuchen eines in 6 gezeigten Kennfelds gemäß der Motordrehzahl NE und der Ansaugluftmenge GAIR. In 6 repräsentiert GAIR1 – i (i ist eine positive ganze Zahl) einen vorbestimmten Wert der Einlassluftmenge GAIR, die GAIR1 < ... < GAIR1 – i erfüllt, und NE1 – j (j ist eine positive ganze Zahl) repräsentiert einen vorbestimmten Wert der Motordrehzahl NE, der NE1 < ... < NEj erfüllt.
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Andererseits berechnet der Korrekturkoeffizienten-Berechnungsabschnitt 54 einen Korrekturkoeffizienten KGegr durch Absuchen eines in 7 gezeigten Kennfelds gemäß dem Überschneidungswinkel OVL und dem angeforderten Drehmoment TRQ. In 7 repräsentieren OVL1 bis OVL4 jeweilige vorbestimmte Werte des Überschneidungswinkels OVL, welche OVL1 < OVL2 < OVL3 < OVL4 erfüllen. Wie in 7 gezeigt, wird in diesem Kennfeld, wenn das angeforderte Drehmoment TRQ größer wird, der Korrekturkoeffizient KGegr auf einen kleineren Wert gesetzt, und wenn der Überschneidungswinkel OVL größer wird, wird der Korrekturkoeffizient KGegr auf einen größeren Wert gesetzt. Der Grund hierfür wird nachfolgend beschrieben.
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Ferner berechnet der Überschneidungsmittelposition-Berechnungsabschnitt 55 eine Überschneidungsmittelposition OVL_Center mit der folgenden Gleichung (7). Die Überschneidungsmittelposition OVL_Center repräsentiert eine Kurbelwinkelposition in der Mitte zwischen dem Startpunkt und dem Endpunkt der Ventilüberschneidungsperiode. OVL_Center = CAEX – CAIN / 2 (7)
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Wie in Bezug auf die obige Gleichung (7) klar wird, wird die Überschneidungsmittelposition OVL_Center zu 0, wenn CAEX = CAIN = 0 erfüllt ist, was bedeutet, dass sie am oberen Auslasstotpunkt ist, und wird zu einem negativen Wert, wenn CAEX < CAIN erfüllt ist, was bedeutet, dass sie in Bezug auf den oberen Auslasstotpunkt vorverlagert ist, und wird zu einem positiven Wert, wenn CAEX > CAIN erfüllt ist, was bedeutet, dass sie in Bezug auf den oberen Auslasstotpunkt verzögert.
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Ferner berechnet der Multiplizierer 56 einen Korrekturterm dGegr_OVL mit der folgenden Gleichung (8): dGegr_OVL = KGegr·OVL_Center (8)
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Wie in der obigen Gleichung (8) gezeigt, wird der Korrekturterm dGegr_OVL berechnet, indem die Überschneidungsmittelposition OVL_Center mit dem Korrekturkoeffizienten KGegr multipliziert wird. Der Grund hierfür wird später beschrieben.
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Dann berechnet der Addierer 57 die Rückblasgasmenge GegrRV (die korrigierte Rückblasgasmenge) mit der folgenden Gleichung (9): GegrRV = GegrRV_Base + dGegr_OVL (9)
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Wie oben beschrieben, wird die Rückblasgasmenge GegrRV beschrieben, indem die Basis-Rückblasgasmenge GegrRV_Base mit dem Korrekturterm dGegr_OVL korrigiert wird. Nachfolgend werden der Grund und die Theorie hierfür beschrieben.
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Zuerst werden Beispiele von Messergebnissen der Einlassströmungsrate und der Auslassströmungsrate, der Gasströmungen in dem Einlasskanal 8, dem Zylinder 3a und dem Auslasskanal 9, usw., in einem Fall, wo die Überschneidungsmittelposition OVL_Center auf einen vom oberen Auslasstotpunkt vorverlagerten Punkt gesetzt ist, in Bezug auf die 8A, 8B, 9A und 9B beschrieben.
