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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Innere-AGR-Menge-Berechnungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor zum Berechnen der inneren AGR-Menge des Motors.
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Herkömmlich ist eine Innere-AGR-Menge-Berechnungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor aus der
JP 2004-251182 A bekannt. Bei dieser Innere-AGR-Menge-Berechnungsvorrichtung wird die innere AGR-Menge berechnet, indem die Rückblasgasmenge zu der Menge von verbrannten Restgasen addiert wird. Die Menge der verbrannten Restgase repräsentiert die Menge der in einem Zylinder verbleibenden verbrannten Gase und wird, in der
JP 2004-251182 A , der Menge von verbrannten Gasen gleichgesetzt, die im Zylinder unmittelbar vor Öffnung eines zugeordneten Einlassventils verbleiben. Dies beruht auf der technischen Sichtweise, dass ein Teil der verbrannten Gase, die unmittelbar vor Öffnung des Einlassventils im Zylinder verbleiben, fortlaufend im Zylinder verbleiben, und, während einer Ventilüberschneidungszeitperiode, der andere Teil der verbrannten Gase vorübergehend aus dem Zylinder hinaus in den Einlasskanal fließt, und dann vor Beendigung des Einlasstakts in den Zylinder zurückfließt. Ferner wird die Menge an verbrannten Gasen so berechnet, dass ein Zylinderinnenvolumen an Gasen im Zylinder unmittelbar vor Öffnung des Einlassventils berechnet wird, basierend auf der Ventilöffnungszeit des Einlassventils, dem Bohrungsdurchmesser des Zylinders, dem Kolbenhub und dem Totvolumen und durch Anwendung des berechneten Zylinderinnenvolumens auf die Gaszustandsgleichung.
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Ferner repräsentiert die Rückblasgasmenge die Menge der in den Zylinder zurückgeblasenen verbrannten Gase, nachdem die verbrannten Gase vorübergehend vom Auslasskanal zum Einlasskanal aufgrund einer Druckdifferenz zwischen dem Einlasskanal und dem Auslasskanal während der Ventilüberschneidungszeitperiode geflossen sind. Die Rückblasgasmenge wird unter Berücksichtigung eines Wegs, durch den die verbrannten Gase fließen, als Düse und unter Verwendung einer Düsengleichung berechnet. Die Düsengleichung enthält einen Integralwert einer effektiven Querschnittsfläche. Der Integralwert der effektiven Querschnittsfläche wird berechnet als Funktion der Länge der Ventilüberschneidungszeitperiode (das heißt Kurbelwinkel von der Ventilöffnungszeit des Auslassventils zur Ventilschließzeit des Einlassventils) und der Drehzahl des Motors.
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Im Falle der
JP 2004-251182 A wird die Menge der verbrannten Gase, die unmittelbar vor Öffnung des Einlassventils im Zylinder zurückbleiben, der Menge der verbrannten Gase gleichgesetzt, die im Zylinder nach Beendigung des Einlasstakts zurückbleiben, basierend auf den oben beschriebenen technischen Sichtweisen. Nachdem jedoch das Einlassventil geöffnet ist, fließt, aufgrund einer Druckdifferenz zwischen dem Zylinder und dem Auslasskanal und einem Druckanstieg innerhalb des Zylinders aufgrund des Ansteigens des Kolbens während des Auslasstakts, ein Teil der verbrannten Gase, die unmittelbar vor Öffnung des Einlassventils im Zylinder zurückbleiben, in den Auslasskanal hinaus, um direkt über den Auslasskanal abgeführt zu werden, ohne zum Zylinder zurückzukehren. Infolgedessen wird die tatsächliche Menge der zurückbleibenden verbrannten Gase vom Wert her kleiner als die Menge der verbrannten Gase, die unmittelbar vor Öffnung des Einlassventils im Zylinder zurückbleiben, und daher erzeugt das in der
JP 2004-251182 A offenbarte Berechnungsverfahren einen Fehler, worin ein berechneter Wert der Menge der zurückbleibenden Brenngase viel größer wird als ihr tatsächlicher Wert. Aus diesem Grund wird die innere AGR-Menge auf einen viel größeren Wert als den tatsächlichen Wert berechnet, was in einer verschlechterten Berechnungsgenauigkeit der inneren AGR-Menge resultiert. Insbesondere in einem Fall, wo die Ventilüberschneidungszeitperiode durch einen variablen Ventilmechanismus verändert wird, wie in der
JP 2004-251182 A , kann das oben erwähnte Problem noch schwerwiegender werden.
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In der prioritätsälteren, aber nachveröffentlichten
DE 10 2013 212 014 A1 wird eine Innere-AGR-Menge-Berechnungsmittel für einen Verbrennungsmotor beschrieben. Ziel ist die Erhöhung der Berechnungsgenauigkeit der inneren AGR-Menge bei Änderung der zeitlichen Positionsbeziehung zwischen der Ventilüberschneidungsperiode und dem oberen Auslasstotpunkt. Hierzu wird bei der Bestimmung der inneren AGR-Menge, welche sich aus einer während des Ladungswechsels im Zylinder verbleibenden Restgasmenge und aus der bei Ventilüberschneidung zurückströmenden Rückblasgasmenge mittels eines Faktors korrigiert, welcher die Überschneidungsmittelposition relativ zum oberen Auslasstotpunkt berücksichtigt. Die Restgasmenge entspricht dabei einer Menge von verbrannten Gasen, die innerhalb des Zylinders verbleiben, unmittelbar bevor das Einlassventil geöffnet wird.
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In der prioritätsälteren, aber nachveröffentlichten
DE 10 2013 214 039 A1 wird eine Spülgasmenge-Berechnungseinrichtung und Innere-AGR-Menge-Berechnungseinrichtung für einen Verbrennungsmotor beschrieben. Ziel ist die Erhöhung der Berechnungsgenauigkeit der Spülgasmenge und der inneren AGR-Menge unter Bedingungen unter welchen Spülgas während einer Ventilüberschneidungsperiode produziert wird. Dabei wird bei der Bestimmung der inneren AGR-Menge, zusätzlich zur Restgasmenge und Rückblasgasmenge, auch die Spülgasmenge berücksichtigt. Die Bedingung für das Vorliegen eines Spülereignisses oder eines Rückblaseereignisses stellt die Differenz der Drücke zwischen Ein- und Auslassleitung dar. Die Restgasmenge entspricht hierbei einer Menge von verbrannten Gasen, die innerhalb des Zylinders verbleiben, unmittelbar bevor das Einlassventil geöffnet wird.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Innere-AGR-Menge-Berechnungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor anzugeben, die in der Lage ist, die Berechnungsgenauigkeit der inneren AGR-Menge zu verbessern, wenn eine Ventilüberschneidungszeitperiode verändert wird.
