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Hintergrund der Erfindung
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Erfindungsgebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschinen-EGR-Flussraten-Schätzvorrichtung und eine Verbrennungskraftmaschinen-Steuervorrichtung, die mit der EGR-Flussraten-Schätzvorrichtung bereitgestellt ist.
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Beschreibung des Stands der Technik
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Um eine Verbrennungskraftmaschine geeignet zu steuern, ist es wichtig, die Luftmenge genau zu berechnen, die in einem Zylinder aufgenommen wird, und eine Kraftstoffsteuerung und eine Zündzeitpunktsteuerung in Übereinstimmung mit der Luftmenge durchzuführen, die in den Zylinder aufgenommen wird. Als Verfahren zum Messen der Luftmenge, die in einen Zylinder einer Verbrennungskraftmaschine aufgenommen wird, existieren zwei Arten von Verfahren, d.h., ein Verfahren (im Folgenden als ein AFS-Verfahren bezeichnet), bei dem eine Air-Flussrate durch einen Luftfluss-Sensor (im Folgenden als ein AFS (engl. Air Flow Sensor) bezeichnet) gemessen wird, der an der Stromaufwärts-Seite des Drosselventils in einem Ansaugrohr einer Verbrennungskraftmaschine bereitgestellt ist, sowie ein Verfahren (das als ein S/D-(engl. Speed Density)Verfahren bezeichnet wird), wobei ein Ansaugkrümmer-Drucksensor zum Messen des inneren Drucks eines Ansaugkrümmers als generischer Name eines Ansaugrohrs mit einem Druckausgleichsbehälter bereitgestellt ist, das sich an der Stromabwärts-Seite des Drosselventils in einem Ansaugrohr befindet, und wobei die Flussrate von in einem Zylinder aufgenommener Luft auf Grundlage des Ansaugkrümmerdrucks, gemessen durch den Ansaugkrümmer-Drucksensor, und die Rotationsgeschwindigkeit der Verbrennungskraftmaschine geschätzt wird. Darüber hinaus gibt es auch ein Verfahren, bei dem diese Sensoren gleichzeitig bereitgestellt sind und die oben stehenden Verfahren mit dem Ansteuerzustand der Verbrennungskraftmaschine geschaltet werden, und ein Verfahren, wobei es sich um ein AFS-Verfahren handelt, jedoch einen gemessenen Ansaugkrümmerdruck verwendet.
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Wenn bezüglich einer Kraftstoff-Steuerung in einer Verbrennungskraftmaschine eine Feedback-Steuerung derart durchgeführt werden kann, dass primär ein Kraftstoff eingespritzt wird, wobei die diesbezügliche Größe ein gewünschtes Luft-Kraftstoff-Verhältnis für eine Zylinder-Ansaugluft-Flussrate bewirkt, kann eine nahezu exzellente Steuerbarkeit erhalten werden; es muss jedoch eine Zündzeitpunktsteuerung bei einem vorauslaufenden Zündwinkel durchgeführt werden, der eine maximale Ausgabe (im Folgenden als MBT (engl. Minimum Spark Advance for Best Torque) bezeichnet) gemäß nicht nur der Rotationsgeschwindigkeit der Verbrennungskraftmaschine und der Zylinder-Ansaugluft-Flussrate sondern auch bezüglich anderer Faktoren bewirkt, wie zum Beispiel die Temperatur der Kraftstoffmaschine ob oder ob nicht ein Klopfen aufgetreten ist, der Kraftstoffeigenschaft und der EGR-(engl. Exhaust Gas Recirculation)Rate (dem Verhältnis der EGR-Flussrate zu der Ansaugluft-Flussrate). Unter den oben stehenden Faktoren, die Effekte für das MBT bereitstellen, kann zum Beispiel die Temperatur einer Verbrennungskraftmaschine und ob oder ob nicht ein Klopfen aufgetreten ist, durch einen Kraftmaschinen-Kühlmitteltemperatur-Sensor bzw. einen Klopf-Sensor erfasst werden; bezüglich der Kraftstoffeigenschaft kann bestimmt werden, ob der Kraftstoff reguläres Benzin oder ein Benzin mit einer hohen Oktanzahl ist, auf Grundlage, ob oder ob nicht ein Klopfen aufgetreten ist.
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Bezüglich des EGR-Verhältnisses gibt es unterdessen zwei Verfahren, d.h., ein Verfahren (im Folgenden als eine externe EGR bezeichnet), wobei ein EGR-Ventil in einem EGR-Weg bereitgestellt ist, der das Abgasrohr mit dem Ansaugrohr der Verbrennungskraftmaschine verbindet, und die EGR-Größe auf Grundlage des Öffnungsgrads des EGR-Ventils gesteuert wird, sowie ein Verfahren (als interne EGR bezeichnet), wobei ein variabler Ventilzeitsteuermechanismus (im Folgenden als VVT (engl. Variable Valve Timing) bezeichnet), der die Öffnungs-/Schließzeitpunkte eines Einlass- bzw. Ansaug-Ventils und eines Abgas-Ventils variabel macht, bereitgestellt ist, und in Abhängigkeit von dem Öffnungs-/Schließzeitpunkt des VVT eine Überlappungsperiode, in der das Ansaug-Ventil und das Abgas-Ventil gleichzeitig geöffnet sind, geändert wird, so dass die EGR-Größe gesteuert wird, die durch ein Verbleiben von Abgas in dem Zylinder verursacht wird; in einigen Fällen werden beide Verfahren gleichzeitig verwendet. In dem externen EGR-Steuerverfahren kann das EGR-Verhältnis approximativ aus dem Öffnungsgrad des EGR-Ventils, des Abgasdrucks und dem inneren Ansaugrohr-Druck berechnet werden.
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In der folgenden Erläuterung bezeichnet eine EGR und ein EGR-Verhältnis, wenn in dieser Art und Weise ausgedrückt, eine externe EGR bzw. ein externes EGR-Verhältnis. Das externe EGR-Verhältnis bezeichnet das Verhältnis der externen EGR-Flussrate zu der Ansaugluft-Flussrate, und das interne EGR-Verhältnis bezeichnet das Verhältnis der internen EGR-Flussrate zu der Ansaugluft-Flussrate.
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Zur weiteren Reduzierung der Kraftstoffkosten und zur weiteren Erhöhung der Ausgabe wurde in den letzten Jahren im Allgemeinen eine Verbrennungskraftmaschine mit einem externen EGR-Verfahren oder eine Verbrennungskraftmaschine mit einem VVT für ein Ansaug-Ventil und ein Abgas-Ventil (im Folgenden als Ansaug-/Abgas-VVT bezeichnet) verwendet, wobei die über den Ansaugkrümmer in den Zylinder aufgenommene Luftmenge im Wesentlichen sich in Abhängigkeit von dem Öffnungsgrad oder der Ventilzeitsteuerung des EGR-Ventils ändert; außer wenn der Effekt des EGR-Ventil-Öffnungsgrads oder der Effekt der Ventilzeitsteuerung des EGR-Ventils, bestimmt durch den Ansaug-/Abgas-VVT berücksichtigt wird, wird daher die Genauigkeit der Berechnung der Luftmenge, die in den Zylinder aufgenommen wird, in dem gesamten Ansteuerbereich, einschließlich dem stabilen und dem transienten Modus, stark verschlechtert, insbesondere in einem S/D-Verfahren. Wenn der Öffnungsgrad oder die Ventilzeitsteuerung des EGR-Ventils geändert wird, wird daher die Antwort verzögert, wobei die Tatsache, dass während des transienten Ansteuerns der geänderte Öffnungsgrad oder die Ventil-Zeitsteuerung des EGR-Ventils nicht mit dem Öffnungsgrad oder der Ventil-Zeitsteuerung des EGR-Ventils übereinstimmt, die während des stabilen bzw. gleichbleibenden Ansteuerns eingestellt wurde, bewirkt, dass die Genauigkeit der Berechnung der Luftflussrate stark verschlechtert wird.
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In den vergangenen Jahren wird eine Verbrennungskraftmaschine gewöhnlich unter Verwendung des Ausgangsdrehmoments als ein Index der Verbrennungskraftmaschine gesteuert; selbst dann, wenn das Ausgangsdrehmoment geschätzt wird, ändert sich die thermische Effizienz gemäß der Zylinder-Ansaugluft-Flussrate und dem EGR-Verhältnis. Zur Berechnung des oben stehenden MBT und ferner zum Schätzen des Drehmoments und der thermischen Effizienz ist es folglich erforderlich, die Zylinder-Ansaugluft-Flussrate und das EGR-Verhältnis genau zu berechnen. Um das EGR-Verhältnis zu erhalten, ist es erforderlich, die EGR-Flussrate genau zu berechnen.
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Als ein Verfahren zum Berechnen einer EGR-Flussrate und einem EGR-Verhältnis wurde bis zum jetzigen Zeitpunkt das Verfahren vorgeschlagen, das in Patentdokument 1 offenbart ist. Patentdokument 1 offenbart ein Verfahren, bei dem die EGR-Flussrate auf Grundlage einer Abgasgröße berechnet wird, die aus der Öffnungsfläche eines EGR-Ventils erhalten wird, sowie einer Abgasmenge, die aus einem Öffnungsflächen-Anweisungswert für das EGR-Ventil erhalten wird, und das EGR-Verhältnis wird dann geschätzt. Das im Patentdokument 1 offenbarte Verfahren ermöglicht, dass mit einer einfachen Konfiguration eine EGR-Flussrate unter Verwendung einer vorab bereitgestellten „Charakteristik des EGR-Ventil-Öffnungsgrads zur Flussrate“ und der Öffnungsfläche eines EGR-Ventils berechnet wird.
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Stand der Technik Dokumente
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- Patentdokument 1: Japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer H7-279774
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Eine Vorrichtung, die das im Patentdokument 1 offenbarte herkömmliche Verfahren verwendet, weist ein Problem auf, das darin besteht, dass dann, wenn aufgrund einer zeitlichen Veränderung sich die Öffnungsgrad-Charakteristik des EGR-Ventils ändert, sich die vorab eingestellte Flussraten-Charakteristik und die tatsächliche Flussraten-Charakteristik voneinander unterscheiden und somit die Schätzungsgenauigkeit verschlechtert wird. Die Charakteristik des Öffnungsgrads zur Flussrate eines EGR-Ventils kann sich in Abhängigkeit nicht nur von Unterschieden zwischen Produkten ändern, sondern auch in Abhängigkeit von der Bedingung einer Verbrennungskraftmaschine, in der das EGR-Ventil montiert ist. Es ist daher vorstellbar, dass die Beziehung zwischen dem EGR-Ventil-Öffnungsgrad und der effektiven Öffnungsfläche oder der Flussrate vorab bzw. vorläufig studiert wird, um die externe EGR-Flussrate genau zu schätzen; wenn das EGR und der Ansaug-/Abgas-VVT jedoch gleichzeitig gesteuert werden, verbleibt ein Abgas in dem Zylinder, zusätzlich zu der externen EGR-Flussrate, und daher tritt eine interne EGR-Flussrate auf; es gibt daher ein Problem, dass die alleinige Untersuchung zwischen dem EGR-Ventil-Öffnungsgrad und der effektiven Öffnungsfläche oder der Flussrate die Genauigkeit nicht sicherstellen kann. Darüber hinaus gibt es ein Problem, dass dann, wenn eine zeitliche Veränderung oder eine individuelle Ausgeglichenheit nicht nur bei der EGR sondern auch dem Ansaug-/Abgas-VVT existiert, eine Ungleichmäßigkeit in der berechneten EGR-Flussrate verursacht wird, unabhängig davon, ob die Verbrennungskraftmaschine in dem stabilen Betriebsmodus oder dem transienten Betriebsmodus ist.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung wurde zur Lösung der oben stehenden Probleme in den herkömmlichen Vorrichtungen implementiert; die diesbezügliche Aufgabe ist die Bereitstellung einer Verbrennungskraftmaschinen-Steuervorrichtung, die ermöglicht, dass ein EGR-Ventil und ein Ansaug/Abgas-VVT miteinander zusammenarbeiten und eine EGR-Flussrate genauer geschätzt werden kann.