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Ferner sind in den 8A und 8B und den 10A und 10B, auf die nachfolgend Bezug genommen wird, die Einlassströmungsrate und die Auslassströmungsrate, die stromab fließen, als positive Werte ausgedrückt, und jene, die stromauf zurückfließen, sind als negative Werte ausgedrückt. Ferner bezeichnen in den 9A und 9B und den 11A und 11B, auf die nachfolgend Bezug genommen wird, die schraffierten Pfeile die jeweiligen Strömungsrichtungen von verbranntem Gas und die gepunkteten Pfeile bezeichnen die jeweiligen Richtungen von Frischluftströmungen.
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8A und 8B zeigen ein Beispiel, worin das Einlassventil 4 zu einem Zeitpunkt zu öffnen beginnt, der während der Öffnung des Auslassventils 5 vom oberen Auslasstotpunkt vorverlagert ist, in einem Fall, wo die Überschneidungsmittelposition OVL_Center auf einen Punkt gesetzt ist, der um einen vorbestimmten Wert von dem oberen Auslasstotpunkt vorverlagert ist. In diesem Fall steigt der Kolben 3B zu jener Zeit hoch, zu der das Einlassventil 4 zu öffnen beginnt, und darüber hinaus wird der Einlassdruck Pin niedriger als der Auslassdruck Pex, so dass, wie in 9A gezeigt, ein Teil des verbrannten Gases im Zylinder 3a zurück zum Einlasskanal 8 fließt, und ein Teil des verbrannten Gases im Auslasskanal 9, nach Rückkehr zum Zylinder 3a, auch zurück in den Einlasskanal 8 fließt. Dies bewirkt, wie in 8B gezeigt, nicht nur, dass die Einlassströmungsrate, sondern auch die Auslassströmungsrate negative Werte einnehmen.
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Anschließend wird zu einer Zeit, zu der der Kolben am oberen Auslasstotpunkt vorbeigegangen ist, das Auslassventil 5 geschlossen, beginnt sich der Kolben abzusenken, und wird das Einlassventil 4 geöffnet, und dementsprechend fließen, wie in 9B gezeigt, Frischluft im Einlasskanal 8 und das verbrannte Gas in den Zylinder 3A. Dies bewirkt, wie in 8B gezeigt, dass die Auslassströmungsrate zu 0 wird und die Einlassströmungsrate zunimmt.
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Wie oben beschrieben, fließt verbranntes Gas, das einmal aus dem Zylinder 3a in den Auslasskanal 9 geflossen ist, wieder zurück in den Zylinder 3a, oder fließt weiter durch den Zylinder 3a in den Einlasskanal 8, und fließt dann wieder zurück in den Zylinder 3a. Das heißt, das Rückblasgas wird erzeugt, und die Rückblasgasmenge ist proportional zu einer Fläche eines Bereichs, wo die Abgasströmungsrate negative Werte hat (schraffierter Bereich in 8B).
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Nachfolgend werden Beispiele von Messergebnissen der Einlassströmungsrate und der Auslassströmungsrate, der Gasströmungen im Einlasskanal 8, dem Zylinder 3a und dem Auslasskanal 9, usw., in einem Fall, wo die Überschneidungsmittelposition OVL_Center auf einen vom oberen Auslasstotpunkt verzögerten Punkt gesetzt ist, in Bezug auf die 10A, 10B, 11A und 11B beschrieben. Übrigens ist in den 10A und 10B die Länge der Ventilüberschneidungsperiode so gesetzt, dass sie gleich jener der 8A und 8B ist, und die Überschneidungsmittelposition OVL_Center ist auf einen Punkt gesetzt, der um den oben erwähnten vorbestimmten Wert von dem oberen Auslasstotpunkt verzögert ist, im Gegensatz zum Beispiel der 8A und 8B.
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In den in den 10A, 10B, 11A und 11B gezeigten Beispielen beginnt sich, während der Öffnung des Auslassventils 5, das Einlassventil 4 ein bisschen vor dem oberen Auslasstotpunkt zu öffnen, und in diesem Fall steigt zu der Zeit vor dem Öffnungsbeginn des Einlassventils 4, wie in 11A gezeigt, der Kolben 3b hoch, und darüber hinaus ist das Einlassventil 4 im geschlossenen Zustand, so dass das verbrannte Gas im Zylinder 3a nur in den Auslasskanal 9 fließt. In diesen Fällen hat, wie in 10B gezeigt, die Auslassströmungsrate einen positiven Wert, und die Einlassströmungsrate wird zu 0.