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Zur Lösung der obigen Aufgabe sieht die vorliegende Erfindung eine Innere-AGR-Menge-Berechnungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor vor, worin eine Ventilüberschneidungszeitperiode durch Ändern der Ventilsteuerzeit eines Einlassventils und/oder eines Auslassventils verändert wird, und eine innere AGR-Menge, die eine Restgasmenge in einem Zylinder ist, gemäß der Änderung der Ventilüberschneidungszeitperiode geändert wird, umfassend: ein Zylinderinnenvolumen-Berechnungsmittel zum Berechnen eines Zylinderinnenvolumens zu einer Rückblasereigniszeit, die eine Zeit ist, zu der während der Ventilüberschneidungszeitperiode Abgase von einem Auslasskanal in den Zylinder nach dem Öffnen des Einlassventils zurückgeblasen werden; und ein Innere-AGR-Menge-Berechnungsmittel zum Berechnen der inneren AGR-Menge gemäß dem berechneten Zylinderinnenvolumen.
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Mit der Konfiguration dieser Innere-AGR-Menge-Berechnungsvorrichtung wird die innere AGR-Menge gemäß dem berechneten Zylinderinnenvolumen berechnet. Dieses Zylinderinnenvolumen wird berechnet als Wert, den man während der Rückblasereigniszeit erhält, das ist die Zeit, in der während der Ventilüberschneidungszeitperiode das Zurückblasen der Abgase von dem Auslasskanal in dem Zylinder nach Öffnung des Einlassventils auftritt, und unterscheidet sich daher von dem Verfahren, das in der
JP 2004-251182 A offenbart ist. Hierdurch wird es möglich, die innere AGR-Menge als einen Wert zu errechnen, der die Menge der verbrannten Gase ausschließt, die in den Auslasskanal hinaus fließen, bevor das Zurückblasen der Abgase nach Öffnung des Einlassventils auftritt. Das macht es möglich, die innere AGR-Menge an den tatsächlichen Wert weiter anzunähern als mit dem Verfahren, das in der
JP 2004-251182 A offenbart ist, wodurch es möglich gemacht wird, die Berechnungsgenauigkeit der inneren AGR-Menge zu verbessern.
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Bevorzugt enthält das Innere-AGR-Menge-Berechnungsmittel ein Restgasmengen-Berechnungsmittel zum Berechnen einer im Zylinder verbleibenden Restgasmenge gemäß dem Zylinderinnenvolumen und berechnet die innere AGR-Menge unter Verwendung der berechneten Restgasmenge.
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Da mit der Konfiguration der bevorzugten Ausführung die Restgasmenge, die im Zylinder zurückbleibt, gemäß dem Zylinderinnenvolumen berechnet wird, kann die Restgasmenge genau als ein Wert errechnet werden, der die Menge von verbrannten Gasen ausschließt, die vor dem Rückblasereignis in den Auslasskanal hinaus fließt, nachdem das Einlassventil geöffnet ist. Da ferner die innere AGR-Menge unter Verwendung der wie oben genau berechneten Restgasmenge berechnet wird, ist es möglich, die Berechnungsgenauigkeit der inneren AGR-Menge noch weiter zu verbessern.
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Weiter bevorzugt umfasst die Innere-AGR-Menge-Berechnungsvorrichtung ferner ein Minimaler-Abgasdruck-Herleitungsmittel zum Herleiten eines minimalen Abgasdrucks, der ein minimaler Druckwert innerhalb des Auslasskanals während der Ventilüberschneidungszeitperiode ist, worin das Innere-AGR-Menge-Berechnungsmittel ferner ein Rückblasgasmengen-Berechnungsmittel enthält, zum Berechnen einer Rückblasgasmenge, die eine Gasmenge ist, die vorübergehend aus dem Zylinder in einen Einlasskanal und/oder den Auslasskanal hinaus fließt und dann wieder in den Zylinder zurückfließt, gemäß dem hergeleiteten minimalen Abgasdruck, und das die innere AGR-Menge ferner unter Verwendung der berechneten Rückblasgasmenge, zusätzlich zur Restgasmenge, berechnet.
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Mit der Konfiguration der bevorzugten Ausführung enthält man den minimalen Abgasdruck, welcher der Minimalwert des Drucks innerhalb des Auslasskanals während der Ventilüberschneidungszeitperiode ist, wobei die Rückblasgasmenge, welche die Gasmenge ist, die vorübergehend aus dem Zylinder in den Einlasskanal und/oder Auslasskanal fließt und dann in den Zylinder zurückfließt, gemäß dem hergeleiteten minimalen Abgasdruck berechnet wird. In diesem Fall hat der vorliegende Anmelder experimentell bestätigt, dass in dem Motor, in dem sich die Ventilüberschneidungszeitdauer verändern lässt, wenn die Rückblasgasmenge berechnet wird, wenn die Ventilüberschneidungszeitperiode lang ist oder wenn die Betriebslast des Motors hoch ist, die Berechnungsgenauigkeit der Rückblasgasmenge unter Verwendung des Minimalwerts des Drucks innerhalb des Auslasskanals während der Ventilüberschneidungszeitperiode verbessert wird (siehe
9 und
10 der prioritätsälteren, aber nachveröffentlichten
DE 10 2013 212 988 A1 ). Daher kann unter diesen Bedingungen die Berechnungsgenauigkeit der Rückblasgasmenge verbessert werden. Ferner wird die innere AGR-Menge, zusätzlich zur Restgasmenge, unter Verwendung der wie oben genau berechneten Rückblasgasmenge berechnet, so dass auch dann, wenn die Ventilüberschneidungszeitperiode lang ist, oder auch dann, wenn die Betriebslast des Motors hoch ist, sich die innere AGR-Menge genau berechnen lässt, wodurch es möglich gemacht wird, die Berechnungsgenauigkeit der inneren AGR-Menge weiter zu verbessern (übrigens soll in der gesamten Beschreibung der Begriff „herleiten”, der in den Phrasen verwendet wird „Herleiten eines minimalen Abgasdrucks”, und dergleichen, auch die Bedeutung enthalten, Parameter direkt zu erfassen, wie etwa den minimalen Abgasdruck, unter Verwendung von Sensoren oder dergleichen, sowie auch eine Berechnung der Parameter).
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Bevorzugt enthält der Motor einen variablen Einlassnocken-Phasenmechanismus zum Ändern einer Einlassnocken-Phase, die eine Phase einer Einlassnockenwelle zum Öffnen und Schließen des Einlassventils in Bezug auf eine Kurbelwelle ist, wobei die Innere-AGR-Menge-Berechnungsvorrichtung ferner ein Einlassnocken-Phasenparameter-Herleitungsmittel zum Herleiten eines die Einlassnocken-Phase angebenden Einlassnocken-Phasenparameters aufweist, und worin das Zylinderinnenvolumen-Berechnungsmittel das Zylinderinnenvolumen gemäß dem hergeleiteten Einlassnocken-Phasenparameter berechnet.
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Allgemein werden in einem Fall, wo der Motor einen variablen Einlassnocken-Phasenmechanismus zum Ändern einer Einlassnocken-Phase enthält, wenn die Einlassnocken-Phase durch den variablen Einlassnocken-Phasenmechanismus verändert wird, die Ventilöffnungszeit des Einlassventils und die Ventilüberschneidungszeitperiode verändert, und dementsprechend ändert sich auch die Rückblasereigniszeit. Im Hinblick hierauf wird, mit der Konfiguration der bevorzugten Ausführung, der Einlassnocken-Phasenparameter hergeleitet, der die Einlassnocken-Phase angibt, und das Zylinderinnenvolumen wird gemäß dem so hergeleiteten Einlassnocken-Phasenparameter errechnet, so dass es möglich wird, das Zylinderinnenvolumen genau zu berechnen, während sich die Änderung der Rückblasereigniszeit aufgrund der Änderung der Einlassnocken-Phase im Zylinderinnenvolumen widerspiegelt. Dies macht es möglich, die Berechnungsgenauigkeit der inneren AGR-Menge auch dann zu verbessern, wenn der Motor den variablen Einlassnocken-Phasenmechanismus enthält.