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Eine Verbrennungskraftmaschinen-EGR-Flussraten-Schätzvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung schätzt eine EGR-Flussrate in einem EGR-Flussweg, der einen Luftansaugweg an der Stromabwärts-Seite eines Drosselventils einer Verbrennungskraftmaschine und einen Abgasweg der Verbrennungskraftmaschine verbindet; wobei die Verbrennungskraftmaschinen-EGR-Flussraten-Schätzvorrichtung gekennzeichnet ist durch eine Ansaugluft-Flussraten-Berechnungseinheit, die eine Flussrate von Luft berechnet, die in einen Zylinder der Verbrennungskraftmaschine durch das Drosselventil der Verbrennungskraftmaschine aufgenommen wird; ein EGR-Ventil, das den EGR-Weg öffnet oder schließt, um eine externe EGR-Flussrate als eine EGR-Flussrate in dem EGR-Weg zu steuern; eine Volumen-Effizienz-Korrekturkoeffizient-Berechnungseinheit, die einen Volumen-Effizienz-Korrekturkoeffizienten berechnet, als eine Volumen-Effizienz entsprechend einem Wert, wobei es sich um einen Index für eine Anzeige einer Luftgröße handelt, die in einen Zylinder der Verbrennungskraftmaschine fließt, auf Grundlage einer Ventilzeitpunktsteuerung von zumindest einem von einem Ansaug-Ventil und einem Abgas-Ventil der Verbrennungskraftmaschine; eine Zylinder-Flussraten-Berechnungseinheit, die eine Zylinder-Flussrate von Luft berechnet, die von dem Luftansaugweg an der Stromabwärtsseite des Drosselventils in den Zylinder fließt, auf Grundlage eines Drucks in dem Luftansaugweg und dem berechneten Volumen-Effizienz-Korrekturkoeffizienten; eine interne EGR-Verhältnis-Schätzeinheit, die auf Grundlage der Ventilzeitpunktsteuerung ein internes EGR-Verhältnis schätzt, wobei es sich um das Verhältnis einer internen EGR-Flussrate handelt, als eine Flussrate von einem Abgas der Verbrennungskraftmaschine, die in dem Zylinder verbleibt, zu der Ansaugluft-Flussrate, die durch die Ansaugluft-Flussraten-Berechnungseinheit berechnet wird; eine gewünschte Ansaugluft-Flussraten-Berechnungseinheit, die eine gewünschte Ansaugluft-Flussrate der Verbrennungskraftmaschine berechnet, auf Grundlage eines gewünschten Drehmoments der Verbrennungskraftmaschine; eine gewünschte externe/interne EGR-Verhältnis-Schätzeinheit, die ein gewünschtes externes EGR-Verhältnis und ein gewünschtes internes EGR-Verhältnis schätzt, auf Grundlage der gewünschten Ansaugluft-Flussrate, die durch die gewünschte Ansaugluft-Flussraten-Berechnungseinheit berechnet wird und einer Rotationsgeschwindigkeit der Verbrennungskraftmaschine; eine gewünschte EGR-Verhältnis-Schätzeinheit, die ein gewünschtes EGR-Verhältnis berechnet, auf Grundlage des gewünschten externen EGR-Verhältnisses und des gewünschten internen EGR-Verhältnisses, das durch die gewünschte externe/interne EGR-Verhältnis-Schätzeinheit geschätzt wird und dem internen EGR-Verhältnis, das durch die interne EGR-Verhältnis-Schätzeinheit geschätzt wird; eine EGR-Flussraten-Berechnungseinheit, die eine EGR-Flussrate berechnet auf Grundlage der Zylinder-Flussrate, die durch die Zylinder-Flussraten-Berechnungseinheit berechnet wird, und der Ansaugluft-Flussrate, die durch die Ansaugluft-Flussraten-Berechnungseinheit berechnet wird; eine effektive EGR-Öffnungsflächen-Berechnungseinheit, die eine effektive Öffnungsfläche des EGR-Ventils entsprechend einem Öffnungsgrad des EGR-Ventils berechnet auf Grundlage der EGR-Flussrate, die durch die EGR-Flussraten-Berechnungseinheit berechnet wird; eine effektive EGR-Öffnungsflächenlerneinheit, die eine Beziehung zwischen einem EGR-Ventil-Öffnungsgrad, basierend auf einer Ausgabe eines EGR-Ventil-Öffnungsgradsensors, der einen Öffnungsgrad des EGR-Ventils erfasst, und einer effektiven EGR-Öffnungsfläche, die durch die effektive EGR-Öffnungsflächen-Berechnungseinheit berechnet wird, erlernt; und eine EGR-Ventil-Öffnungsgrad-Berechnungseinheit, die einen Öffnungsgrad des EGR-Ventils berechnet, wobei die EGR-Ventil-Öffnungsgrad-Berechnungseinheit einen EGR-Ventil-Öffnungsgrad berechnet, der bei einer Steuerung der Verbrennungskraftmaschine verwendet wird auf Grundlage des gewünschten EGR-Verhältnisses, geschätzt durch die gewünschte EGR-Verhältnis-Schätzeinheit, der effektiven EGR-Öffnungsfläche, berechnet durch die effektive EGR-Öffnungsflächen-Berechnungseinheit, und einem Lernwert, der durch die effektive EGR-Öffnungsflächenlerneinheit erlernt wird.
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Eine Verbrennungskraftmaschinen-Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist darüber hinaus dadurch gekennzeichnet, dass diese die Verbrennungskraftmaschinen-EGR-Flussraten-Schätzvorrichtung enthält, die auf die oben beschriebene Art und Weise konfiguriert ist.
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Eine Verbrennungskraftmaschinen-EGR-Flussraten-Schätzvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglicht die Absorption bzw. das Aufnehmen von Variationen, zeitlichen Änderungen und selbst von Umgebungsbedingungen, während das EGR-Ventil und der Ansaug/Abgas-VVT miteinander zusammenarbeiten; die EGR-Flussrate kann daher genau bzw. akkurat geschätzt werden. Auf Grundlage eines internen EGR-Verhältnisses und gewünschter externer und interner EGR-Verhältnisse wird insbesondere ein gewünschtes EGR-Verhältnis derart berechnet, um eine Korrektur durchzuführen, so dass ein Gesamt-EGR-Verhältnis konstant wird, und dann ein EGR-Ventil-Öffnungsgrad Feedback-gesteuert wird, auf Grundlage des gewünschten EGR-Verhältnisses und einer effektiven EGR-Öffnungsfläche, die erhalten wird durch ein Erlernen der Beziehung zwischen einem EGR-Ventil-Öffnungsgrad und einer effektiven Öffnungsfläche; eine korrekte Charakteristik eines EGR-Ventil-Öffnungsgrads zu einer effektiven Öffnungsfläche kann daher beibehalten werden, und es ist somit möglich, Variationen, zeitliche Veränderungen und selbst Umgebungsbedingungen zu absorbieren, während ein EGR-Ventil und ein Ansaug/Abgas-VVT dazu gebracht wird, miteinander zusammen zu arbeiten; die EGR-Flussrate kann daher extrem genau geschätzt werden.
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Da eine Verbrennungskraftmaschinen-Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung mit der Verbrennungskraftmaschinen-EGR-Flussraten-Schätzvorrichtung bereitgestellt ist, die wie oben erläutert konfiguriert ist, ist es möglich, Variationen, zeitliche Veränderungen und selbst Umgebungsbedingungen zu absorbieren, während ein EGR-Ventil und ein Ansaug/Abgas-VVT dazu gebracht wird, miteinander zusammen zu arbeiten; die Verbrennungskraftmaschine kann daher genau bzw. akkurat gesteuert werden.
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Die oben stehende und andere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung ersichtlicher, wenn diese im Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen betrachtet werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist ein Konfigurationsdiagramm zur schematischen Darstellung einer Verbrennungskraftmaschinen-EGR-Flussraten-Schätzvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung und einer Verbrennungskraftmaschine, für die eine Steuervorrichtung verwendet wird, die mit der EGR-Flussraten-Schätzvorrichtung ausgestattet ist;
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2 ist ein Blockdiagramm zur Darstellung einer Verbrennungskraftmaschinen-Steuervorrichtung, die mit der Verbrennungskraftmaschinen-EGR-Flussraten-Schätzvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung bereitgestellt ist;
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3 ist ein Flussdiagramm zur Darstellung des Verfahrens zum Berechnen einer gewünschten Ansaugluft-Flussrate in der Verbrennungskraftmaschinen-EGR-Flussraten-Schätzvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
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4 ist ein Flussdiagramm zur Darstellung des Verfahrens zum Berechnen einer Ansaug-/Abgas-VVT-Steuergröße in der Verbrennungskraftmaschinen-EGR-Flussraten-Schätzvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
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5 ist ein Flussdiagramm zur Darstellung des Verfahrens zum Berechnen eines gewünschten externen EGR-Verhältnisses und eines gewünschten internen EGR-Verhältnisses in der Verbrennungskraftmaschinen-EGR-Flussraten-Schätzvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
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6 ist eine Tabelle zur Darstellung des Kennfelds zur Berechnung eines Volumen-Effizienz-Korrekturkoeffizienten in der Verbrennungskraftmaschinen-EGR-Flussraten-Schätzvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
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7 ist ein Flussdiagramm zur Darstellung des Verfahrens zum Berechnen eines internen EGR-Verhältnisses über ein gewünschtes EGR-Verhältnis in der Verbrennungskraftmaschinen-EGR-Flussraten-Schätzvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
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8 ist ein Flussdiagramm zur Darstellung des Verfahrens zum Berechnen einer Ansaugluft-Flussrate in der Verbrennungskraftmaschinen-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
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9 ist ein Flussdiagramm zur Darstellung eines Verfahrens zum Implementieren eines effektiven EGR-Öffnungsflächen-Lernens in der Verbrennungskraftmaschinen-EGR-Flussraten-Schätzvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
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10 ist eine Tabelle zur Darstellung des Kennfelds für die Beziehung zwischen dem EGR-Ventilöffnungsgrad und der effektiven Öffnungsfläche in der Verbrennungskraftmaschinen-EGR-Flussraten-Schätzvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
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11 ist eine Tabelle zur Darstellung des Kennfelds für die Beziehung zwischen dem EGR-Ventilöffnungsgrad und dem Lernwert in der Verbrennungskraftmaschinen-EGR-Flussraten-Schätzvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung; und
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12 ist ein Flussdiagramm zur Darstellung des Verfahrens zum Berechnen einer gewünschten EGR-Flussrate über einen gewünschten EGR-Ventilöffnungsgrad in der Verbrennungskraftmaschinen-EGR-Flussraten-Schätzvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
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Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Ausführungsform 1
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Im Folgenden wird eine Verbrennungskraftmaschinen-EGR-Flussraten-Schätzvorrichtung und eine Verbrennungskraftmaschinen-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung detailliert mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert. 1 ist ein Konfigurationsdiagramm zur schematischen Darstellung einer Verbrennungskraftmaschine, für die eine Verbrennungskraftmaschinen-Steuervorrichtung verwendet wird, die mit einer Verbrennungskraftmaschinen-EGR-Flussraten-Schätzvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung bereitgestellt ist; 2 ist ein Blockdiagramm zur Darstellung einer Verbrennungskraftmaschinen-Steuervorrichtung, die mit der Verbrennungskraftmaschinen-EGR-Flussraten-Schätzvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung bereitgestellt ist. In 1 wird an der Stromaufwärtsseite (engl. Upstream Side) eines Ansaugrohrs, als ein Luftansaugweg, enthalten in dem Ansaug- bzw. Einlasssystem einer Verbrennungskraftmaschine 1, eine elektronisch gesteuerte Drossel 4 als ein Drosselventil bereitgestellt, das elektrisch gesteuert werden kann, um eine Ansaugluft-Flussrate anzupassen. Um den Öffnungsgrad der elektronisch gesteuerten Drossel 4 zu messen, ist ein Drossel-Öffnungsgradsensor 3 bereitgestellt.
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An der Stromaufwärtsseite (engl. Upstream Side) der Drossel 4 in dem Ansaugrohr ist ein AFS 2 bereitgestellt. Ein Atmosphärendrucksensor 17 (Verweis auf 2) zum Messen der Temperatur der Atmosphärenluft ist in dem AFS 2 enthalten. An der Stromabwärts-Seite der elektronisch gesteuerten Drossel 4 sind ein Ansaugkrümmer-Drucksensor 7, als eine Ansaugrohr-Druckerfassungseinheit, die den Druck in dem Ansaugkrümmer bzw. Ansaugstutzen misst, wobei es sich um einen Raum mit einem Druckausgleichsbehälter 5 und einem Ansaugkrümmer 6 handelt, und ein Ansaugluft-Temperatursensor 8 bereitgestellt, der die Temperatur in dem Ansaugkrümmer misst.
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Es ist auch möglich, dass anstelle der Bereitstellung des Ansaugluft-Temperatursensors 8, der eine innere Ansaugkrümmer-Temperatur misst, ein Temperatursensor, wie zum Beispiel der in dem AFS 2 enthaltene Atmosphärendrucksensor 17 verwendet wird, der die äußere Luft approximativ misst, und die innere Ansaugkrümmer-Temperatur aus der Temperatur der äußeren Luft geschätzt wird, obwohl genau genommen sich die geschätzte Temperatur von der Temperatur unterscheidet, die unter Verwendung des Ansaugluft-Temperatursensors 8 gemessen wird. Im Gegensatz dazu kann ferner anstelle des Atmosphärenluft-Temperatursensors 17 der Ansaugluft-Temperatursensor 8 verwendet werden, so dass die Atmosphärenluft-Temperatur aus einer inneren Ansaugkrümmer-Temperatur Tb geschätzt wird.