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Wenn ferner der Kolben 3b ansteigt und sich dem oberen Auslasstotpunkt annähert, verringert sich der Hub des Auslassventils 5, und das Einlassventil 4 beginnt zu öffnen. Dementsprechend beginnt ein Teil der verbrannten Gase im Auslasskanal 5, in den Zylinder 3a zurückzufließen, und ein Teil des verbrannten Gases im Zylinder 3a beginnt, in den Einlasskanal 8 zurückzufließen. Dies bewirkt, wie in 10B gezeigt, dass sowohl die Auslassströmungsrate als auch die Einlassströmungsrate negative Werte einnehmen.
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Anschließend nimmt zu einer vom oberen Auslasstotpunkt verzögerten Zeit, der Hub des Auslassventils 5 ab, der Kolben geht nach unten, und der Hub des Einlassventils 4 nimmt zu. Dementsprechend fließen, wie in 11B gezeigt, Frischluft und das verbrannte Gas im Einlasskanal 8 in den Zylinder 3a, und ein Teil des verbrannten Gases im Auslasskanal 9 fließt auch in den Zylinder 3a. Dies bewirkt, wie in 10B gezeigt, dass die Auslassströmungsrate und die Einlassströmungsrate vorübergehend scharf ansteigen. Anschließend nimmt, entsprechend dem Schließen des Auslassventils 5, die Einlassströmungsrate zu, und die Auslassströmungsrate wird zu 0.
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Wie oben beschrieben, fließt das verbrannte Gas, das aus dem Zylinder 3a in den Auslasskanal 3 hinausgeflossen ist, wieder zurück in den Zylinder 3a, oder fließt weiter durch den Zylinder 3a in den Einlasskanal 8 und fließt dann wieder zurück in den Zylinder 3a. Das heißt, das Rückblasgas wird erzeugt, und die Rückblasgasmenge ist proportional zur Fläche eines Bereichs, wo die Auslassströmungsrate negative Werte hat (schraffierter Bereich in 10B).
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Wie aus dem Flächenvergleich der schraffierten Bereiche der 8B und 10B ersichtlich, versteht es sich in diesem Fall, dass die Fläche in 10B größer ist und die Durchblasgasmenge GegrRV größer ist. Das heißt, dass selbst dann, wenn die Länge der Ventilüberschneidungsperiode die gleiche ist, die Rückblasgasmenge GegrRV größer ist, wenn die Überschneidungsmittelposition OVL_Center auf einen Punkt gesetzt ist, der von dem oberen Auslasstotpunkt verzögert ist, als dann, wenn sie auf einen von dort vorverlagerten Punkt gesetzt ist. Es sei angenommen, dass in dem Fall, wo die Überschneidungsmittelposition OVL_Center auf einen vom oberen Auslasstotpunkt verzögerten Punkt gesetzt ist, das verbrannte Gas direkt von dem Auslasskanal 9 in den Zylinder 3a fließt, wie oben beschrieben, und daher die Rückblasgasmenge GegrRV größer wird als in dem Fall, wo die Überschneidungsmittelposition OVL_Center auf einen vom oberen Auslasstotpunkt vorverlagerten Punkt gesetzt ist.
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Dann wurde, basierend auf den oben beschriebenen Erkenntnissen, eine Relation zwischen der Überschneidungsmittelposition OVL_Center und der Rückblasgasänderungsmenge ΔGegrRV gemessen, um als Beispiele die in 12 gezeigten Messergebnisse zu bekommen. Die Rückblasgasänderungsmenge ΔGegrRV ist ein Wert, der basierend auf der Gleichung ΔGegrRV = GegrRV – GegrRV_Base berechnet wird. Die Rückblasgasänderungsmenge ΔGegrRV entspricht also einer Änderungsmenge in der Rückblasgasmenge GegrRV von der oben erwähnten Basis-Rückblasgasmenge GegrRV_Base.