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Bevorzugt umfasst die Innere-AGR-Menge-Berechnungsvorrichtung ferner ein Motordrehzahl-Herleitungsmittel zum Herleiten einer Motordrehzahl, wobei das Zylinderinnenvolumen-Berechnungsmittel das Zylinderinnenvolumen ferner gemäß der hergeleiteten Motordrehzahl berechnet.
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Mit der Konfiguration der bevorzugten Ausführung wird die Motordrehzahl hergeleitet, und das Zylinderinnenvolumen wird gemäß der hergeleiteten Motordrehzahl berechnet. In diesem Fall ist, wie nachfolgend beschrieben, das Zylinderinnenvolumen in hohem Maße zur Motordrehzahl korreliert, und wenn sich die Motordrehzahl ändert, ändert sich das Zylinderinnenvolumen durch Änderung der Motordrehzahl. Daher ist es durch Berechnen des Zylinderinnenvolumens gemäß dieser Motordrehzahl möglich, die Berechnungsgenauigkeit der inneren AGR-Menge noch weiter zu verbessern.
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Die obigen und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen näher ersichtlich.
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1 ist ein schematisches Diagramm einer Innere-AGR-Menge-Berechnungsvorrichtung gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung und eines Verbrennungsmotors, an dem die Innere-AGR-Menge-Berechnungsvorrichtung anwendbar ist;
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2 ist ein Diagramm von Ventilhubkurven, die Änderungen in den Ventilsteuerzeiten eines Einlassventils und eines Auslassventils zeigen, welche durch einen variablen Einlassnocken-Phasenmechanismus und einen variablen Auslassnocken-Phasenmechanismus bewirkt 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 Diagramm, das ein Beispiel eines Kennfelds zur Berechnung eines Funktionswerts CdA zeigt;
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6 ist ein Diagramm, das Messergebnisse einer Abgasströmungsrate und einer Einlassströmungsrate unter den Bedingungen NE = NE1, CAEX = 0 und CAIN = 0 zeigt;
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7 ist ein Diagramm, das Messergebnisse der Abgasströmungsrate und der Einlassströmungsrate unter den Bedingungen NE = NE1, CAEX = 0 und CAIN = CAIN_ref zeigt;
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8 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen einer Einlassnocken-Phase CAIN und einem Zylinderinnenvolumen Vcylivc zeigt;
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9 ist ein Diagramm, das Messergebnisse der Abgasströmungsrate und der Einlassströmungsrate unter den Bedingungen CAIN = CAEX = CA_ref und NE = NE1 zeigt;
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10 ist ein Diagramm, das Messergebnisse der Abgasströmungsrate und der Einlassströmungsrate unter den Bedingungen CAIN = CAEX = CA_ref und NE = NE2 zeigt;
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11 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Motordrehzahl NE und dem Zylinderinnenvolumen Vcylivc zeigt; und
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12 ist ein Diagramm, das Rechenfehler bei der Berechnung einer inneren AGR-Menge Gegr_int durch ein Berechnungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung und ein Berechnungsverfahren eines Vergleichsbeispiels zeigt.
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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. Die ECU 2 berechnet eine innere AGR-Menge durch ein nachfolgend beschriebenes Verfahren und steuert/regelt die Betriebszustände des Verbrennungsmotors (nachfolgend als „Motor” bezeichnet) 3, usw.
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Der Motor 3 ist hier ein Reihen-Vierzylinder-Benzinmotor mit vier Paaren von Zylindern 3a und Kolben 3b (nur ein Paar davon ist gezeigt), und ist an einem nicht gezeigten Fahrzeug angebracht. Der Motor 3 enthält Einlassventile 4 (von denen nur eines gezeigt ist), die für die jeweiligen Zylinder 3a vorgesehen sind, Auslassventile 5 (von denen nur eines gezeigt ist), die für die jeweiligen Zylinder 3a vorgesehen sind, einen Einlassventil-Betätigungsmechanismus 10 zum Öffnen und Schließen der Einlassventile 4, einen Auslassventil-Betätigungsmechanismus 20 zum Öffnen und Schließen der Auslassventile 5, usw.
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Der Einlassventil-Betätigungsmechanismus 10 umfasst eine Einlassnockenwelle 11 zur Betätigung der Einlassventile 4 und einen variablen Einlassnocken-Phasenmechanismus 12. Der variable Einlassnocken-Phasenmechanismus 12 verändert stufenlos (das heißt kontinuierlich) eine Phase CAIN der Einlassnockenwelle 11 relativ zur Kurbelwelle 3c (nachfolgend als „Einlassnocken-Phase CAIN” bezeichnet) zur vorverlagerten oder verzögerten Seite hin, um hierdurch die Ventilsteuerzeit jedes Einlassventils 4 zu verändern. Der variable Einlassnocken-Phasenmechanismus 12 ist an einem zum Einlassritzel (nicht gezeigt) weisenden Ende der Einlassnockenwelle 11 angeordnet.
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Obwohl der variable Einlassnocken-Phasenmechanismus
12 insbesondere ähnlich jenem konfiguriert ist, der vom vorliegenden Anmelder in der
JP 2007-100522 A vorgeschlagen worden ist, und daher eine detaillierte Beschreibung davon weggelassen ist, enthält der variable Einlassnocken-Phasenmechanismus
12 ein Einlassnocken-Phasen-Steuerventil
12a, etc. Im Falle des variablen Einlassnocken-Phasenmechanismus wird das Einlassnocken-Phasen-Steuerventil
12a durch ein Treibersignal von der ECU
2 gesteuert, wodurch die Einlassnocken-Phasen CAIN kontinuierlich zwischen 0 und einem vorbestimmten äußerst vorverlagerten Wert CAIN_ad verändert wird. Dies verändert stufenlos die Ventilsteuerzeit jedes Einlassventils
4 zwischen der in
2 mit durchgehender Linie angegebenen ursprünglichen Steuerzeit und der in
2 mit Ein-Punkt-Kettenlinie angegebenen äußerst vorverlagerten Steuerzeit. Übrigens ist in
2 der obere Auslasstotpunkt als „Auslass OT” bezeichnet. Dies gilt auch für die anderen Figuren.
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In diesem Fall wird der vorbestimmte äußerst vorverlagerte Wert CAIN_ad auf einen vorbestimmten positiven Wert gesetzt. Wenn daher die Einlassnocken-Phase CAIN von 0 aus zunimmt, ändert sich die Ventilsteuerzeit jedes Einlassventils 4 von der ursprünglichen Steuerzeit zur äußerst vorverlagerten Steuerzeit, wodurch die Ventilüberschneidungszeitperiode jedes Einlassventils 4 und jedes Auslassventils 5 länger wird.