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Ein Einspritzventil 9 zum Einspritzen eines Kraftstoffs ist in der Nähe des Ansaugventils einschließlich dem Ansaugkrümmer 6 und dem Inneren des Zylinders der Verbrennungskraftmaschine 1 bereitgestellt; ein Ansaug-VVT 10 und ein Abgas-VVT 11 zum Ändern der Ventilzeitsteuerung sind in dem Ansaugventil bzw. dem Abgasventil bereitgestellt; eine Zündspule 12 zum Ansteuern einer Zündkerze, die einen Funken in dem Zylinder erzeugt, ist an dem Zylinderkopf bereitgestellt.
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Ein O2-Sensor und ein Katalysator, die nicht dargestellt sind, sind in einem Abgaskrümmer 13 bereitgestellt, der den Abgasweg der Verbrennungskraftmaschine 1 zusammen mit dem Abgasrohr ausbildet. Der Abgaskrümmer 13 und der Druckausgleichsbehälter 5 sind durch einen Abgas-Rezirkulationsweg (im Folgenden als ein EGR-Weg bezeichnet) 14 miteinander verbunden. Ein Abgas-Rezirkulationsventil (im Folgenden als ein EGR-Ventil bezeichnet) 16 zum Steuern einer Abgasrezirkulationsgröße (im Folgenden als eine EGR-Flussrate bezeichnet) ist in dem EGR-Weg 14 bereitgestellt, um den Öffnungsgrad des EGR-Ventils 16 zu messen, ist darin ein EGR-Ventilöffnungsgradsensor 15 bereitgestellt.
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Gemäß 2 werden eine Ansaugluft-Flussrate Qafs, gemessen durch den AFS 2, ein Öffnungsgrad θ der elektronisch gesteuerten Drossel 4, gemessen durch den Drossel-Öffnungsgradsensor 3, ein innerer Ansaugkrümmerdruck Pb, gemessen durch den Ansaugkrümmer-Drucksensor 7, eine innere Ansaugkrümmer-Temperatur Tb, gemessen durch den Ansaugluft-Temperatursensor 8, ein Öffnungsgrad Est des EGR-Ventils 16, gemessen durch den EGR-Ventilöffnungsgradsensor 15, und ein Atmosphärendruck Pa, gemessen durch den Atmosphärendrucksensor 17, in eine elektronische Steuereinheit (im Folgenden als eine ECU (engl. Electric Control Unit) bezeichnet) 20 eingegeben. Anstelle des Atmosphärendrucksensors 17 zum Messen eines Atmosphärendrucks kann entweder eine Einheit zum Schätzen des Atmosphärendrucks oder ein Atmosphärendrucksensor verwendet werden, der in der ECU 20 enthalten ist. Ferner werden Messwerte in die ECU 20 eingegeben, von verschiedenen Arten von Sensoren (einschließlich einem Gaspedal-Öffnungsgradsensor und einem Kurbelwinkelsensor, die nicht dargestellt sind).
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Die ECU 20 ist bereitgestellt mit einer gewünschten Ansaugluft-Flussraten-Berechnungseinheit 21, einer Steuergrößen-Berechnungseinheit 22, einer gewünschten externen/internen EGR-Verhältnis-Schätzeinheit 23, einer Volumen-Effizienz-Korrekturkoeffizient-Berechnungseinheit 24, einer Zylinder-Flussraten-Berechnungseinheit 25, einer internen EGR-Verhältnis-Schätzeinheit 26, einer gewünschten EGR-Verhältnis-Berechnungseinheit 27, einer Ansaugluft-Flussraten-Berechnungseinheit 28, einer effektiven EGR-Öffnungsflächen-Lerneinheit 29, einer gewünschten EGR-Flussraten-Berechnungseinheit 30, einer gewünschten effektiven EGR-Öffnungsflächen-Berechnungseinheit 31 und einer gewünschten EGR-Ventilöffnungsgrad-Berechnungseinheit 32.
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Die gewünschte Drehmoment-Berechnungseinheit (nicht dargestellt) in der ECU 20 berechnet ein gewünschtes Drehmoment Pi_tgt der Verbrennungskraftmaschine 1 auf Grundlage verschiedener Arten von Informationselementen von verschiedenen Arten von Sensoren 18 und einem Öffnungsgrad θ und dergleichen der elektronisch gesteuerten Drossel 4, die dem Öffnungsgrad des Gaspedals entsprechen und von dem Drossel-Öffnungsgradsensor 3 gesendet werden. Die gewünschte Ansaugluft-Flussraten-Berechnungseinheit 21 berechnet eine gewünschte Ansaugluft-Flussrate Qa_tgt auf Grundlage des berechneten gewünschten Drehmoments Pi_tgt. Die Steuergrößenberechnungseinheit 26 berechnet einen gewünschten Ansaug-VVT-Phasenwinkel IVT und einen gewünschten Abgas-VVT-Phasenwinkel EFT als die Ansaug-/Abgas-VVT-Steuergröße unter Verwendung der gewünschten Ansaugluft-Flussrate Qa_tgt, die durch die gewünschte Ansaugluft-Flussraten-Berechnungseinheit 21 berechnet wird. Die gewünschte externe/interne EGR-Verhältnis-Schätzeinheit 23 berechnet ein gewünschtes externes EGR-Verhältnis Regrin_t und ein gewünschtes internes EGR-Verhältnis Regrex_t unter Verwendung der gewünschten Ansaugluft-Flussrate Qa_tgt, berechnet durch die gewünschte Ansaugluft-Flussraten-Berechnungseinheit 21, und einer Verbrennungskraftmaschinen-Rotationsgeschwindigkeit Ne.
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Auf Grundlage der VVT-Steuerung von zumindest einem von dem Ansaugventil und dem Abgasventil der Verbrennungskraftmaschine berechnet die Volumen-Effizienz-Korrekturkoeffizient-Berechnungseinheit 24 einen Volumen-Effizienz-Korrekturkoeffizienten Kv als einen Volumen-Effizienz-entsprechenden Wert, wobei es sich um einen Index handelt, der die Luftgröße anzeigt, die von dem Ansaugrohr an der Stromabwärts-Seite des Drosselventils in den Zylinder der Verbrennungskraftmaschine fließt. Die Zylinderflussraten-Berechnungseinheit 25 berechnet eine Zylinderflussrate Qa_all unter Verwendung des Volumen-Effizienz-Korrekturkoeffizienten Kv, der durch die Volumen-Effizienz-Korrekturkoeffizient-Berechnungseinheit 24 berechnet wird, sowie dem inneren Ansaugrohrdruck Pb, erhalten durch den Ansaugkrümmer-Drucksensor 7, und der inneren Ansaugkrümmer-Temperatur Tb, die über den Ansaugluft-Temperatursensor 8 erhalten wird. Die interne EGR-Verhältnis-Schätzeinheit 26 berechnet ein internes EGR-Verhältnis Regren unter Verwendung des Volumen-Effizienz-Korrekturkoeffizienten Kv, der durch die Volumen-Effizienz-Korrekturkoeffizient-Berechnungseinheit 24 berechnet wird.
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Die gewünschte EGR-Verhältnisberechnungseinheit 27 berechnet eine gewünschte internes EGR-Verhältnis-gewünschter Wert/realer Wert-Differenz ΔRegrin unter Verwendung des internen EGR-Verhältnisses Regrin, berechnet durch die interne EGR-Verhältnis-Schätzeinheit 26, und dem gewünschten internen EGR-Verhältnis Regrin_t, berechnet durch die gewünschte externe/interne EGR-Verhältnis-Schätzeinheit 23; die gewünschte EGR-Verhältnisberechnungseinheit 27 berechnet dann ein gewünschtes EGR-Verhältnis Regr_tgt unter Verwendung der internes EGR-Verhältnis-gewünschter Wert/realer Wert-Differenz ΔRegrin und dem gewünschten externen EGR-Verhältnis Regrex_t, berechnet durch die gewünschte externe/interne EGR-Verhältnis-Schätzeinheit 23.
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Die Ansaugluft-Flussraten-Berechnungseinheit 28 berechnet eine Ansaugluft-Flussrate Qa unter Verwendung der Ansaugluft-Flussrate Qafs, gemessen durch den AFS 2 oder die Drossel-Flussrate Qta. In dieser Situation wird die Drossel-Flussrate Qta unter Verwendung einer effektiven Drossel-Öffnungsfläche Sth_ctl berechnet, die auf Grundlage des Drosselöffnungsgrads θ berechnet wird, der über den Drossel-Öffnungsgradsensor 3 erhalten wird, und einem Drossel-Öffnungsgrad-Lernwert θlrn. Der Drossel-Öffnungsgrad-Lernwert θlrn wird aus dem Drosselöffnungsgrad θ und der effektiven Drossel-Öffnungsfläche Sth berechnet, die auf Grundalge der Zylinderflussrate Qa_all berechnet wird, die durch die Zylinderflussraten-Berechnungseinheit 25 berechnet wird.
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Die effektive EGR-Öffnungsflächen-Lerneinheit 29 berechnet die EGR-Flussrate Qae unter Verwendung der Zylinder-Flussrate Qa_all, berechnet durch die Zylinder-Flussraten-Berechnungseinheit 25, und der Ansaugluft-Flussrate Qa, berechnet durch die Ansaugluft-Flussraten-Berechnungseinheit 28, sowie berechnet die effektive EGR-Öffnungsfläche Segr aus der berechneten EGR-Flussrate Qae und der inneren Ansaugkrümmer-Temperatur Tb, die über den Ansaugluft-Temperatursensor 8 erhalten wird, berechnet ferner die effektive EGR-Basis-Öffnungsfläche Segr_bse aus dem EGR-Ventilöffnungsgrad Est, der über den EGR-Ventilöffnungsgradsensor 15 erhalten wird, und berechnet ferner den effektiven EGR-Öffnungsflächen-Lernwert Kelrn unter Verwendung der effektiven EGR-Öffnungsfläche Segr und der effektiven EGR-Basis-Öffnungsfläche Segr_bse.
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Der berechnete effektive EGR-Öffnungsflächen-Lernwert Kelrn wird in einem Lernbereich in Übereinstimmung mit dem EGR-Ventilöffnungsgrad Est gespeichert. Die effektive EGR-Öffnungsflächen-Lerneinheit 29 berechnet eine effektive Lernsteuer-EGR-Öffnungsfläche Segr_ctl aus dem gespeicherten effektiven EGR-Öffnungsflächen-Lernwert Kelrn und der effektiven EGR-Basis-Öffnungsfläche Segr_bse.
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Die gewünschte EGR-Flussraten-Berechnungseinheit 30 berechnet eine gewünschte EGR-Flussrate Qae_tgt unter Verwendung der gewünschten Ansaugluft-Flussrate Qa_tgt, berechnet durch die gewünschte Ansaugluft-Flussraten-Berechnungseinheit 21, und dem gewünschten EGR-Verhältnis Regr_tgt, berechnet durch die gewünschte EGR-Verhältnis-Berechnungseinheit 27. Die gewünschte effektive EGR-Öffnungsflächen-Berechnungseinheit 31 berechnet eine effektive Öffnungsfläche für eine gewünschte EGR Segr_tgt auf Grundlage der gewünschten EGR-Flussrate Qae_tgt, die durch die gewünschte EGR-Flussraten-Berechnungseinheit 30 berechnet wird. Die gewünschte EGR-Ventilöffnungsgrad-Berechnungseinheit 32 berechnet einen gewünschten EGR-Ventilöffnungsgrad Est_tgt unter Verwendung der effektiven Öffnungsfläche für eine gewünschte EGR Segr_tgt, berechnet durch die gewünschte effektive EGR-Öffnungsflächen-Berechnungseinheit 31, und den effektiven EGR-Öffnungsflächen-Lernwert Kelrn, berechnet durch die effektive EGR-Öffnungsflächen-Lerneinheit 29.
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Durch den Einsatz einer F/B-Steuerung für den gewünschten EGR-Ventilöffnungsgrad Est_tgt, berechnet auf Grundlage des gewünschten EGR-Verhältnisses Regr_tgt und dem gewünschten Ansaug-VVT-Phasenwinkel IVT und dem gewünschten Abgas-VVT-Phasenwinkel EVT, berechnet durch die Steuergrößen-Berechnungseinheit 22, führt die ECU 20 eine Korrektur derart durch, dass das Gesamt-EGR-Verhältnis konstant wird, und das EGR-Ventil 16 den Ansaug-VVT 10 und den Abgas-VVT 11 derart steuert, so dass diese miteinander zusammen arbeiten.