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Wie in Bezug auf 12 ersichtlich, versteht es sich, dass die Rückblasgasänderungsmenge ΔGegrRV in Bezug auf die Überschneidungsmittelposition OVL_Center eine Linearität hat. In anderen Worten, es versteht sich, dass der Motor 3 solche Charakteristiken hat, dass selbst dann, wenn die Länge der Ventilüberschneidungsperiode die gleiche ist, wenn die Überschneidungsmittelposition OVL_Center von dem oberen Auslasstotpunkt verzögert ist, die Rückblasgasmenge GegrRV weiter zunimmt, wenn der Verzögerungsgrad größer wird, und im Gegensatz dazu, wenn die Überschneidungsmittelposition OVL_Center von dem oberen Auslasstotpunkt vorverlagert ist, die Rückblasgasmenge GegrRV weiter abnimmt, wenn der Vorverlagerungsgrad größer wird. Daher versteht es sich, dass dann, wenn die Überschneidungsmittelposition OVL_Center sich von 0 aus geändert hat, ein Korrekturwert zum Korrigieren der Basis-Rückblasgasmenge GegrRV_Base errechnet werden kann, indem man die Überschneidungsmittelposition OVL_Center mit einem Korrekturkoeffizienten multipliziert.
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Zusätzlich hierzu wurde die Relation zwischen dem Überschneidungswinkel OVL und der Rückblasgasänderungsmenge ΔGegrRV gemessen, um ein Beispiel des in 13 gezeigten Messergebnisses zu bekommen. Wie in Bezug auf 13 ersichtlich, versteht es sich, dass die Rückblasgasänderungsmenge ΔGegrRV größer wird, wenn der Überschneidungswinkel OVL größer wird. Ferner wurde eine Relation zwischen der Rückblasgasänderungsmenge ΔGegrRV und dem angeforderten Drehmoment TRQ gemessen. Obwohl die Darstellung des Messergebnisses weggelassen ist, hat sich herausgestellt, dass, wenn das angeforderte Drehmoment TRQ größer wird, die Rückblasgasänderungsmenge ΔGegrRV kleiner wird.
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Basierend auf den oben erwähnten Gründen und Theorien wird im Falle der vorliegenden Ausführung der Korrekturkoeffizient KGegr durch das Verfahren des Absuchens des in Bezug auf 7 beschriebenen Kennfelds gemäß dem Überschneidungswinkel OVL und dem angeforderten Drehmoment TRQ berechnet, und der Korrekturterm dGegr_OVL wird durch das Verfahren des Multiplizierens der Überschneidungsmittelposition OVL_Center mit dem Korrekturkoeffizienten KGegr berechnet. Dann wird die Rückblasgasänderungsmenge ΔGegrRV schließlich durch das Verfahren berechnet, die Basis-Rückblasgasmenge GegrRV_Base mit dem Korrekturterm dGegr_OVL zu korrigieren.
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Nachfolgend wird die Genauigkeit eines Berechnungsergebnisses der inneren AGR-Menge Gegr_int durch die Innere-AGR-Menge-Berechnungsvorrichtung 1 gemäß der Ausführung in Bezug auf 14 und 15 beschrieben. 14 zeigt eine Beziehung zwischen einem Rechenfehler der inneren AGR-Menge Gegr_int durch die Innere-AGR-MengeBerechnungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführung und dem Überschneidungswinkel OVL, und der Rechenfehler repräsentiert, in Prozentsätzen, eine Differenz zwischen einem Rechenergebnis der inneren AGR-Menge Gegr_int und einem Ist-Wert davon. Ferner zeigt 15 zum Vergleich eine Beziehung zwischen dem Rechenfehler der inneren AGR-Menge Gegr_int und dem Überschneidungswinkel OVL, wenn der Korrekturterm dGegr_OVL = 0, das heißt, wenn das Rechenergebnis der inneren AGR-Menge Gegr_int gleich der Basis-Rückblasgasmenge GegrRV_Base gemacht wird.
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Wie aus einem Vergleich von 14 und 15 ersichtlich, hat in einem Bereich des Überschneidungswinkels OVL von 0 bis OVLmax das Rechenergebnis der Ausführung viel kleinere Rechenfehler als das in 15 gezeigte Rechenergebnis. Das heißt, es versteht sich, dass unter Verwendung des Korrekturterms dGegr_OVL, wie im Verfahren zur Berechnung der inneren AGR-Menge Gegr_int, die in der vorliegenden Ausführung verwendet wird, wird die Rechengenauigkeit im Vergleich zur Nicht-Verwendung des Korrekturterms dGegr_OVL verbessert.