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Der Auslassventil-Betätigungsmechanismus 20 umfasst eine Auslassnockenwelle 21 zur Betätigung der Auslassventile 5 und einen variablen Auslassnocken-Phasenmechanismus 22. Der variable Auslassnocken-Phasenmechanismus 22 ändert stufenlos (das heißt kontinuierlich) eine Phase CAEX der Auslassnockenwelle 21 relativ zur Kurbelwelle 3c (nachfolgend als „Auslassnocken-Phase CAEX” bezeichnet) zur vorverlagerten Seite oder verzögerten Seite hin, um hierdurch die Ventilsteuerzeit jedes Auslassventils 5 zu verändern. Der variable Auslassnocken-Phasenmechanismus 22 ist an einem zum Auslassritzel (nicht gezeigt) weisenden Ende der Auslassnockenwelle 21 angeordnet.
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Der variable Auslassnocken-Phasenmechanismus 22 ist ähnlich dem oben beschriebenen variablen Einlassnocken-Phasenmechanismus konfiguriert und enthält ein Auslassnocken-Phasen-Steuerventil 22a, etc. Im Falle des variablen Auslassnocken-Phasenmechanismus 22 wird das Auslassnocken-Phasen-Steuerventil 22a durch ein Treibersignal von der ECU 2 gesteuert, wodurch die Auslassnocken-Phase CAEX kontinuierlich zwischen 0 und einem vorbestimmten äußerst verzögerten Wert CAEX_rt verändert wird. Dies verändert stufenlos die Ventilsteuerzeit jedes Auslassventils 5 zwischen der in 2 mit durchgehender Linie angegebenen ursprünglichen Steuerzeit und der in 2 mit unterbrochener Linie angegebenen äußerst verzögerten Steuerzeit.
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In diesem Fall wird der vorbestimmte äußerst verzögerte Wert CAEX_rt auf einen vorbestimmten positiven Wert gesetzt. Wenn daher die Auslassnocken-Phase CAEX von 0 aus erhöht wird, ändert sich die Ventilsteuerzeit jedes Auslassventils 5 von der ursprünglichen Steuerzeit zur äußerst verzögerten Steuerzeit, wodurch die Ventilüberschneidungszeitperiode länger wird.
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Wenn übrigens eine solche Ventilüberschneidungszeitperiode vorliegt, wie oben beschrieben, kommt es, wie nachfolgend beschrieben, zu einem Phänomen, worin verbrannte Gase vorübergehend aus dem Zylinder 3a hinaus in einen Auslasskanal 9 fließen und danach wieder in den Zylinder 3a zurückfließen, oder einem Phänomen, worin verbrannte Gase vorübergehend durch den Zylinder 3a in einen Einlasskanal 8 fließen und danach wieder in den Zylinder 3a zurückfließen. In der folgenden Beschreibung werden diese verbrannten Gase, die vorübergehend aus dem Zylinder 3a in den Auslasskanal 9 und danach schließlich in den Zylinder 3a, vor Beendigung der Ventilüberschneidungszeitperiode, zurückfließen, wie oben beschrieben, als „Rückblasgase” bezeichnet, und die Menge der Rückblasgase wird als „Rückblasgasmenge” bezeichnet.
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Ferner ist der Motor 3 mit Zündkerzen 6, Kraftstoffeinspritzventilen 7 und einem Kurbelwinkelsensor 30 versehen. Die Zündkerzen 6 und die Kraftstoffeinspritzventile 7 sind für die jeweiligen Zylinder 3a vorgesehen (von denen jeweils nur eines gezeigt ist). Die Kraftstoffeinspritzventile 7 sind in einem Einlasskrümmer angebracht, so dass Kraftstoff in die jeweiligen Einlassöffnungen der jeweiligen Zylinder 3a eingespritzt wird. Sowohl die Zündkerzen 6 als auch die Kraftstoffeinspritzventile 7 sind mit der ECU 2 elektrisch verbunden, und eine Kraftstoffeinspritzmenge und eine Kraftstoffeinspritzzeit des von jedem Kraftstoffeinspritzventil 7 eingespritzten Kraftstoffs und eine Zündzeit, bei der ein Gemisch von jeder Zündkerze 6 gezündet wird, werden von der ECU 2 gesteuert/geregelt. Das heißt, die Kraftstoffeinspritzsteuerung und die Zündzeitsteuerung werden von der ECU 2 ausgeführt.
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Der Kurbelwinkelsensor 30 liefert ein CRK-Signal und ein OT-Signal, die beide Pulssignale sind, einhergehend mit der Drehung der Kurbelwelle 3c zur ECU 2. Jeder Puls des CRK-Signals wird immer dann erzeugt, wenn sich die Kurbelwelle 3c um einen vorbestimmten Kurbelwinkel (zum Beispiel 1°) dreht. Die ECU 2 berechnet eine Drehzahl NE des Motors 3 (nachfolgend als „Motordrehzahl NE” bezeichnet) basierend auf dem CRK-Signal. Ferner gibt das OT-Signal an, dass sich der Kolben 3b in jedem der Zylinder 3a in einer vorbestimmten Kurbelwinkelposition kurz vor OT des Einlasstakts befindet, und ein Puls wird immer dann ausgegeben, wenn sich die Kurbelwelle um 180° dreht, im Falle des Vierzylinder-Motors 3 der vorliegenden Ausführung. Übrigens entspricht in der vorliegenden Ausführung der Kurbelwinkelsensor 30 dem Einlassnocken-Phasenparameter-Herleitungsmittel und dem Motordrehzahl-Herleitungsmittel.
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Andererseits sind ein Luftströmungssensor 31, ein Einlassdrucksensor 32, ein Einlasslufttemperatursensor 33, ein Abgasdrucksensor 34, ein Abgastemperatursensor 35, ein Einlassnockenwinkelsensor 36 und ein Auslassnockenwinkelsensor 37 mit der ECU 2 elektrisch verbunden. Der Luftströmungssensor 31 erfasst die Strömungsrate von Frischluft, die durch den Einlasskanal 8 fließt, und liefert zur ECU 2 ein Signal, das die erfasste Frischluftströmungsrate angibt. Die ECU 2 berechnet eine Einlassluftmenge GAIR basierend auf dem Erfassungssignal von dem Luftströmungssensor 31.
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Der Einlassdrucksensor 32 erfasst einen Druck Pin innerhalb des Einlasskanals 8 (nachfolgend als „Einlassdruck Pin” bezeichnet), und liefert zur ECU ein Signal, das den erfassten Einlassdruck Pin angibt. Der Einlassdruck Pin wird als Absolutdruck erfasst. Ferner erfasst der Einlasslufttemperatursensor 33 eine Temperatur Tin von Luft innerhalb des Einlasskanals 8 (nachfolgend als „Einlasslufttemperatur Tin” bezeichnet) und liefert zur ECU 2 ein Signal, das die erfasste Einlasslufttemperatur Tin angibt. Die Einlasslufttemperatur Tin wird als absolute Temperatur erfasst.