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Auf Grundlage der eingegebenen verschiedenen Arten von Datenelementen, wie zum Beispiel dem Öffnungsgrad θ der elektronisch gesteuerten Drossel 4 und dergleichen, die dem Gaspedal-Öffnungsgrad entsprechen, wird das gewünschte Drehmoment Pi_tgt der Verbrennungskraftmaschine 1 berechnet, wie oben beschrieben, und die gewünschte Ansaugluft-Flussrate Qa_tgt zum Erreichen des gewünschten Drehmoments Pi_tgtis wird berechnet; der gewünschte Drosselöffnungsgrad, der gewünschte Ansaug-VVT-Phasenwinkel IVT und der gewünschte Abgas-VVT-Phasenwinkel EVT zum Erreichen der gewünschten Ansaugluft-Flussrate Qa_tgt werden dann berechnet. Unter Verwendung dieser Werte als gewünschte Werte steuert die ECU 20 dann den Öffnungsgrad der elektronisch gesteuerten Drossel 4 und die Phasenwinkel des Ansaug-VVT 10 und des Abgas-VVT 11, steuert gleichzeitig das Einspritzventil 9, die Zündspule 12 und dergleichen an, und steuert auch andere Arten von Aktuatoren 19 bei Bedarf.
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Verarbeitungselemente, die durch die gewünschte Ansaugluft-Flussraten-Berechnungseinheit 21 und die Steuergrößen-Berechnungseinheit 22 in der ECU 20 implementiert werden, die in 2 dargestellt ist, werden als nächstes detailliert mit Bezug auf die in den 3 und 4 dargestellten Flussdiagrammen erläutert, zur Darstellung, dass die oben stehenden Verarbeitungselemente in einer vorbestimmten Zeitpunktunterbrechungsverarbeitung (zum Beispiel eine 10ms Hauptverarbeitung oder einer BTDC-75-Grad-CA Unterbrechungsverarbeitung) implementiert werden. 3 ist ein Flussdiagramm zur Darstellung des Verfahrens zum Berechnen einer gewünschten Ansaugluft-Flussrate in der EGR-Flussraten-Schätzvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung; 4 ist ein Flussdiagramm zur Darstellung des Verfahrens zum Berechnen einer Ansaug-/Abgas-VVT-Steuergröße in der Verbrennungskraftmaschinen-EGR-Flussraten-Schätzvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
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Der Schritt 102 in dem in 3 dargestellten Flussdiagramm wird durch die gewünschte Ansaugluft-Flussraten-Berechnungseinheit 21 in 2 implementiert. Im Schritt 101 in 3 berechnet eine gewünschte Drehmoment- Berechnungseinheit (nicht dargestellt) das gewünschte Drehmoment Pi_tgt auf Grundlage der eingegebenen verschiedenen Arten von Datenelementen, wie zum Beispiel dem Drosselöffnungsgrad θ entsprechend dem Gaspedalöffnungsgrad und dergleichen. Im Schritt 102 wird die gewünschte Ansaugluft-Flussrate Qa_tgt zum Erreichen des gewünschten Drehmoments Pi_tgt, berechnet im Schritt 101, berechnet.
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Die Schritte 202 und 203 in dem in 4 dargestellten Flussdiagramm werden ferner durch die Steuergrößen-Berechnungseinheit 22 in 2 implementiert.
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Der Schritt 201 in 4 entspricht dem Schritt 102 in 3; wie oben erläutert, berechnet die gewünschte Ansaugluft-Flussraten-Berechnungseinheit 21 die gewünschte Ansaugluft-Flussrate Qa_tgt. Im Schritt 202 werden als nächstes der gewünschte Ansaug-VVT-Phasenwinkel IVT und der gewünschte Abgas-VVT-Phasenwinkel EVT als die Ansaug-/Abgas-VVT-Steuergröße auf Grundlage der berechneten gewünschten Ansaugluft-Flussrate Qa_tgt berechnet. Die Verarbeitung im Schritt 202 entspricht der Verarbeitung in einer gewünschten Phasenwinkel-Berechnungseinheit. Die Ansaug-/Abgas-VVT-Steuergröße wird im Schritt 203 auf Grundlage des gewünschten Ansaug-VVT-Phasenwinkels IVT und des gewünschten Abgas-VVT-Phasenwinkels EVT berechnet, die im Schritt 202 berechnet wurden. Auf Grundlage der Ansaug-/Abgas-VVT-Steuergröße werden dann die Phasenwinkel des Ansaug-VVT 10 und des Abgas-VVT 11 gesteuert.
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Im Fall der herkömmlichen Ansaug-/Abgas-VVT-Steuerung werden der gewünschte Ansaug-VVT-Phasenwinkel IVT und der gewünschte Abgas-VVT-Phasenwinkel EVT aus einer erfassten Ansaugluft-Flussrate Qa berechnet; es ist daher vorstellbar, dass ein Problem auftritt, da aufgrund der Tatsache, dass nach einer Änderung der Ansaugluft-Flussrate Qa der Ansaug-VVT 10 und der Abgas-VVT 11 den Betrieb starten, das Ansprechverhalten verschlechtert wird. Ein besseres Ansprechverhalten kann idealerweise in dem Fall erhalten werden, bei dem dann, wenn sich die gewünschte Ansaugluft-Flussrate Qa_tgt ändert, sich nicht nur der Drosselöffnungsgrad ändert, sondern auch die Phasenwinkel des Ansaug-VVT 10 und des Abgas-VVT 11.
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In der EGR-Flussraten-Schätzvorrichtung der Verbrennungskraftmaschinen-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung werden entsprechend der gewünschte Ansaug-VVT-Phasenwinkel IVT und der gewünschte Abgas-VVT-Phasenwinkel EVT, die herkömmlich aus der Ansaugluft-Flussrate Qa berechnet wurden, auf Grundlage der gewünschten Ansaugluft-Flussrate Qa_tgt berechnet.
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Im Folgenden wird die gewünschte externe/interne EGR-Verhältnis-Schätzeinheit 23, die in 2 dargestellt ist, detailliert erläutert. In jedem der Fälle, bei dem das externe EGR-Verfahren verwendet wird, wobei die EGR-Größe durch den Öffnungsgrad des EGR-Ventils 16 gesteuert wird, wobei das interne EGR-Verfahren verwendet wird, bei dem die Öffnungs-/Schließzeitpunkte für das Ansaug-Ventil und das Abgas-Ventil durch den VVT und die Überlappperiode geändert werden, wobei das Ansaug-Ventil und das Abgas-Ventil gleichzeitig geöffnet werden, sowie auf Grundlage des Ventil-Öffnungs-/Schließzeitpunkts geändert wird, so dass die EGR-Größe gesteuert wird, die verursacht wird, da Abgas in einem Zylinder verbleibt, und wobei das externe EGR-Verfahren und das interne EGR-Verfahren gleichzeitig verwendet werden, wenn die EGR-Größe mit den jeweiligen optimalen Werten übereinstimmt, werden die Rotationsgeschwindigkeit Ne der Verbrennungskraftmaschine 1, die Ansaugluft-Flussrate Qa, das interne EGR-Verhältnis und das externe EGR-Verhältnis, wobei es sich um Indices für die Übereinstimmung von Parametern handelt, vorab bzw. vorläufig gemessen. Danach wird ein Kennfeld (nicht dargestellt) zum Erhalten des internen EGR-Verhältnisses und des externen EGR-Verhältnisses für die Parameter-Indices der Rotationsgeschwindigkeit Ne der Verbrennungskraftmaschine 1 und der Ansaugluft-Flussrate Qa erzeugt.
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Anstelle des Kennfelds zum Erhalten des internen EGR-Verhältnisses, wobei es sich um das Verhältnis der internen EGR-Flussrate zu der Ansaugluft-Flussrate handelt, sowie des externen EGR-Verhältnisses, wobei es sich um das Verhältnis der externen EGR-Flussrate zu der Ansaugluft-Flussrate handelt, kann ein arithmetischer Ausdruck (zum Beispiel eine lineare Funktion oder dergleichen), die aus der Beziehung zwischen den Parameter-Indices erhalten wird, verwendet werden.
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Die Rotationsgeschwindigkeit Ne der Verbrennungskraftmaschine 1 und die gewünschte Ansaugluft-Flussrate Qa_tgt werden in das erzeugte Kennfeld zum Erhalten des internen EGR-Verhältnisses und des externen EGR-Verhältnisses eingegeben, und das gewünschte externe EGR-Verhältnis und das gewünschte interne EGR-Verhältnis werden berechnet. D.h., dass 5 ein Flussdiagramm ist, welches das Verfahren zum Berechnen eines gewünschten externen EGR-Verhältnisses und eines gewünschten internen EGR-Verhältnisses in der Verbrennungskraftmaschinen-EGR-Flussraten-Schätzvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung darstellt. Im Schritt 302 in 5 werden die gewünschte Ansaugluft-Flussrate Qa_tgt und die Rotationsgeschwindigkeit Ne der Verbrennungskraftmaschine 1, erhalten im Schritt 301, in das oben stehende Kennfeld eingegeben; im Schritt 302 wird dann das gewünschte externe EGR-Verhältnis aus dem Kennfeld berechnet, und im Schritt 303 wird das gewünschte interne EGR-Verhältnis aus dem Kennfeld berechnet.
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Im Fall der herkömmlichen externen EGR-Steuerung wird das gewünschte externe EGR-Verhältnis aus einer erfassten Ansaugluft-Flussrate Qa berechnet; es ist daher vorstellbar, dass ein Problem existiert, da aufgrund der Tatsache, dass nachdem sich die Ansaugluft-Flussrate Qa ändert, das EGR-Ventil 16 den Betrieb startet, das Ansprechverhalten verschlechtert wird. Ein besseres Ansprechverhalten kann idealerweise in dem Fall erhalten werden, wenn dann, wenn sich die gewünschte Ansaugluft-Flussrate Qa_tgt ändert, sich nicht nur der Drosselöffnungsgrad ändert, sondern auch das externe EGR-Verhältnis. In der Verbrennungskraftmaschinen-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung wird daher das gewünschte externe EGR-Verhältnis, das herkömmlich aus der Ansaugluft-Flussrate Qa berechnet wird, aus der gewünschten Ansaugluft-Flussrate Qa_tgt berechnet.
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Im Folgenden werden die Details der Volumen-Effizienz-Korrekturkoeffizient-Berechnungseinheit 24, die in 2 dargestellt ist, erläutert. Aus dem in 6 dargestellten Kennfeld berechnet die Volumen-Effizienz-Korrekturkoeffizient-Berechnungseinheit 24 zum Beispiel den Volumen-Effizienz-Korrekturkoeffizienten auf Grundlage der Verbrennungskraftmaschinen-Rotationsgeschwindigkeit Ne und dem Verhältnis des Atmosphärendrucks Pa zu dem inneren Ansaugkrümmerdruck Pb. Dies bedeutet, dass 6 eine Tabelle zur Darstellung des Kennfelds zum Berechnen eines Volumen-Effizienz-Korrekturkoeffizienten in der Verbrennungskraftmaschinen-EGR-Flussraten-Schätzvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung ist. Wenn gemäß 6 die Rotationsgeschwindigkeit Ne der Verbrennungskraftmaschine gleich 3000[r/min] ist und das Verhältnis des inneren Ansaugkrümmerdrucks Pb zu dem Atmosphärendruck Pa gleich 0,6 ist, ist der Volumen-Effizienz-Koeffizient Kv gleich 0,9.
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Da der Volumen-Effizienz-Korrekturkoeffizient Kv sich in Abhängigkeit von der Ventilzeitsteuerung ändert, ist im Allgemeinen ein Kennfeld entsprechend der Änderung in der VVT erforderlich. Wenn jeder der Änderungsbereiche des Ansaug- bzw. Einlassventils und des Abgasventils von 0[degCA] bis 50[degCA] ist und ein Kennfeld für jede 10[degCA] präpariert ist, sind 36(6 × 6) Kennfelder erforderlich. Im Allgemeinen werden zwei Kennfelder eingerichtet, d.h., ein Kennfeld entsprechend der gewünschten Ventilzeitsteuerung in Abhängigkeit von der Ansteuerbedingung und ein Kennfeld zu einer Zeit, wenn der VVT nicht arbeitet. Natürlich kann der Volumen-Effizienz-Korrekturkoeffizient nicht durch ein Kennfeld sondern über eine Berechnung erhalten werden.