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Wie oben beschrieben wird gemäß der Innere-AGR-Menge-Berechnungsvorrichtung 1 gemäß der Ausführung der Korrekturterm dGegr_OVL berechnet, indem der Korrekturkoeffizient KGegr mit der Überschneidungsmittelposition OVL_Center multipliziert wird, und die Rückblasgasmenge GegrRV wird berechnet, indem die Basis-Rückblasgasmenge GegrRV_Base mit dem Korrekturterm dGegr_OVL korrigiert wird.
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In diesem Fall ist die Überschneidungsmittelposition OVL_Center eine Kurbelwinkelposition in der Mitte zwischen dem Startpunkt und dem Endpunkt der Ventilüberschneidungsperiode, und wird berechnet als Wert, der eine Kurbelwinkelposition in Bezug auf den oberen Auslasstotpunkt angibt. Dann wird die Rückblasgasmenge GegrRV unter Verwendung der Überschneidungsmittelposition OVL_Center berechnet. Selbst wenn eine zeitliche Positionsbeziehung zwischen der Ventilüberschneidungsperiode und dem oberen Auslasstotpunkt sich gemäß Änderungen der Einlassnockenphase CAIN und der Auslassnockenphase CAEX ändert, ist es möglich, die Rückblasgasmenge GegrRV geeignet zu berechnen, indem diese Änderung in der zeitlichen Positionsbeziehung wiedergespiegelt wird. Indem ferner die innere AGR-Menge Gegr_int unter Verwendung der so berechneten Rückblasgasmenge GegrRV berechnet wird, ist es möglich, die Rechengenauigkeit der inneren AGR-Menge Gegr_int zu verbessern.
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Ferner hat der Motor 3 solche Charakteristiken, dass selbst dann, wenn die Länge der Ventilüberschneidungsperiode gleich ist, wenn die Überschneidungsmittelposition OVL_Center von dem oberen Auslasstotpunkt verzögert ist, die Rückblasgasmenge GegrRV weiter zunimmt, wenn der Verzögerungsgrad größer wird, und im Gegensatz hierzu, wenn die Überschneidungsmittelposition OVL_Center von dem oberen Auslasstotpunkt vorverlagert ist, die Rückblasgasmenge GegrRV weiter abnimmt, wenn der Vorverlagerungsgrad größer wird. Zusätzlich hierzu hat, wie oben erwähnt, der Motor 3 solche Charakteristiken, dass, wenn die Ventilüberschneidungsperiode länger wird, die Rückblasgasmenge GegrRV zunimmt, und solche Charakteristiken, dass die Rückblasgasmenge GegrRV während Hochlastbetrieb kleiner wird als während Niederlastbetrieb.
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Im Hinblick hierauf wird der Korrekturkoeffizient KGegr unter Verwendung des in 7 gezeigten Kennfelds berechnet, und der Korrekturterm dGegr_OVL wird berechnet, indem die Überschneidungsmittelposition OVL_Center mit dem so berechneten Korrekturkoeffizienten KGegr multipliziert wird. Daher ist es möglich, die Rückblasgasmenge GegrRV mit höherer Genauigkeit zu berechnen, während die oben erwähnten Charakteristiken darauf wiedergespiegelt werden. Dies macht es ferner möglich, die Rechengenauigkeit der inneren AGR-Menge Gegr_int zu verbessern.
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Obwohl übrigens in der Ausführung als Beispiel der Motor 3 mit dem variablen Einlassnockenphasenmechanismus 12 und dem variablen Auslassnocken-Phasenmechanismus 22 verwendet wird, worin die Ventilsteuerzeit des Einlassventils 1 und/oder des Auslassventils 5 verändert wird, ist der Motor, auf die die Innere-AGR-MengeBerechnungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung anzuwenden ist, nicht hierauf beschränkt, sondern es kann jeder geeignete Verbrennungsmotor verwendet werden, insofern die Ventilsteuerzeit des Einlass- und/oder Auslassventils geändert werden kann. Zum Beispiel könnte als der Motor ein Verbrennungsmotor verwendet werden, der nur entweder den variablen Einlassnocken-Phasenmechanismus 12 oder den variablen Auslassnocken-Phasenmechanismus 22 aufweist, und es könnte auch ein Verbrennungsmotor verwendet werden, worin durch einen anderen Mechanismus als diesen die Ventilsteuerzeit des Einlassventils und/oder des Auslassventils 5 geändert wird. Zum Beispiel ist es als Mechanismus zum Verändern der Nockenphase möglich, einen variablen Nockenphasenmechanismus eines Typs zu verwenden, worin ein Elektromotor und ein Getriebemechanismus kombiniert sind, ein elektromagnetischer Ventilbetätigungsmechanismus, worin ein Ventilelement durch einen Elektromagneten aktiviert wird, einen variablen Ventilsteuerzeitmechanismus, worin die Ventilsteuerzeit durch einen dreidimensionalen Nocken mechanisch verändert wird, etc.