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Andererseits erfasst der Abgasdrucksensor 34 einen Druck Pex innerhalb des Auslasskanals 9 (nachfolgend als „Auslassdruck Pex” bezeichnet), und liefert der ECU 2 ein Signal, das den erfassten Abgasdruck Pex angibt. Der Abgasdruck Pex wird als absoluter Druck erfasst. Übrigens entspricht in der vorliegenden Ausführung der Abgasdrucksensor 34 dem Minimaler-Abgasdruck-Herleitungsmittel. Ferner erfasst der Abgastemperatursensor 35 eine Temperatur Tex von Abgasen, die durch den Auslasskanal 9 fließen (nachfolgend als „Abgastemperatur Tex” bezeichnet) und liefert der ECU 2 ein Signal, das die erfasste Abgastemperatur Tex angibt. Die Abgastemperatur Tex wird als absolute Temperatur erfasst.
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Ferner ist der Einlassnockenwinkelsensor 36 an einem von dem variablen Einlassnocken-Phasenmechanismus 12 entfernten Endseite der Einlassnockenwelle 11 angeordnet und liefert einhergehend mit der Drehung der Einlassnockenwelle 11 immer dann, wenn sich die Einlassnockenwelle 11 um einen vorbestimmten Nockenwinkel (zum Beispiel 1°) dreht, ein Einlassnockensignal, das ein Pulssignal ist, zur ECU 2. Die ECU 2 berechnet die Einlassnocken-Phase CAIN basierend auf dem Einlassnockensignal und dem oben erwähnten CRK-Signal. Übrigens entspricht in der vorliegenden Ausführung der Einlassnockenwinkelsensor 36 dem Einlassnocken-Phasenparameter-Herleitungsmittel, und die Einlassnocken-Phase CAIN entspricht einem Einlassnocken-Phasenparameter.
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Ferner ist der Auslassnockenwinkelsensor 37 an einer von dem variablen Auslassnocken-Phasenmechanismus 22 entfernten Endseite der Auslassnockenwelle 21 angeordnet und liefert, einhergehend mit der Drehung der Auslassnockenwelle 21, wenn immer sich die Auslassnockenwelle 21 um einen vorbestimmten Nockenwinkel (zum Beispiel 1°) dreht, ein Auslassnockensignal, das ein Pulssignal ist, zur ECU 2. Die ECU 2 berechnet die Auslassnocken-Phase CAEX basierend auf dem Auslassnockensignal und dem oben erwähnten CRK-Signal.
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Die ECU 2 ist durch einen Mikrocomputer realisiert, der eine CPU, ein RAM, ein ROM und eine I/O-Schnittstelle aufweist (von denen keine spezifisch gezeigt sind). Ferner führt die ECU 2 einen Prozess zur Berechnung einer inneren AGR-Menge aus, basierend auf den Erfassungssignalen von den oben erwähnten Sensoren 30 bis 37, wie nachfolgend beschrieben, und steuert/regelt den Betrieb der Zündkerzen 6, der Kraftstoffeinspritzventile 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 Zylinderinnenvolumen-Berechnungsmittel, dem Innere-AGR-Menge-Berechnungsmittel, dem Restgasmengen-Berechnungsmittel, dem Minimaler-Abgasdruck-Herleitungsmittel, dem Rückblasgasmengen-Berechnungsmittel, dem Einlassphasenparameter-Herleitungsmittel und dem Motordrehzahl-Herleitungsmittel.
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Nachfolgend wird die funktionelle Konfiguration der Innere-AGR-Menge-Berechnungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführung in Bezug auf 3 beschrieben. Wie in 3 gezeigt, umfasst die Innere-AGR-Menge-Berechnungsvorrichtung 1 einen Zylinderinnenvolumen-Berechnungsabschnitt 40, einen Durchschnittlicher-Abgasdruck-Berechnungsabschnitt 41, einen Restgasmengen-Berechnungsabschnitt 42, einen Addierer 43, einen Rückblasgasmengen-Berechnungsabschnitt 50, die alle durch die ECU 2 realisiert sind.
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Der Zylinderinnenvolumen-Berechnungsabschnitt 40 (Zylinderinnenvolumen-Berechnungsmittel) berechnet ein Zylinderinnenvolumen Vcylivc durch Absuchen eines nicht gezeigten Kennfelds gemäß der Motordrehzahl NE und der Einlassnocken-Phase CAIN. Das Zylinderinnenvolumen Vcylivc stellt das Gasvolumen in jedem Zylinder 3a zu einer Zeit dar, zu der das Rückblasen von Abgasen von dem Auslasskanal 9 in den Zylinder 3 beim Öffnen eines zugeordneten der Einlassventile 4 während der Ventilüberschneidungszeitperiode stattfindet, das heißt, zu einer Rückblasereigniszeit. Der Grund, warum das Zylinderinnenvolumen Vcylivc durch das oben beschriebene Verfahren berechnet wird, wird nachfolgend beschrieben.
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Ferner berechnet der Durchschnittlicher-Abgasdruck-Berechnungsabschnitt 41 einen durchschnittlichen Abgasdruck PexAve, wie nachfolgend beschrieben. Insbesondere wird der durchschnittliche Abgasdruck PexAve berechnet durch Abtasten des Abgasdrucks Pex synchron mit Erzeugung des OT-Signals, und Durchführen eines gleitenden Mittelwertprozesses von abgetasteten Werten des Abgasdrucks Pex pro einem Verbrennungszyklus.
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Ferner berechnet der Restgasmengen-Berechnungsabschnitt 42 (Innere-AGR-Menge-Berechnungsmittel, Restgasmengen-Berechnungsmittel) eine Restgasmenge Gegrd durch die folgende Gleichung (1): Gegrd = PexAve·Vcylivc / Re·Tex (1)
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Diese Gleichung 1 entspricht der Gaszustandsgleichung, wobei Re eine Gaskonstante repräsentiert. Die Restgasmenge Gegrd entspricht der Menge von verbrannten Gasen, die während des Rückblasereignisses in dem Zylinder 3a zurückbleiben.
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Ferner berechnet der Rückblasgasmengen-Berechnungsabschnitt 50 (Innere-AGR-Menge-Berechnungsmittel, Rückblasgasmengen-Berechnungsmittel) eine Rückblasgasmenge GegrRV anhand verschiedener Parameter, wie etwa dem durchschnittlichen Abgasdruck PexAve und der Abgastemperatur Tex durch ein nachfolgend beschriebenes Verfahren.
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Dann berechnet der Addierer 43 (Innere-AGR-Menge-Berechnungsmittel) eine innere AGR-Menge Gegr_int durch die folgende Gleichung (2): Gegr_int = Gegrd + GegrRV (2)
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Wie mit der oben erwähnten Gleichung (2) ausgedrückt, berechnet die Innere-AGR-Menge-Berechnungsvorrichtung 1 die innere AGR-Menge Gegr_int als Summe der Restgasmenge Gegrd und der Rückblasgasmenge GegrRV.
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Als nächstes wird der Rückblasgasmengen-Berechnungsabschnitt 50 in Bezug auf 4 beschrieben. Wie in 4 gezeigt, umfasst das Rückblasgasmengen-Berechnungsmittel 50 einen Angefordertes-Drehmoment-Berechnungsabschnitt 51, einen Amplituden-Berechnungsabschnitt 52, einen Subtraktor 53, einen Überschneidungswinkel-Berechnungsabschnitt 54, einen Basis-Rückblasgasmengen-Berechnungsabschnitt 55, einen Korrekturterm-Berechnungsabschnitt 56 sowie einen Addierer 57.