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Im Folgenden werden die Details der Zylinder-Flussraten-Berechnungseinheit 25, die in 2 dargestellt ist, erläutert. Auf Grundlage des Volumen-Effizienz-Korrekturkoeffizient Kv, der durch die Volumen-Effizienz-Korrekturkoeffizient-Berechnungseinheit 24 berechnet wird, und dem inneren Ansaugkrümmerdruck Pb, der durch den Ansaugkrümmerdruck-Sensor 7 erhalten wird, berechnet die Zylinder-Flussraten-Berechnungseinheit 25 die Zylinder-Flussrate Qa_all gemäß der folgenden Gleichung (1). Die Zylinder-Flussrate Qa_all und der Volumen-Effizienz-Korrekturkoeffizient Kv werden durch die folgende Gleichung (1) gegeben; wenn daher der Volumen-Effizienz-Korrekturkoeffizient Kv berechnet wurde, kann die Zylinder-Flussrate Qa_all berechnet werden. Qa_all = Pb·Vc·Kv / T(n)·R·(Tb + 273) (1) wobei Qa_all, Vc, T(n) und R die Zylinder-Flussrate [g/s], das Zylinder-Volumen (L), jede 180° Kurbelwinkelperiode [n] bzw. die Gaskonstante [kJ(kg × K)] sind.
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Im Folgenden werden Verarbeitungselemente, die durch die interne EGR-Verhältnis-Schätzeinheit 26 und die gewünschte EGR-Verhältnis-Berechnungseinheit 27 in der ECU 20, dargestellt in 2, implementiert werden, mit Bezug auf das in 7 dargestellte Flussdiagramm detailliert erläutert, für eine Darstellung, dass die umstehenden Verarbeitungselemente in einer vorbestimmten Zeitsteuerungsunterbrechungsverarbeitung implementiert werden (zum Beispiel eine 10ms Hauptverarbeitung oder eine BTDC-75-degCA-Unterbrechungsverarbeitung). 7 ist ein Flussdiagramm zur Darstellung des Verfahrens zum Berechnen einer internen EGR-Rate über eine gewünschte EGR-Rate in der Verbrennungskraftmaschinen-EGR-Flussraten-Schätzvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung. Der Schritt 401 in dem in 7 dargestellten Flussdiagramm ist durch die Volumen-Effizienz-Korrekturkoeffizient-Berechnungseinheit 24 in 2 implementiert; der Schritt 402 ist durch die interne EGR-Verhältnis-Schätzeinheit 26 in 2 implementiert.
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In dem Schritt
402 in dem in
7 dargestellten Flussdiagramm wird das interne EGR-Verhältnis Regrin auf Grundlage des Volumen-Effizienz-Korrekturkoeffizienten Kv berechnet, der im Schritt
401 erhalten wird. Die Gleichung zur Darstellung der Beziehung zwischen dem Volumen-Effizienz-Korrekturkoeffizienten Kv und dem internen EGR-Verhältnis Regrin ist durch die folgende Gleichung (2) definiert.
wobei Kin und Kex eine Ansaugeffizienz bzw. eine Abgaseffizienz sind.
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Kin und Kex sind durch die folgende Gleichung (3) definiert (ε: Kompressionsverhältnis).
wobei Vex, Vmin, P und T das geltende Restgasvolumen 1 (das Volumen von Restgas zu einem Zeitpunkt, wenn der innere Abgaskrümmerdruck und Temperatur Pex bzw. Tex sind)[L], die Spaltkapazität [L], der Druck [kPa] bzw. die Temperatur [K] sind; die Indices b, in und ex sind „innerer Ansaugkrümmer“, „innerer Zylinder @B180 (am Ende des Luftansaugtakts)“ bzw. „innerer Abgaskrümmer“.
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Obwohl die Beziehung zwischen dem Volumen-Effizienz-Korrekturkoeffizienten Kv und dem inneren EGR-Verhältnis Regrin durch die oben stehende Gleichung (2) gegeben ist, ist das EGR-Verhältnis das Verhältnis der EGR-Flussrate zu der Ansaugluft-Flussrate, wobei es sich um die Flussrate von Frischluft handelt; durch Lösen der Gleichung (2) für das interne EGR-Verhältnis Regrin unter Berücksichtigung, dass das interne EGR-Verhältnis das Verhältnis der internen EGR-Flussrate zu der Ansaugluft-Flussrate ist, ist die folgende Gleichung (4) gegeben.
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Wie aus der Gleichung (4) ersichtlich, wird das interne EGR-Verhältnis Regrin auf Grundlage des Volumen-Effizienz-Korrekturkoeffizienten Kv und der Ansaug-Effizienz Kin berechnet.
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Die Schritte 403 bis 406 in dem in 7 dargestellten Flussdiagramm werden durch die gewünschte EGR-Verhältnis-Berechnungseinheit 27 in 2 implementiert. Im Schritt 404 in 7 wird auf Grundlage des gewünschten internen EGR-Verhältnisses Regrin_t, erhalten im Schritt 403 (entsprechend dem Schritt 303 in 5), und dem internen EGR-Verhältnis Regrin, erhalten im Schritt 402, die Gewünschter-Wert/Realer-Wert-Differenz des internen EGR-Verhältnisses ΔRegrin durch die folgende Gleichung (5) berechnet. ΔRegrin = Regrin_t – Regrin (5)
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Auf Grundlage des gewünschten externen EGR-Verhältnisses Regrex_t, erhalten im Schritt 405, und dem Gewünschter-Wert/Realer-Wert-Differenz des internen EGR-Verhältnisses ΔRegrin, erhalten im Schritt 404 (entsprechend dem Schritt 302 in 5), wird im Schritt 406 das gewünschte EGR-Verhältnis Regr_tgt durch die folgende Gleichung (6) berechnet. Regr_tgt = ΔRegrin + Regrex_tgt (6)
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Eine Addition der gewünschter Wert/realer Wert-Differenz des internen EGR-Verhältnisses ΔRegrin, wobei es sich um die Differenz zwischen dem gewünschten Wert des internen EGR-Verhältnisses und dem realen Wert des internen EGR-Verhältnisses handelt, zu dem gewünschten externen EGR-Verhältnis Regrex_t führt dazu, dass die Differenz zwischen dem gewünschten Wert und dem realen Wert des internen EGR-Verhältnisses direkt durch das externe EGR-Verhältnis absorbiert wird, und somit wird das Gesamt-EGR-Verhältnis konstant. Mit anderen Worten kann eine externe EGR-Steuerung unter Verwendung des gewünschten EGR-Verhältnisses Regr_tgt derart durchgeführt werden, um das Gesamt-EGR-Verhältnis zu erreichen, das aus dem internen EGR-Verhältnis und dem externen EGR-Verhältnis besteht.
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Im Folgenden werden Verarbeitungselemente, die durch die Ansaugluft-Flussraten-Berechnungseinheit 28 und die effektive EGR-Öffnungsflächen-Lerneinheit 29 in der in 2 dargestellten ECU implementiert werden, detailliert mit Bezug auf die in den 8 und 9 dargestellten Flussdiagramme erläutert, für eine Darstellung, dass die oben stehenden Verarbeitungselemente in einer vorbestimmten Zeitsteuerunterbrechungsverarbeitung implementiert werden (zum Beispiel eine 10ms Hauptverarbeitung oder eine BTDC-75-degCA-Unterbrechungsverarbeitung). 8 ist ein Flussdiagramm zur Darstellung des Verfahrens zum Berechnen einer Ansaugluft-Flussrate in der Verbrennungskraftmaschinen-EGR-Flussraten-Schätzvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung; 9 ist ein Flussdiagramm zur Darstellung des Verfahrens zum Implementieren eines effektiven EGR-Öffnungsflächen-Lernens in der Verbrennungskraftmaschinen-EGR-Flussraten-Schätzvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung. Die Schritte 501 bis 504 in dem in 8 dargestellten Flussdiagramm sind durch die Ansaugluft-Flussraten-Berechnungseinheit 28 in 2 implementiert.
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In 8 wird die Drosselflussrate Qth im Schritt 502 auf Grundlage des Drosselöffnungsgrads θ berechnet, der im Schritt 501 auf Grundlage eines Signals von dem Drosselöffnungsgrad-Sensor 3 erfasst wird. In dieser Situation ist die Berechnung der Drosselflussrate Qth auf Grundlage des Drosselöffnungsgrads θ in der folgenden Art und Weise implementiert. D.h., dass zuerst die effektive Steuerdrossel-Öffnungsfläche Sth_ctl auf Grundlage des Drosselöffnungsgrads θ berechnet wird. Die effektive Steuerdrossel-Öffnungsfläche Sth_ctl kann aus dem Drosselöffnungsgrad θ in der Charakteristik des Steuerdrossel-Öffnungsgrads θctl gegenüber der effektiven Drosselöffnungsfläche Sth berechnet werden.
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Die Beziehung zwischen der effektiven Steuerdrossel-Öffnungsfläche Sth_ctl und der Drosselflussrate Qth kann durch die folgende Gleichung (7) gegeben werden.
wobei Qth, Sth_ctl, αa, σa, und ρa die Drosselflussrate [g/s], die effektive Steuerdrossel-Öffnungsfläche [mm
2], die innere Ansaugrohr-(atmosphärische)Schallgeschwindigkeit [m/s], die dimensionslose Flussrate [g/s] bzw. die innere Ansaugrohr-(atmosphärische)Dichte.
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Da die Beziehung zwischen der Drosselflussrate Qth und der effektiven Steuerdrossel-Öffnungsfläche Sth_ctl, gegeben durch die Gleichung (7), eingerichtet ist, wird die Drosselflussrate Qth erhalten, wenn die jeweiligen Konstanten αa, σa, und ρa erhalten werden. Im Schritt 504 wird die Ansaugluft-Flussrate Qa auf Grundlage der Ansaugluft-Flussrate Qafs, erfasst durch den AFS 2 im Schritt 503, oder die im Schritt 502 berechnete Drosselflussrate Qth berechnet.
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In 9 werden die Schritte 601 bis 611 durch die effektive EGR-Öffnungsflächen-Lerneinheit 29 in 2 implementiert. Im Schritt 602 wird die EGR-Flussrate Qae auf Grundlage der Zylinderflussrate Qa_all und der im Schritt 601 berechneten Ansaugluft-Flussrate Qa berechnet. Mit anderen Worten ist die Differenz zwischen der Zylinderflussrate Qa_all und der Ansaugluft-Flussrate Qa, erhalten im Schritt 601, die EGR-Flussrate Qae. Der Schritt 602 entspricht der Verarbeitung in der EGR-Flussraten-Berechnungseinheit.
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Im Schritt 603 wird eine Filterverarbeitung (zum Beispiel eine Lag-Filter-Verarbeitung erster Ordnung) für die berechnete EGR-Flussrate Qae angewendet. In vielen Fällen stört ein geringes Messrauschen in dem Ausgangswert des Ansaugkrümmer-Drucksensors 7, der in der Berechnung durch Gleichung (1) verwendet wird; in dem Fall, dass die EGR-Flussrate Qae unter Verwendung der Zylinderflussrate Qa_all, erhalten über Gleichung (1), berechnet wird, kann somit ein Fehler auftreten. Die Rauschkomponenten können jedoch durch die Anwendung einer Filterverarbeitung für die EGR-Flussrate Qae unterdrückt bzw. gedämpft werden. Die EGR-Flussrate Qae, deren Messrauschkomponenten reduziert wurden, wird verwendet, so dass der Effekt eines geringen Erfassungsfehlers in dem Ansaugkrümmer-Drucksensor 7 eliminiert werden kann; somit kann die Berechnung danach implementiert werden.
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Die Filterverarbeitung, die an der oben stehenden EGR-Flussrate Qae angewendet wird, wird gemäß der folgenden Gleichung (8) implementiert. Qaef(n) = K1·Qaef(n – 1) + (1 – K1)·Qae(n) (8) wobei Qaef(n), Qae(n), Qaef(n – 1) und K1 die gefilterte EGR-Flussrate [g/s], die gegenwärtige EGR-Flussrate [g/s], die unmittelbar vorhergehende EGR-Flussrate [g/s] bzw. die Filterkonstante (zum Beispiel wird ein Wert verwendet, der approximativ zwischen 0,9 und 0,99 liegt) sind.
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Im Schritt 604 wird bestimmt, ob oder ob nicht das EGR-Ventil-Öffnungsgraderlernen verboten ist. Wenn das Lernen erlaubt ist, folgt dem Schritt 604 der Schritt 605; wenn das Lernen verboten ist, folgt dem Schritt 604 der Schritt 608. Die Bedingung, unter der das EGR-Ventil-Öffnungsgradlernen verboten ist, ist zum Beispiel eine Umgebungsbedingung, wie zum Beispiel eine ungeeignete Wassertemperatur, dass der gegenwärtige Zeitpunkt in dem stabilen Ansteuerbereich liegt oder zu einem Zeitpunkt, wenn eine vorbestimmte Zeit nach einem transienten Ansteuern abgelaufen ist, dass sich der EGR-Ventil-Öffnungsgrad ändert, dass eine Differenz existiert zwischen dem gewünschten Wert des VVT und des diesbezüglichen Steuerwerts, oder dergleichen; für den Fall, dass das EGR-Ventil-Öffnungsgradlernen verboten ist, wird ein EGR-Ventil-Öffnungsgrad-Lernverbot-Flag gesetzt.