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Obwohl ferner in der Ausführung die Innere-AGR-Menge-Berechnungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung als Beispiel an dem Motor 3 für ein Fahrzeug angewendet wird, ist die Innere-AGR-Menge-Berechnungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung hierauf nicht beschränkt, sondern sie kann auch auf Verbrennungsmotoren für Boote und Verbrennungsmotoren für andere Industriemaschinen angewendet werden.
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Obwohl in der Ausführung, als Überschneidungsmittelposition OVL_Center, als Beispiel die Kurbelwinkelposition in der Mitte zwischen dem Startpunkt und dem Endpunkt der Ventilüberschneidungsperiode verwendet wird, ist die Überschneidungsmittelposition OVL_Center in der vorliegenden Erfindung hierauf nicht beschränkt, sondern es könnte auch eine Kurbelwinkelposition in der Nähe der Kurbelwinkelposition in der Mitte zwischen dem Startpunkt und dem Endpunkt der Ventilüberschneidungsperiode verwendet werden. Bei dieser Konfiguration ist es möglich, an der Ausführung ähnliche Betriebseffekte zu erhalten.
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Obwohl ferner in der Ausführung, als das Lastparametererfassungsmittel, als Beispiel die ECU 2, der Kurbelwinkelsensor 3 und der Luftströmungssensor 31 verwendet werden, ist das Lastparametererfassungsmittel der vorliegenden Erfindung darauf nicht beschränkt, sondern es kann jedes Geeignete verwendet werden, insofern es einen Lastparameter erfassen kann, der Last angibt. Zum Beispiel könnte als Lastparametererfassungsmittel ein Gaspedalstellungssensor zum Erfassen einer Gaspedalstellung und die ECU 2 verwendet werden, und die ECU 2 könnte den Lastparameter gemäß einem erfassten Signal von dem Gaspedalstellungssensor berechnen.
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Obwohl ferner in der Ausführung als der Korrekturwert zum Korrigieren der Basis-Rückblasgasmenge GegrRV_Base als Beispiel der Korrekturterm dGegr_OVL verwendet wird, der ein Additionsterm ist, könnte stattdessen auch die Innere-AGR-Menge-Berechnungsvorrichtung so konfiguriert sein, dass die Rückblasgasmenge GegrRV berechnet wird, indem die Basis-Rückblasgasmenge GegrRV_Base mit einem Korrekturkoeffizienten multipliziert wird.
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Es versteht sich ferner für den Fachkundigen, dass oben bevorzugte Ausführungen der Erfindung beschrieben sind, und dass verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der beigefügten Ansprüche abzuweichen.
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Eine Innere-AGR-Menge-Berechnungsvorrichtung 50 für einen Verbrennungsmotor 3 kann, selbst wenn sich eine Steuerpositionsbeziehung zwischen einer Ventilüberschneidungsperiode und einem oberen Auslasstotpunkt geändert hat, die innere AGR-Menge entsprechend der Änderung richtig berechnen, und kann die Berechnungsgenauigkeit der inneren AGR-Menge verbessern. Die Innere-AGR-Menge-Berechnungsvorrichtung 50 für einen Verbrennungsmotor 3 enthält eine ECU. Die ECU berechnet eine Basis-Rückblasgasmenge GegrRV_Base, berechnet eine Kurbelwinkelposition in der Mitte zwischen dem Startpunkt und dem Endpunkt der Ventilüberschneidungsperiode als Überschneidungsmittelposition OLV_Center und berechnet eine Rückblasgasmenge GegrRV durch Korrigieren der Basis-Rückblasgasmenge GegrRV_Base gemäß der Überschneidungsmittelposition, und berechnet die innere AGR-Menge Gegr_int unter Verwendung der berechneten Rückblasgasmenge GegrRV.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2004-251182 A [0002, 0006]
- JP 2007-100522 [0039]
- JP 2011-140859 A [0067]