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Zunächst berechnet der Angefordertes-Drehmoment-Berechnungsabschnitt 51 ein angefordertes Drehmoment TRQ durch Absuchen eines nicht gezeigten Kennfelds gemäß der Motordrehzahl NE und der Einlassluftmenge GAIR.
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Als nächstes berechnet der Amplituden-Berechnungsabschnitt 52 eine Amplitude ΔPex durch Absuchen eines nicht gezeigten Kennfelds gemäß dem angeforderten Drehmoment TRQ und der Motordrehzahl NE.
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Dann berechnet der Subtraktor 53 einen minimalen Abgasdruck PexMIN (erster Abgasdruckparameter) durch die folgende Gleichung (3). Der minimale Abgasdruck PexMIN entspricht einem Wert, der durch Schätzen des Minimalwerts des Abgasdrucks Pex während der Ventilüberschneidungszeitperiode hergeleitet wird. PexMIN = PexAve – ΔPex (3)
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Andererseits berechnet der Überschneidungswinkel-Berechnungsabschnitt 54 einen Überschneidungswinkel OVL durch die folgende Gleichung (4): OVL = CAIN + CAEX (4)
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Ferner berechnet der Basis-Rückblasgasmengen-Berechnungsabschnitt 55 eine Basis-Rückblasgasmenge GegrRV_Base anhand der folgenden Gleichungen (5) bis (7). Die Basis-Rückblasgasmenge GegrRV_Base entspricht einer Rückblasgasmenge, die man erhält, wenn CAIN = CAEX gilt.
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In der oben erwähnten Gleichung (5) repräsentiert CdA einen Funktionswert entsprechend dem Produkt einer effektiven Öffnungsfläche und eines Strömungsratenkoeffizienten. Der Funktionswert CdA wird spezifisch berechnet durch Absuchen eines in 5 gezeigten Kennfelds gemäß dem Überschneidungswinkel OVL. Ferner repräsentiert in Gleichung (5) Ψ eine Strömungsratenfunktion, welche durch die Gleichungen (6) und (7) berechnet wird. Ferner repräsentiert in den Gleichungen (6) und (7) κ ein spezifisches Wärmeverhältnis.
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Wie durch die oben beschriebenen Gleichungen (5) bis (7) ausgedrückt, wird in der vorliegenden Ausführung die Basis-Rückblasgasmenge GegrRV_Base anhand des minimalen Abgasdrucks PexMIN berechnet. Wie nämlich in der
DE 10 2013 212 988 A1 vom vorliegenden Anmelder offenbart, wird nämlich bei der Berechnung der Rückblasgasmenge, wenn die Ventilüberschneidungszeitperiode lang ist oder wenn die Betriebslast des Motors
3 hoch ist, die Berechnungsgenauigkeit der Rückblasgasmenge durch Verwendung des minimalen Abgasdrucks PexMIN verbessert, welcher der Minimalwert des Drucks innerhalb des Abgaskanals
9 während der Ventilüberschneidungszeitperiode ist.
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Übrigens werden die oben beschriebenen Gleichungen (5) bis (7) aus einer Düsengleichung hergeleitet, unter Berücksichtigung von Rückblasgasen (das heißt verbrannten Gasen) als adiabatischer Fluss von komprimierbarem Fluid, unter gleichzeitiger Berücksichtigung eines Wegs, durch den die Rückblasgase fließen, als Düse. Ein Verfahren zum Herleiten der Gleichungen (5) bis (7) ist das gleiche wie jenes, das in der
JP 2011-140895 A vom vorliegenden Anmelder beschrieben ist, und daher wird deren Beschreibung weggelassen.
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Der Korrekturterm-Berechnungsabschnitt 56 berechnet einen Korrekturterm dGegr_OVL, wie nachfolgend beschrieben wird. Zuerst berechnet der Korrekturterm-Berechnungsabschnitt 56 einen Korrekturkoeffizienten KGegr durch Absuchen eines nicht gezeigten Kennfelds gemäß dem Überschneidungswinkel OVL und dem angeforderten Drehmoment TRQ. Ferner berechnet der Korrekturterm-Berechnungsabschnitt 56 eine Überschneidungsmittelposition OVL_Center basierend auf der Auslassnocken-Phase CAEX und der Einlassnocken-Phase CAIN. Die Überschneidungsmittelposition OVL_Center entspricht einer Kurbelwinkelposition in der Mitte zwischen dem Startpunkt und dem Endpunkt der Ventilüberschneidungszeitperiode. Der Korrekturterm dGegr_OVL wird berechnet durch Multiplizieren der Überschneidungsmittelposition OVL_Center mit dem Korrekturkoeffizienten KGegr.
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Schließlich berechnet dann der erste Addierer 50 die Rückblasgasmenge GegrRV durch die folgende Gleichung (8): GegrRV = GegrRV_Base + dGegr_OVL (8)
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Wie oben beschrieben, wird die Rückblasgasmenge GegrRV durch Korrigieren der Basis-Rückblasgasmenge GegrRV_Base unter Verwendung des Korrekturterms dGegr_OVL berechnet.
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Nun folgt eine Beschreibung zu dem Grund und dem Gesichtspunkt zur Berechnung des Zylinderinnenvolumens Vcylivc gemäß der Motordrehzahl NE und der Einlassnocken-Phase CAIN, wie oben beschrieben. Zuerst wird die Beziehung zwischen der Einlassnocken-Phase CAIN und dem Zylinderinnenvolumen Vcylivc in Bezug auf die 6 bis 8 beschrieben. Die 6 und 7 zeigen jeweilige Messergebnisse einer Einlassströmungsrate und einer Auslassströmungsrate. 6 zeigt die Messergebnisse der Einlassströmungsrate und der Auslassströmungsrate, wenn die Einlassnocken-Phase CAIN auf 0 gesetzt ist, in einem Fall, wo die Motordrehzahl NE auf einem vorbestimmten Wert NE1 und die Auslassnocken-Phase CAEX auf 0 gehalten wird.
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7 zeigt die Messergebnisse der Einlassströmungsrate und der Auslassströmungsrate, wenn die Einlassnocken-Phase CAIN auf einen vorbestimmten Wert CAIN_ref gesetzt ist, in einem Fall, wo die Motordrehzahl NE und die Auslassnocken-Phase CAEX jeweils auf den gleichen Werten gehalten werden, wie sie in 6 gezeigt sind. Der vorbestimmte Wert CAIN_ref repräsentiert einen Wert, der 0 < CAIN_ref < CAEX_rt erfüllt. Ferner, werden im Falle der 6 und 7 die Werte der Einlassströmungsrate und der Auslassströmungsrate durch positive Werte repräsentiert, wenn die Rückblasgase von dem Einlasskanal zum Auslasskanal fließen, werden aber umgekehrt, wenn die Rückblasgase vom Auslasskanal zum Einlasskanal fließen, durch negative Werte repräsentiert. Dies gilt auch für die 9 und 10, auf die nachfolgend Bezug genommen wird.