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In dem Schritt
605 wird auf Grundlage der EGR-Flussrate Qae die effektive EGR-Öffnungsfläche Segr durch die folgende Gleichung (9) berechnet.
wobei Segr, Qae, αe, σe, und ρe die effektive EGR-Öffnungsfläche [mm
2], die EGR-Flussrate [g/s], die innere Abgasrohr-Schallgeschwindigkeit [m/s], die dimensionslose Flussrate bzw. die innere Abgasrohrdichte sind.
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Da die Beziehung zwischen der effektiven EGR-Öffnungsfläche Segr und der EGR-Flussrate Qae, gegeben durch die oben stehende Gleichung (9), eingerichtet wird, wird die effektive EGR-Öffnungsfläche Segr erhalten, wenn die jeweiligen Konstanten erhalten werden. Die innere Abgasrohr-Schallgeschwindigkeit-Konstante αe, wobei es sich um eine Konstante handelt, ist durch die folgende Gleichung (10) definiert.
wobei κ, R, und Tex das spezifische Wärmeverhältnis (1,4 wenn das Gas Luft ist), die Gaskonstante [kJ/(kg × K)] bzw. die innere Abgasrohrtemperatur sind.
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Die innere Abgasrohrtemperatur Tex in der Gleichung (10) kann durch einen Temperatursensor gemessen werden, der in dem Abgasrohr bereitgestellt ist, oder kann, zum Beispiel aus einem Kennfeld berechnet werden, das die Beziehung zwischen der Verbrennungskraftmaschinen-Rotationsgeschwindigkeit Ne und der Verbrennungskraftmaschinen-Fülleffizienz Ec (berechnet aus der Ansaugluft-Flussrate) darstellt. Da die innere Abgasrohr-Schallgeschwindigkeit αe eine Funktion der Abgastemperatur ist, kann erlaubt werden, dass die Berechnung über die Gleichung (10) nicht in der ECU 20 und als ein Kennfeld in Bezug auf die Temperatur durchgeführt wird, wobei Resultate einer vorläufig durchgeführten Berechnung bereitgestellt werden. Da die Konstante einem Gas entspricht, ist die Gaskonstante R vorab definiert. D.h., dass sich die Zusammensetzung des Gases in dem Abgasrohr in Abhängigkeit von der Verbrennungsbedingung ändert; aus Gründen der Einfachheit kann die Gaskonstante R jedoch auf die Gaskonstante von Luft eingestellt werden; alternativ ist es möglich, dass die Verbrennungsbedingung der Verbrennungskraftmaschine 1 geschätzt wird und dann die Gaskonstante R als variabel betrachtet wird.
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Die innere Abgasrohr-Schallgeschwindigkeits-Konstante αe, wobei es sich um eine Konstante handelt, ist durch die folgende Gleichung (11) definiert.
wobei κ, Pb, und Pex das spezifische Wärmeverhältnis (1,4 wenn das Gas Luft ist), der innere Ansaugkrümmerdruck [kPa] bzw. der innere Abgasrohrdruck [kPa] sind.
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Die innere Abgasrohrtemperatur Pex in der Gleichung (11) kann durch einen Drucksensor gemessen werden, der in dem Abgasrohr bereitgestellt ist oder kann zum Beispiel aus einem Kennfeld berechnet werden, das die Beziehung zwischen der Verbrennungskraftmaschinen-Rotationsgeschwindigkeit Ne und der Verbrennungskraftmaschinen-Fülleffizienz Ec (berechnet von der Ansaugluft-Flussrate) darstellt. Da die dimensionslose Flussrate σe eine Funktion des Verhältnisses des inneren Abgasrohrdrucks Pex zu dem inneren Ansaugkrümmerdruck Pb ist, ist es möglich, dass die Berechnung über die Gleichung (11) nicht in der ECU und als ein Kennfeld in Bezug auf das Verhältnis des inneren Abgasrohrdrucks Pex zu dem inneren Ansaugkrümmerdruck Pb durchgeführt wird, wobei Resultate einer vorläufig durchgeführten Berechnung eingerichtet sind.
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Die innere Abgasrohrtemperatur ρe, wobei es sich um eine Konstante handelt, ist durch die folgende Gleichung (12) definiert. ρe = Pex / R·Tex (12) wobei Pex, R und Tex der innere Abgasrohrdruck kPa], die Gaskonstante [kJ/(kg × K)] bzw. die innere Abgasrohrtemperatur sind.
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Die innere Abgasrohrtemperatur Tex in der Gleichung (12) kann durch einen Temperatursensor gemessen werden, der in dem Abgasrohr bereitgestellt ist oder kann zum Beispiel aus einem Kennfeld berechnet werden, das die Beziehung zwischen der Verbrennungskraftmaschinen-Rotationsgeschwindigkeit Ne und der Verbrennungskraftmaschinen-Fülleffizienz Ec (berechnet aus der Ansaugluft-Flussrate) darstellt. Die innere Abgasrohrtemperatur Tex in der Gleichung (12) kann durch einen Drucksensor gemessen werden, der in dem Abgasrohr bereitgestellt ist oder kann zum Beispiel aus einem Kennfeld berechnet werden, das die Beziehung zwischen der Verbrennungskraftmaschinen-Rotationsgeschwindigkeit Ne und der Verbrennungskraftmaschinen-Fülleffizienz EC (berechnet aus der Ansaugluft-Flussrate) darstellt.
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Obwohl in 2 nicht dargestellt, werden bezüglich der oben stehenden Gleichungen (10), (11) und (12) eine innere Abgasrohrtemperatur-Erfassungseinheit, die die innere Temperatur des in dem EGR-Weg bereitgestellten Abgasrohrs erfasst, eine innere Abgasrohr-Druckerfassungseinheit, die den inneren Druck des Abgasrohrs in dem EGR-Weg erfasst, eine innere Abgasrohr-Schallgeschwindigkeit-Berechnungseinheit, die die innere Abgasrohr-Schallgeschwindigkeit auf Grundlage der inneren Abgasrohrtemperatur berechnet, sowie eine innere Abgasrohr-Dichte-Berechnungseinheit bereitgestellt, die die innere Abgasrohrdichte auf Grundlage des inneren Abgasrohrdrucks und Temperatur berechnet.
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Als nächstes wird in dem Schritt 607 in 9 die effektive EGR-Basis-Öffnungsfläche Segr_bse, wobei es sich um eine effektive EGR-Öffnungsfläche handelt, aus dem EGR-Ventil-Öffnungsgrad Est berechnet, der auf Grundlage eines Signals von dem EGR-Ventil-Öffnungsgradsensor 15 in dem Schritt 606 erhalten wird. Zum Beispiel wird ein Kennfeld oder dergleichen, welches eine Charakteristik des EGR-Ventil-Öffnungsgrads gegenüber einer effektiven Öffnungsfläche darstellt, vorab eingerichtet. D.h., dass zum Beispiel 10 eine Tabelle ist, welche das Kennfeld für die Beziehung zwischen dem EGR-Ventil-Öffnungsgrad und der effektiven Öffnungsfläche in der Verbrennungskraftmaschinen-EGR-Flussraten-Schätzvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung darstellt. Da die effektive Öffnungsfläche und die Flussrate proportional zueinander sind, wie in der Gleichung (9) gegeben, kann die effektive EGR-Basis-Öffnungsfläche Segr_bse aus einem Kennfeld berechnet werden, das eine Charakteristik zwischen dem EGR-Ventil-Öffnungsgrad und der Flussrate darstellt. Wie oben erläutert, wird die effektive EGR-Basis-Öffnungsfläche Segr_bse entsprechend dem EGR-Ventil-Öffnungsgrad Est aus einem Kennfeld (engl. Map) berechnet.
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In dem Schritt 610 in 9 wird der effektive EGR-Öffnungsflächenlernwert Kelrn auf Grundlage der effektiven EGR-Basis-Öffnungsfläche Segr_bse, berechnet im Schritt 607, und der effektiven EGR-Öffnungsfläche Segr, berechnet im Schritt 605, berechnet. Mit anderen Worten wird insbesondere die Differenz zwischen der effektiven EGR-Basis-Öffnungsfläche Segr_bse und der effektiven EGR-Öffnungsfläche Segr berechnet; die Differenz ist der effektive EGR-Öffnungsflächenlernwert Kelrn. Anstelle der oben stehenden Differenz kann jeder andere Wert, wie zum Beispiel das Verhältnis der effektiven EGR-Basis-Öffnungsfläche Segr_bse zu der effektiven EGR-Öffnungsfläche Segr verwendet werden, solange diese die Differenz der effektiven EGR-Basis-Öffnungsfläche Segr_bse und der effektiven EGR-Öffnungsfläche Segr anzeigt.
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Der effektive EGR-Öffnungsflächenlernwert Kelrn wird in einem Lernbereich entsprechend dem EGR-Ventil-Öffnungsgrad Est gespeichert. Der gespeicherte effektive EGR-Öffnungsflächenlernwert Kelrn wird so wie er ist verwendet; alternativ wird ein Wert verwendet, der durch Multiplizieren des effektiven EGR-Öffnungsflächenlernwerts Kelrn mit einer vorbestimmten Verstärkung oder durch Addieren einer vorbestimmten Verstärkung zu dem effektiven EGR-Öffnungsflächenlernwert Kelrn erhalten wird. 11 ist eine Tabelle zur Darstellung des Kennfelds für die Beziehung zwischen dem EGR-Ventil-Öffnungsgrad und dem Lernwert in der Verbrennungskraftmaschinen-EGR-Flussraten-Schätzvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung. Wie in 11 dargestellt, ermöglicht das Speichern des effektiven EGR-Öffnungsflächenlernwerts Kelrn in dem Lernbereich entsprechend dem EGR-Ventil-Öffnungsgrad Est die detaillierte Durchführung des Lernens; selbst dann, wenn das Lernen verboten ist, kann die EGR-Flussrate daher genau berechnet werden. Obwohl die Genauigkeit verringert ist, kann erlaubt werden, dass der im Schritt 610 berechnete effektive EGR-Öffnungsflächenlernwert Kelrn, so wie dieser ist, verwendet wird, ohne in dem Lernbereich gespeichert zu werden.
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Im Gegensatz dazu werden im Schritt 604, wie oben erläutert, die Umgebungsbedingung, wie zum Beispiel die Wassertemperatur, und die Lernverbotsbedingungen, wie zum Beispiel ob oder ob nicht der Zeitpunkt in dem stabilen Fahrbereich ist, oder zu einem Zeitpunkt, wenn eine vorbestimmte Zeit nach einem transienten Fahren abgelaufen ist, ob oder ob nicht sich der EGR-Ventil-Öffnungsgrad ändert, und ob oder ob nicht eine Differenz zwischen dem gewünschten Wert des VVT und dem diesbezüglichen Steuerwert existiert, bestimmt; für den Fall, dass das EGR-Ventil-Öffnungsgradlernen verboten ist und das EGR-Ventil-Öffnungsgrad-Lernverbots-Flag gesetzt ist, folgt dem Schritt 604 der Schritt 608. In dem Schritt 608, wie in dem Fall mit dem Schritt 607, wird die effektive EGR-Basis-Öffnungsfläche Segr_bse auf Grundlage des im Schritt 609 erhaltenen EGR-Ventil-Öffnungsgrads Est berechnet; dem Schritt 608 folgt dann der Schritt 611.
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Im Schritt 611 wird die für die Steuerung zu verwendende effektive Lernsteuer-EGR-Öffnungsfläche Segr_ctl auf Grundlage des gespeicherten effektiven EGR-Öffnungsflächenlernwerts Kelrn und der effektiven EGR-Basis-Öffnungsfläche Segr_bse berechnet. In dieser Situation wird im Fall, dass im Schritt 610 der effektive EGR-Öffnungsflächenlernwert Kelrn gespeichert wurde, wobei es sich um die Differenz zwischen der effektiven EGR-Basis-Öffnungsfläche Segr_bse und der effektiven EGR-Öffnungsfläche Segr handelt, der effektive EGR-Öffnungsflächenlernwert Kelrn zu der effektiven EGR-Basis-Öffnungsfläche Segr_bse im Schritt 611 addiert, so dass die effektive Lernsteuer-EGR-Öffnungsfläche Segr_ctl berechnet wird.