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Zunächst beginnt, im Ergebnis der Messung in 6, das Einlassventil 4 zu einer Zeit zu öffnen, wenn der Kurbelwinkel eine um einen vorbestimmten Wert weiter vorverlagerte Position als den oberen Auslasstotpunkt erreicht hat. Hierbei ist der Hub des Auslassventils 5 größer als jener des Einlassventils 4, und der Kolben 3b geht hoch, und daher fließen verbrannte Gase vom Zylinder 3a in den Auslasskanal 9, wodurch die Auslassströmungsrate einen positiven Wert hat. In diesem Fall entspricht die kreuzschraffierte Fläche in 6 einem Bereich, wo der Ausstrom von verbrannten Gasen in den Auslasskanal 9 stattfindet. Wenn einhergehend mit der Drehung der Kurbelwelle 3c der Kolben 3b den oberen Auslasstotpunkt durchläuft, wird der Hub des Auslassventils 5 angenähert gleich dem Hub des Einlassventils 4 in einer etwas weiter vorverlagerten Steuerzeit als der obere Auslasstotpunkt, und die Abgasströmungsrate wird vorübergehend gleich 0, wonach das Rückblasen der Abgase aus dem Auslasskanal stattfindet, wodurch die Abgasströmungsrate einen negativen Wert einnimmt. Das heißt, eine etwas weiter vorverlagerte Steuerzeit als der obere Auslasstotpunkt wird zur Rückblasereigniszeit.
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In den Messergebnissen in 7 ist die Rückblasereigniszeit weiter vorverlagert, im Vergleich zum Messergebnis in 6. Da insbesondere die Einlassnocken-Phase CAIN zunimmt, wodurch die Ventilöffnungszeit des Einlassventils 4 vorverlagert wird, wird die Rückblasereigniszeit weiter vorverlagert. Zusätzlich hierzu versteht es sich, dass der Hub des Einlassventils 4 zur Rückblasereigniszeit in 7 größer ist als in 6. Aufgrund dieser Änderung der Rückblasereigniszeit und einer Änderung des Hubs des Einlassventils 4 zur Rückblasereigniszeit, welche durch die Änderung der Einlassnocken-Phase CAIN verursacht wird, wie oben beschrieben, wird die Beziehung zwischen der Einlassnocken-Phase CAIN und dem Zylinderinnenvolumen Vcylivc so wie in 8 gezeigt.
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Als nächstes wird die Beziehung zwischen der Motordrehzahl NE und dem Zylinderinnenvolumen Vcylivc in Bezug auf die 9 bis 11 beschrieben. 9 zeigt Messergebnisse der Einlassströmungsrate und der Auslassströmungsrate, wenn die Motordrehzahl NE auf den vorbestimmten Wert NE1 gesetzt ist, in einem Fall, wo sowohl die Einlassnocken-Phase CAIN als auch die Auslassnocken-Phase CAEX auf einem vorbestimmten Wert CA_ref gehalten werden. 10 zeigt Messergebnisse der Einlassströmungsrate und der Auslassströmungsrate, wenn die Motordrehzahl NE auf einen vorbestimmten Wert NE2 gesetzt wird, der größer als der vorbestimmte Wert NE1 ist, in einem Fall, wo sowohl die Einlassnocken-Phase CAIN als auch die Auslassnocken-Phase CAEX auf dem gleichen Wert gehalten werden, wie er in 9 gezeigt ist.
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Aus dem Vergleich zwischen den 9 und 10 wird klar verständlich, dass die Rückblasereigniszeit in den Messergebnissen in 10 weiter verzögert ist als bei den Messergebnissen in 9, und der Hub des Einlassventils 4 bei der Rückblasereigniszeit in 10 größer ist als in 9. Aufgrund dieser Änderung der Rückblasereigniszeit und der Änderung des Hubs des Einlassventils 4 während der Rückblasereigniszeit, die durch die Änderung der Motordrehzahl NE verursacht werden, wie oben beschrieben, wird die Beziehung zwischen der Motordrehzahl NE und dem Zylinderinnenvolumen Vcylivc so, wie in 11 gezeigt.
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Wie oben beschrieben, ist das Zylinderinnenvolumen Vcylivc zur Rückblasereigniszeit stark mit der Motordrehzahl NE und der Einlassnocken-Phase CAIN korreliert, und ändert sich mit Änderungen in diesen Parametern. Um daher das Zylinderinnenvolumen Vcylivc genau zu berechnen, wird in der vorliegenden Ausführung das Zylinderinnenvolumen Vcylivc durch Absuchen eines Kennfelds berechnet, das basierend auf der Motordrehzahl NE und der Einlassnocken-Phase CAIN gesetzt ist, wie oben erwähnt.
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Als nächstes wird die Genauigkeit des Berechnungsergebnisses der inneren AGR-Menge Gegr_int durch Innere-AGR-Menge-Berechnungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführung in Bezug auf 12 erläutert. In 12 repräsentieren die mit durchgehenden Kreisen angegebenen Daten die Beziehung zwischen den Rechenfehlern in der inneren AGR-Menge Gegr_int, die durch die Innere-AGR-Menge-Berechnungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführung berechnet ist (nachfolgend als „Rechenfehler der vorliegenden Erfindung” bezeichnet), und ein mit jedem durchgehenden Kreis angegebener Rechenfehler entspricht einem Wert, der durch Subtrahieren eines gemessenen Werts von einem berechneten Wert Gegr_int der inneren AGR-Menge erhalten wird. Ferner bezeichnen zum Vergleich die mit vollen Quadraten angegebenen Daten Rechenfehler in der inneren AGR-Menge in einem Vergleichsbeispiel, das durch Subtrahieren eines gemessenen Werts von einem Berechnungsergebnis der inneren AGR-Menge erhalten wird, worin das Zylinderinnenvolumen, das zur Berechnung der Restgasmenge Gegrd verwendet wird, auf einen Wert gesetzt wird, der bei der Ventilöffnungszeit des Einlassventils 4 angenommen wird.
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Obwohl, wie in 12 gezeigt, der Rechenfehler in der vorliegenden Erfindung in der Nähe von 0 gehalten wird, hat der Rechenfehler im Vergleichsbeispiel einen positiveren Wert als der Rechenfehler in der vorliegenden Erfindung, und es versteht sich, dass die Berechnungsgenauigkeit der inneren AGR-Menge Gegr_int durch das Verfahren der Berechnung der inneren AGR-Menge gemäß der vorliegenden Ausführung verbessert wird. Dies ist so, weil im Falle des im Vergleichsbeispiel angewendeten Verfahrens, wie oben beschrieben, die Menge der verbrannten Gase, die vor dem Rückblasereignis von Abgasen in den Auslasskanal 9 hinaus fließt, in dem Berechnungsergebnis der inneren AGR-Menge enthalten ist, und daher das Berechnungsergebnis der inneren AGR-Menge einen größeren Wert als der tatsächliche Wert hat.
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Wie zuvor beschrieben wird gemäß der Innere-AGR-Menge-Berechnungsvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführung das Zylinderinnenvolumen Vcylivc gemäß der Motordrehzahl NE und der Einlassnocken-Phase CAIN berechnet; die Restgasmenge Gegrd wird gemäß dem Zylinderinnenvolumen Vcylivc berechnet; die Rückblasgasmenge GegrRV wird gemäß dem minimalen Abgasdruck PexMIN berechnet; und die innere AGR-Menge Gegr_int wird durch Addieren der Rückblasgasmenge GegrRV zum Zylinderinnenvolumen Vcylivc berechnet.