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Im Folgenden werden Verarbeitungselemente, die durch die gewünschte EGR-Flussraten-Berechnungseinheit 30, die gewünschte effektive EGR-Öffnungsflächen-Berechnungseinheit 31 und die gewünschte EGR-Ventil-Öffnungsgrad-Berechnungsfläche 32 in der in 2 dargestellten ECU 20 implementiert werden, detailliert mit Bezug auf das in 12 dargestellte Flussdiagramm erläutert zur Darstellung, dass die oben stehenden Verarbeitungselemente in einer vorbestimmten Zeitsteuerunterbrechungsverarbeitung implementiert werden (zum Beispiel eine 10ms-Hauptverarbeitung oder eine BTDC-75degCA-Unterbrechungsverarbeitung). D.h., dass 12 ein Flussdiagramm zur Darstellung des Verfahrens zum Berechnen einer gewünschten EGR-Flussrate über einen gewünschten EGR-Ventil-Öffnungsgrad in der Verbrennungskraftmaschinen-EGR-Flussraten-Schätzvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung ist.
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Die Schritte 701 und 702 in dem in 12 dargestellten Flussdiagramm werden durch die gewünschte EGR-Flussraten-Berechnungseinheit 30 in 2 implementiert. In dem Schritt 702 in 12 wird die gewünschte EGR-Flussrate Qae_tgt auf Grundlage der gewünschten Ansaugluft-Flussrate Qa_tgt, berechnet im Schritt 701 und dem gewünschten EGR-Verhältnis Regr_tgt, berechnet im Schritt 406 in 7, berechnet. In dieser Situation ist die Beziehung zwischen der gewünschten Ansaugluft-Flussrate Qa_tgt, berechnet im Schritt 102 in 3, dem gewünschten EGR-Verhältnis Regr_tgt, berechnet im Schritt 406 in 7, und der gewünschten EGR-Flussrate Qae_tgt durch die folgende Gleichung (13) gegeben. Qae_tgt = Regr_tgt × Qa_tgt (13) wobei Qae_tgt, Qa_tgt und Regr_tgt die gewünschte EGR-Flussrate [g/s], die gewünschte Ansaugluft-Flussrate [g/s] bzw. das gewünschte EGR-Verhältnis sind.
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Die Schritte
703 und
704 in dem in
12 dargestellten Flussdiagramm werden durch die gewünschte effektive EGR-Öffnungsflächen-Berechnungseinheit
31 in
2 implementiert. Im Schritt
704 in
12 wird auf Grundlage der Abgasdichte ρe, der Abgasschallgeschwindigkeit αe und der dimensionslosen Flussrate σe, die im Schritt
703 berechnet werden und der gewünschten EGR-Flussrate Qae_tgt, berechnet im Schritt
702, die gewünschte effektive EGR-Öffnungsfläche Segr_tgt über die folgende Gleichung (14) berechnet.
wobei Segr_tgt, Qae_tgt, αe, σe, und ρe die gewünschte effektive EGR-Öffnungsfläche [mm
2], die gewünschte EGR-Flussrate [g/s], die innere Abgasrohr-Schallgeschwindigkeit [m/s], die dimensionslose Flussrate bzw. die innere Abgasrohrdichte sind.
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Da die Beziehung zwischen der gewünschten effektiven EGR-Öffnungsfläche Segr_tgt und der gewünschten EGR-Flussrate Qae_tgt, gegeben durch die oben stehende Gleichung (14), eingerichtet ist, wird die effektive Öffnungsfläche Segr erhalten, wenn die jeweiligen Konstanten αe, σe, und ρe erhalten werden. Da die Beziehung zwischen den Konstanten αe, σe, und ρe die gleiche ist wie jene, die durch die oben stehende Gleichung (9) gegeben ist, sind diese durch die Gleichungen (10), (11) bzw. (12) definiert.
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Die Schritte 705 bis 707 in 12 werden durch die gewünschte EGR-Ventil-Öffnungsgrad-Berechnungseinheit 32 in 2 implementiert. In dem Schritt 706 in 12 wird der gewünschte EGR-Ventil-Öffnungsgrad Est_tgt auf Grundlage des effektiven EGR-Öffnungsflächenlernwerts Kelrn, berechnet im Schritt 705, und der gewünschten effektiven EGR-Öffnungsfläche Segr_tgt, berechnet im Schritt 704, berechnet. Der Schritt 705 entspricht dem Schritt 610 in 9.
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In dem Fall, dass die Differenz zwischen der effektiven EGR-Basis-Öffnungsfläche Segr_bse und der effektiven EGR-Öffnungsfläche Segr, der durch Herstellungsvariationen verursacht wird, werden zeitliche Veränderungen oder dergleichen in dem EGR-Ventil 16 in dem effektiven EGR-Öffnungsflächenlernwert Kelrn gespeichert, wird der effektive EGR-Öffnungsflächenlernwert Kelrn zu der gewünschten effektiven EGR-Öffnungsfläche Segr_tgt addiert, so dass die erlernte effektive EGR-Öffnungsfläche berechnet wird; der gewünschte EGR-Ventil-Öffnungsgrad Est_tgt, der in der EGR-Steuerung verwendet wird, kann unter Verwendung einer Tabelle bezüglich des EGR-Ventil-Öffnungsgrads in Bezug auf eine effektive Öffnungsfläche erhalten werden.
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Im Schritt 707 werden die Steuergröße des EGR-Ventils und die jeweiligen Steuergrößen des Einspritzventils, der Zündspule und dergleichen berechnet; die Verarbeitung wird dann beendet. Die Steuergröße des Ansaug-/Abgas-VVT wird im Schritt 203 in 4 berechnet.
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Das Erlernen der effektiven EGR-Öffnungsfläche, wie oben erläutert, ermöglicht die Behandlung zeitlicher Veränderungen in dem EGR-Ventil 16, und die bei der Steuerung verwendete EGR-Flussrate kann somit genau geschätzt werden; eine Berechnung des gewünschten EGR-Verhältnisses während eine Korrektur derart durchgeführt wird, dass das Gesamt-EGR-Verhältnis konstant wird, ermöglicht, dass, während das EGR-Ventil 16 und der Ansaug-/Abgas-VVT miteinander zusammen arbeiten, Variationen oder zeitliche Veränderungen in dem EGR-Ventil 16, eine Änderung in der Umgebungsbedingung und dergleichen absorbiert werden kann.
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Die Verbrennungskraftmaschinen-EGR-Flussraten-Schätzvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung und die Verbrennungskraftmaschinen-Steuervorrichtung, die mit der EGR-Flussraten-Schätzvorrichtung ausgestattet ist, ermöglicht, wie oben erläutert, dass die Zylinder-Ansaugluft-Flussrate und die Ansaugluft-Flussrate genau in sowohl dem stabilen Fahrmodus als auch dem transienten Fahrmodus der Verbrennungskraftmaschine geschätzt werden können; die Verbrennungskraftmaschine kann somit geeignet gesteuert werden. Selbst dann, wenn aufgrund von Ablagerungen, wie zum Beispiel Ruß und dergleichen, sich die Flussraten-Charakteristik ändert, oder selbst dann, wenn aufgrund einer zeitlichen Veränderung das EGR-Ventil oder der Ansaug-/Abgas-VVT nicht korrekt arbeiten, kann die Charakteristik des EGR-Ventil-Öffnungsgrads des zur Flussrate (effektive Öffnungsflächen-Charakteristik) aus einer geschätzten Zylinder-Ansaugluft-Flussrate und einer geschätzten Drosselflussrate erlernt werden; es ist daher möglich, dass das gewünschte EGR-Verhältnis berechnet wird, während eine Korrektur derart durchgeführt wird, dass das Gesamt-EGR-Verhältnis konstant wird, und die EGR-Flussrate kann unter Verwendung des Resultats des Lernens geschätzt werden; die Verbrennungskraftmaschine kann daher geeignet gesteuert werden.
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Die Verbrennungskraftmaschinen-EGR-Flussraten-Schätzvorrichtung und die Verbrennungskraftmaschinen-Steuervorrichtung, die hier beschrieben wird, gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung sind jene, die durch die folgenden Erfindungen realisiert werden.
- (1) Verbrennungskraftmaschinen-EGR-Flussraten-Schätzvorrichtung, die eine EGR-Flussrate in einem EGR-Flussweg schätzt, der einen Luftansaugweg an der Stromabwärtsseite eines Drosselventils einer Verbrennungskraftmaschine und einen Abgasweg der Verbrennungskraftmaschine verbindet, wobei die Verbrennungskraftmaschinen-EGR-Flussraten-Schätzvorrichtung umfasst:
eine Ansaugluft-Flussraten-Berechnungseinheit, die eine Flussrate von Luft berechnet, die in einen Zylinder der Verbrennungskraftmaschine durch das Drosselventil der Verbrennungskraftmaschine aufgenommen wird;
ein EGR-Ventil, das den EGR-Weg öffnet oder schließt, um eine externe EGR-Flussrate als eine EGR-Flussrate in dem EGR-Weg zu steuern;
eine Volumen-Effizienz-Korrekturkoeffizient-Berechnungseinheit, die einen Volumen-Effizienz-Korrekturkoeffizienten berechnet, als eine Volumen-Effizienz entsprechend einem Wert, wobei es sich um einen Index für eine Anzeige einer Luftgröße handelt, die in einen Zylinder der Verbrennungskraftmaschine fließt, auf Grundlage einer Ventilzeitpunktsteuerung von zumindest einem von einem Ansaug-Ventil und einem Abgas-Ventil der Verbrennungskraftmaschine;
eine Zylinder-Flussraten-Berechnungseinheit, die eine Zylinder-Flussrate von Luft berechnet, die von dem Luftansaugweg an der Stromabwärtsseite des Drosselventils in den Zylinder fließt, auf Grundlage eines Drucks in dem Luftansaugweg und dem berechneten Volumen-Effizienz-Korrekturkoeffizienten;
eine interne EGR-Verhältnis-Schätzeinheit, die auf Grundlage der Ventilzeitpunktsteuerung ein internes EGR-Verhältnis schätzt, wobei es sich um das Verhältnis einer internen EGR-Flussrate handelt, als eine Flussrate von einem Abgas der Verbrennungskraftmaschine, die in dem Zylinder verbleibt, zu der Ansaugluft-Flussrate, die durch die Ansaugluft-Flussraten-Berechnungseinheit berechnet wird;
eine gewünschte Ansaugluft-Flussraten-Berechnungseinheit, die eine gewünschte Ansaugluft-Flussrate der Verbrennungskraftmaschine berechnet, auf Grundlage eines gewünschten Drehmoments der Verbrennungskraftmaschine;
eine gewünschte externe/interne EGR-Verhältnis-Schätzeinheit, die ein gewünschtes externes EGR-Verhältnis und ein gewünschtes internes EGR-Verhältnis schätzt, auf Grundlage der gewünschten Ansaugluft-Flussrate, die durch die gewünschte Ansaugluft-Flussraten-Berechnungseinheit berechnet wird und einer Rotationsgeschwindigkeit der Verbrennungskraftmaschine;
eine gewünschte EGR-Verhältnis-Schätzeinheit, die ein gewünschtes EGR-Verhältnis berechnet, auf Grundlage des gewünschten externen EGR-Verhältnisses und des gewünschten internen EGR-Verhältnisses, das durch die gewünschte externe/interne EGR-Verhältnis-Schätzeinheit geschätzt wird und dem internen EGR-Verhältnis, das durch die interne EGR-Verhältnis-Schätzeinheit geschätzt wird;
eine EGR-Flussraten-Berechnungseinheit, die eine EGR-Flussrate berechnet auf Grundlage der Zylinder-Flussrate, die durch die Zylinder-Flussraten-Berechnungseinheit berechnet wird, und der Ansaugluft-Flussrate, die durch die Ansaugluft-Flussraten-Berechnungseinheit berechnet wird;
eine effektive EGR-Öffnungsflächen-Berechnungseinheit, die eine effektive Öffnungsfläche des EGR-Ventils entsprechend einem Öffnungsgrad des EGR-Ventils berechnet auf Grundlage der EGR-Flussrate, die durch die EGR-Flussraten-Berechnungseinheit berechnet wird;
eine effektive EGR-Öffnungsflächenlerneinheit, die eine Beziehung zwischen einem EGR-Ventil-Öffnungsgrad, basierend auf einer Ausgabe eines EGR-Ventil-Öffnungsgradsensors, der einen Öffnungsgrad des EGR-Ventils erfasst, und einer effektiven EGR-Öffnungsfläche, die durch die effektive EGR-Öffnungsflächen-Berechnungseinheit berechnet wird, erlernt; und
eine EGR-Ventil-Öffnungsgrad-Berechnungseinheit, die einen Öffnungsgrad des EGR-Ventils berechnet,
wobei die EGR-Ventil-Öffnungsgrad-Berechnungseinheit einen EGR-Ventil-Öffnungsgrad berechnet, der bei einer Steuerung der Verbrennungskraftmaschine verwendet wird auf Grundlage des gewünschten EGR-Verhältnisses, geschätzt durch die gewünschte EGR-Verhältnis-Schätzeinheit, der effektiven EGR-Öffnungsfläche, berechnet durch die effektive EGR-Öffnungsflächen-Berechnungseinheit, und einem Lernwert, der durch die effektive EGR-Öffnungsflächenlerneinheit erlernt wird.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist der EGR-Ventil-Öffnungsgrad Feedback-gesteuert, derart, dass das interne und externe gewünschte EGR-Verhältnis erreicht wird, so dass während dem Zusammenarbeiten miteinander das EGR-Ventil und der Ansaug-/Abgas-VVT genau gesteuert werden kann.