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In diesem Fall ist, wie oben beschrieben, das Zylinderinnenvolumen Vcylivc eng zur Einlassnocken-Phase CAIN und Motordrehzahl NE korreliert, so dass es durch Berechnung des Zylinderinnenvolumens Vcylivc gemäß der Einlassnocken-Phase CAIN und der Motordrehzahl NE möglich ist, das Zylinderinnenvolumen Vcylivc genau zu berechnen.
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Ferner wird während der Ventilüberschneidungszeitperiode das Zylinderinnenvolumen Vcylivc berechnet als Wert, der zu einer Zeit erhalten wird, zu der das Rückblasen von Abgasen in den Auslasskanal
9 in den Zylinder
3a beim Öffnen des Einlassventils
4 stattfindet, das heißt zur Rückblasereigniszeit, und daher ist es im Unterschied zu dem Verfahren, das in der
JP 2004-251182 A offenbart ist, möglich, die Restgasmenge Gegrd als einen Wert zu berechnen, der die Menge von verbrannten Gasen ausschließt, die vor dem Auftreten des Rückblasens von Abgasen nach Öffnen des Einlassventils
4 in den Auslasskanal
9 hinaus fließen. Dies macht es möglich, die Berechnungsgenauigkeit der inneren AGR-Menge Gegr_int zu verbessern.
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Ferner hat der vorliegende Anmelder experimentell bestätigt, dass in dem Motor 3, der zum Ändern der Ventilüberschneidungszeitperiode in der Lage ist, wenn die Rückblasgasmenge GegrRV berechnet wird, und die Ventilüberschneidungszeitperiode lang ist oder die Betriebslast des Motors 3 hoch ist, die Berechnungsgenauigkeit der Rückblasgasmenge GegrRV verbessert wird, indem der Minimalwert des Drucks innerhalb des Auslasskanals 9 während der Ventilüberschneidungszeitperiode verwendet wird. Daher ist es möglich, die Berechnungsgenauigkeit der Rückblasgasmenge GegrRV durch das oben beschriebene Berechnungsverfahren zu verbessern. Ferner wird die innere AGR-Menge Gegr_int berechnet, indem die wie oben beschrieben genau berechnete Rückblasgasmenge GegrRV zur Restgasmenge Gegrd addiert wird, und daher ist es möglich, die innere AGR-Menge dann genau zu berechnen, wenn die Ventilüberschneidungszeitperiode lang ist, oder auch dann, wenn die Betriebslast des Motors 3 hoch ist, wodurch es wiederum möglich gemacht wird, die Berechnungsgenauigkeit der inneren AGR-Menge zu verbessern.
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Obwohl in der oben beschriebenen Ausführung als Beispiel der Motor 3, der den variablen Einlassnocken-Phasenmechanismus 12 und den variablen Auslassnocken-Phasenmechanismus 22 enthält, als Verbrennungsmotor verwendet wird, der in der Lage ist, die Ventilsteuerzeit jedes Einlassventils 4 und/oder jedes Auslassventils 5 zu verändern, ist der Motor, auf den die vorliegende Erfindung anwendbar ist, hierauf nicht beschränkt, sondern es kann jeder geeignete Motor verwendet werden, insofern er die Ventilsteuerzeit des Einlassventils und/oder jedes Auslassventils verändern kann. Zum Beispiel kann als Motor ein solcher Verbrennungsmotor verwendet werden, der entweder den variablen Einlassnocken-Phasenmechanismus 12 oder den variablen Auslassnocken-Phasenmechanismus 22 enthält, oder ein Verbrennungsmotor, der die Ventilsteuerzeit jedes Einlassventils 4 und/oder jedes Auslassventils 5 mit einem anderen Mechanismus als dem variablen Einlassnocken-Phasenmechanismus 12 und dem variablen Auslassnocken-Phasenmechanismus 22 verändert. Zum Beispiel könnte als Mechanismus zum Verändern der Nockenphase ein variabler Nockenphasenmechanismus verwendet werden, der durch Kombination eines Elektromotors und eines Getriebemechanismus gebildet ist, ein elektromagnetischer Ventilbetätigungsmechanismus, der ein von einem Elektromagneten betätigtes Ventilelement aufweist, oder ein Ventilsteuerzeit-Veränderungsmechanismus zum mechanischen Verändern der Ventilsteuerzeit mittels eines dreidimensionalen Nockens.
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Obwohl ferner in der oben beschriebenen Ausführung als Beispiel die Einlassnocken-Phase CAIN als Einlassnocken-Phasenparameter verwendet wird, ist der Einlassnocken-Phasenparameter der vorliegenden Erfindung hierauf nicht beschränkt, sondern es kann jeder geeignete Einlassnocken-Phasenparameter verwendet werden, insofern er die Einlassnocken-Phase repräsentiert. Zum Beispiel könnte, als Einlassnocken-Phasenparameter, ein Wert eines Steuereingangssignals zu dem variablen Einlassnocken-Phasenmechanismus 12 verwendet werden. In diesem Fall ist es lediglich erforderlich, das Zylinderinnenvolumen Vcylivc gemäß einem Wert des Steuereingangssignals zu berechnen.
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Obwohl ferner in der oben beschriebenen Ausführung das Zylinderinnenvolumen Vcylivc als Beispiel gemäß der Einlassnocken-Phase CAIN und der Motordrehzahl NE berechnet wird, könnte das Zylinderinnenvolumen Vcylivc auch gemäß der Einlassnocken-Phase CAIN oder der Motordrehzahl NE berechnet werden.
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Obwohl ferner in der oben beschriebenen Ausführung die Innere-AGR-Menge-Berechnungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung als Beispiel am an einem Fahrzeug angebrachten Motor 3 angewendet wird, soll dies nicht einschränken, sondern kann auch auf einen Verbrennungsmotor angewendet werden, der am Boden oder anderen Industriemaschinen angebracht ist.
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Ferner versteht es sich für den Fachkundigen, dass das Vorstehend lediglich bevorzugte Ausführungen der Erfindung darstellt, und dass daran zahlreiche Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne von ihrer Idee und dem Umfang abzuweichen.
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Es wird eine Innere-AGR-Menge-Berechnungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor angegeben, die in der Lage ist, die Berechnungsgenauigkeit der inneren AGR-Menge in einem Fall zu verbessern, wo eine Ventilüberschneidungszeitperiode verändert wird. Die Innere-AGR-Menge-Berechnungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, dessen innere AGR-Menge gemäß der Ventilüberschneidungszeitperiode verändert wird, berechnet ein Zylinderinnenvolumen während einer Rückblasereigniszeit, die eine Zeit ist, in der während der Ventilüberschneidungszeitperiode Abgase von einem Auslasskanal in einen Zylinder nach Öffnen des Einlassventils zurückgeblasen werden, gemäß der Motordrehzahl und einer Einlassnocken-Phase, berechnet eine Restgasmenge gemäß dem Zylinderinnenvolumen, und berechnet die innere AGR-Menge durch Addieren einer Rückblasgasmenge zur Restgasmenge.