- (2) Verbrennungskraftmaschinen-EGR-Flussraten-Schätzvorrichtung nach (1),
wobei die gewünschte externe/interne EGR-Verhältnis-Schätzeinheit derart konfiguriert ist, dass eine Ansaugluft-Flussrate, eine Rotationsgeschwindigkeit der Verbrennungskraftmaschine, ein externes EGR-Verhältnis und ein internes EGR-Verhältnis, wobei es sich um die Indices zur Übereinstimmung von Parametern zu einem Zeitpunkt handelt, wenn in dem Fall der Steuerung von zumindest einer von der externen EGR-Flussrate und der internen EGR-Flussrate verwendet wird, wobei die Steuerung übereinstimmt, vorab eingestellt sind, und derart, dass von dem vorab eingestellten externen EGR-Verhältnis und dem internen EGR-Verhältnis ein externes EGR-Verhältnis und ein internes EGR-Verhältnis entsprechend einer Rotationsgeschwindigkeit der Verbrennungskraftmaschine und eine Ansaugluft-Flussrate zu einem Zeitpunkt wenn die Verbrennungskraftmaschine betrieben wird,
wobei die gewünschte EGR-Verhältnis-Schätzeinheit derart konfiguriert ist, dass das gewünschte EGR-Verhältnis durch Korrektur des gewünschten externen EGR-Verhältnisses berechnet wird auf Grundlage der Differenz zwischen dem gewünschten internen EGR-Verhältnis und dem realen Wert eines internen EGR-Verhältnisses, derart, dass das Gesamt-EGR-Verhältnis, wobei es sich um die Gesamtheit aus einem internen EGR-Verhältnis und einem externen EGR-Verhältnis handelt, konstant wird, und
wobei die gewünschte EGR-Verhältnis-Schätzeinheit das gewünschte EGR-Verhältnis derart berechnet, dass das Gesamt-EGR-Verhältnis auf Grundlage des gewünschten externen EGR-Verhältnisses und des gewünschten internen EGR-Verhältnisses, geschätzt durch die gewünschte externe/interne EGR-Verhältnis-Schätzeinheit, berechnet wird, und dann das gewünschte externe EGR-Verhältnis unter Verwendung des internen EGR-Verhältnisses korrigiert wird, so dass das Gesamt-EGR-Verhältnis konstant wird.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das gewünschte externe EGR-Verhältnis derart gesteuert, dass Variationen in dem internen EGR-Verhältnis absorbiert werden, so dass das Gesamt-EGR-Verhältnis gesteuert werden kann, um konstant zu sein.
- (3) Verbrennungskraftmaschinen-EGR-Flussraten-Schätzvorrichtung nach einem von (1) und (2), umfassend:
eine innere Ansaugweg-Druckerfassungseinheit, die an der Stromabwärtsseite des Drosselventils angebracht ist, und einen Druck in dem Ansaugweg erfasst, der mit dem EGR-Weg verbunden ist;
eine innere Abgasweg-Temperaturerfassungseinheit, die eine Temperatur in dem Abgasweg erfasst, der mit dem EGR-Weg verbunden ist;
eine innere Abgasweg-Druckerfassungseinheit, die einen Druck in dem Abgasweg erfasst, der mit dem EGR-Weg verbunden ist;
eine innere Abgasweg-Schallgeschwindigkeits-Berechnungseinheit, die eine Schallgeschwindigkeit in dem Abgasweg berechnet, auf Grundlage einer Temperatur in dem Abgasweg, die durch die innere Abgasweg-Temperaturerfassungseinheit erfasst wird;
eine innere Abgasweg-Dichteberechnungseinheit, die eine Dichte in dem Abgasweg berechnet, auf Grundlage eines Drucks in dem Abgasweg, erfasst durch die innere Abgasweg-Druckerfassungseinheit, und einer Temperatur in dem Abgasweg, erfasst durch die innere Abgasweg-Temperaturerfassungseinheit;
eine effektive EGR-Basis-Öffnungsflächen-Berechnungseinheit, die eine effektive EGR-Basis-Öffnungsfläche aus einem vorab eingestellten Kennfeld EGR-Ventil-Öffnungsgrad zu effektiver EGR-Basis-Öffnungsflächen berechnet; und
eine effektive Öffnungsflächen-Korrektureinheit, die eine effektive EGR-Ventil-Öffnungsfläche korrigiert, die bei der Steuerung der Verbrennungskraftmaschine verwendet wird,
wobei die effektive EGR-Öffnungsflächen-Berechnungseinheit derart konfiguriert ist, dass eine effektive EGR-Öffnungsfläche aus einem Öffnungsgrad des EGR-Ventils, einem Druck in dem Luftansaugweg, einem Druck in dem Abgasweg, einer Schallgeschwindigkeit in dem Abgasweg, einer inneren Abgasweg-Dichte und der EGR-Flussrate berechnet wird,
wobei die effektive EGR-Öffnungsflächenlerneinheit derart konfiguriert ist, dass der effektive EGR-Öffnungsflächenlernwert auf Grundlage einer effektiven EGR-Öffnungsfläche berechnet wird, die durch die effektive EGR-Öffnungsflächen-Berechnungseinheit berechnet wird, und einer effektiven EGR-Basis-Öffnungsfläche, die durch die effektive EGR-Basis-Öffnungsflächen-Berechnungseinheit berechnet wird, berechnet wird,
wobei die effektive Öffnungsflächen-Korrektureinheit derart konfiguriert ist, dass eine effektive EGR-Ventil-Öffnungsfläche beim Steuern der Verbrennungskraftmaschine verwendet wird, auf Grundlage eines effektiven EGR-Öffnungsflächenlernwerts korrigiert wird, der durch die effektive EGR-Öffnungsflächenlerneinheit berechnet wird, und
wobei die EGR-Ventil-Öffnungsgrad-Berechnungseinheit eine Beziehung zwischen einer effektiven EGR-Öffnungsfläche, berechnet durch die effektive EGR-Öffnungsflächen-Berechnungseinheit, und einem Öffnungsgrad des EGR-Ventils erlernt, und einen EGR-Wert-Öffnungsgrad berechnet, der beim Steuern der Verbrennungskraftmaschine verwendet wird, auf Grundlage der erlernten Beziehung zwischen der effektiven EGR-Öffnungsfläche und dem Öffnungsgrad des EGR-Ventils.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Beziehung zwischen dem EGR-Ventil-Öffnungsgrad und der effektiven EGR-Öffnungsfläche erlernt, so dass selbst dann, wenn sich die Beziehung zeitlich ändert, eine korrekte Charakteristik des Öffnungsgrads zur effektiven Öffnungsfläche beibehalten werden kann, und ein genauer EGR-Ventil-Öffnungsgradlernwert wird verwendet, so dass der EGR-Ventil-Öffnungsgrad genau Feedback-gesteuert werden kann.
- (4) Verbrennungskraftmaschinen-EGR-Flussraten-Schätzvorrichtung nach einem von (1) bis (3), wobei die gewünschte externe/interne EGR-Verhältnis-Schätzeinheit das gewünschte externe EGR-Verhältnis schätzt, auf Grundlage einer Rotationsgeschwindigkeit der Verbrennungskraftmaschine und der Ansaugluft-Flussrate, wobei die Rotationsgeschwindigkeit und die Ansaugluft-Flussrate Betriebsbedingungen zum Steuern der externen EGR-Flussrate sind.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglicht das Kennfeldbilden (engl. Mapping) unter Verwendung von Betriebsbedingungen zu einem Zeitpunkt, wenn die externe EGR-Steuerung übereinstimmt, das gewünschte externe EGR-Verhältnis ohne weiteres zu schätzen.
- (5) Verbrennungskraftmaschinen-EGR-Flussraten-Schätzvorrichtung nach einem von (1) bis (4), ferner mit einer gewünschten Phasenwinkel-Berechnungseinheit, die einen gewünschten Phasenwinkel für eine Ventilzeitsteuerung von zumindest einem von dem Ansaug-Ventil und dem Abgas-Ventil der Verbrennungskraftmaschine berechnet,
wobei die gewünschte externe/interne EGR-Verhältnis-Schätzeinheit das gewünschte interne EGR-Verhältnis schätzt, auf Grundlage einer Rotationsgeschwindigkeit der Verbrennungskraftmaschine und der Ansaugluft-Flussrate, wobei die Rotationsgeschwindigkeit und die Ansaugluft-Flussrate Ventilzeitsteuer-Betriebsbedingungen von zumindest einem von dem Ansaug-Ventil und dem Abgas-Ventil sind, und
wobei die gewünschte Phasenwinkel-Berechnungseinheit den gewünschten Phasenwinkel berechnet, auf Grundlage einer Rotationsgeschwindigkeit der Verbrennungskraftmaschine und der Ansaugluft-Flussrate, wobei die Rotationsgeschwindigkeit und die Ansaugluft-Flussrate Ventilzeitsteuer-Betriebsbedingungen von zumindest einem von dem Ansaug-Ventil und dem Abgas-Ventil sind.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglicht das Kennfeldbilden (engl. Mapping) unter Verwendung von Betriebsbedingungen zu einem Zeitpunkt, wenn die Ansaug-/Abgas-VVT-Steuerung übereinstimmt, das gewünschte interne EGR-Verhältnis und den gewünschten Phasenwinkel ohne weiteres zu schätzen.
- (6) Verbrennungskraftmaschinen-EGR-Flussraten-Schätzvorrichtung nach einem von (1) bis (4), ferner mit einer gewünschten Phasenwinkel-Berechnungseinheit, die einen gewünschten Phasenwinkel für eine Ventilzeitsteuerung von zumindest einem von dem Ansaug-Ventil und dem Abgas-Ventil der Verbrennungskraftmaschine berechnet,
wobei die gewünschte externe/interne EGR-Verhältnis-Schätzeinheit das gewünschte interne EGR-Verhältnis schätzt, auf Grundlage einer Rotationsgeschwindigkeit der Verbrennungskraftmaschine und der gewünschten Ansaugluft-Flussrate, berechnet durch die gewünschte Ansaugluft-Flussraten-Berechnungseinheit, wobei die Rotationsgeschwindigkeit und die gewünschte Ansaugluft-Flussrate Ventilzeitsteuer-Betriebsbedingungen von zumindest einem von dem Ansaug-Ventil und dem Abgas-Ventil sind, und
wobei die gewünschte Phasenwinkel-Berechnungseinheit den gewünschten Phasenwinkel berechnet, auf Grundlage einer Rotationsgeschwindigkeit der Verbrennungskraftmaschine und der gewünschten Ansaugluft-Flussrate, berechnet durch die gewünschte Ansaugluft-Flussraten-Berechnungseinheit, wobei die Rotationsgeschwindigkeit und die gewünschte Ansaugluft-Flussrate Ventilzeitsteuer-Betriebsbedingungen von zumindest einem von dem Ansaug-Ventil und dem Abgas-Ventil sind.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die gewünschte Ansaugluft-Flussrate bei der Berechnung des gewünschten EGR-Ventil-Öffnungsgrads und des gewünschten Phasenwinkels verwendet, so dass das Ansprechverhalten des EGR-Ventil-Betriebs und des Ansaug-/Abgas-VVT-Betriebs verbessert werden kann.
- (7) Eine Verbrennungskraftmaschinen-Steuervorrichtung mit der Verbrennungskraftmaschinen-EGR-Flussraten-Schätzvorrichtung gemäß einem von (1)–(6).
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Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Absorbierung von Variationen, zeitlichen Veränderungen und selbst Umgebungsbedingungen, während das EGR-Ventil und der Ansaug-/Abgas-VVT miteinander zusammen arbeiten; die EGR-Flussrate kann daher genau geschätzt werden, und es kann somit eine hochgenaue Verbrennungskraftmaschinen-Steuervorrichtung erhalten werden.
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Verschiedene Modifikationen und Änderungen dieser Erfindung werden dem Durchschnittsfachmann ersichtlich, ohne vom Umfang dieser Erfindung abzuweichen, und es wird verstanden, dass diese nicht auf die hier dargestellten Ausführungsformen beschränkt ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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