DE102015210745A1 - SYSTEM AND METHOD FOR PREDICTING THE TIME OF COMBUSTION IN A MOTOR WITH A HOMOGENEOUS COMPRESSION IGNITION - Google Patents

SYSTEM AND METHOD FOR PREDICTING THE TIME OF COMBUSTION IN A MOTOR WITH A HOMOGENEOUS COMPRESSION IGNITION Download PDF

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Abstract

Ein System sagt den Zeitpunkt der Verbrennung (CA50) für einen Arbeitstakt eines HCCI-Verbrennungsmotors durch eine Arrhenius-Gleichung voraus, in die wenigstens zwei Verbrennungsreaktionsparameter aus Verbrennungsreaktionsparametern, die als Druckzustandsvariable einen Zylinderdruck im Inneren des Zylinders (Pcyl_10BTDC), als Kraftstoffmasseanteil ein Äquivalenzverhältnis (φ) und als Zustandsvariable des verbrannten Gases einen Restgasanteil (Xrg) umfassen, aufgenommen sind.One system predicts the time of combustion (CA50) for an operating stroke of an HCCI engine by an Arrhenius equation, in which at least two combustion reaction parameters from combustion reaction parameters representing pressure state variable cylinder pressure inside the cylinder (Pcyl_10BTDC) as fuel mass fraction (equivalence ratio). φ) and as a state variable of the burnt gas comprise a residual gas content (Xrg) are included.

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zur Vorhersage des Zeitpunkts der Verbrennung für einen Arbeitstakt in einem Zylinder eines Motors mit homogener Kompressionszündung.The present invention relates to a system and method for predicting the timing of combustion for a power stroke in a cylinder of a homogeneous compression ignition engine.

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIKGENERAL PRIOR ART

In den letzten Jahren wurden Verbrennungsmotoren mit homogener Kompressionszündung (Homogenous Charge Combustion Ignition, HCCI) vorgeschlagen, die als eine Form der Verbrennung eine Verbrennung einsetzen, welche durch eine Selbstzündung eines Luft-Kraftstoff-Gemischs durch Einlassen von verbranntem Gas mit einer hohen Temperatur in einen Zylinder ausgelöst wird. Diese Form von Verbrennung, die durch eine homogene Kompressionszündung ausgelöst wird und als Verbrennung mit homogener Kompressionszündung (HCCI) bezeichnet wird, hat als eine Form der Verbrennung für Benzin- und Dieselmotoren Beachtung gefunden.In recent years, Homogeneous Charge Combustion Ignition (HCCI) internal combustion engines have been proposed which employ combustion as a form of combustion caused by auto-ignition of an air-fuel mixture by introducing high-temperature burnt gas into one Cylinder is triggered. This form of combustion, which is triggered by homogeneous compression ignition and referred to as homogeneous compression ignition (HCCI) combustion, has attracted attention as a form of combustion for gasoline and diesel engines.

Die HCCI-Verbrennung wird durch eine Selbstzündung ohne jegliche Hilfe durch einen Funken ausgelöst, wobei die Selbstzündung durch einen Anstieg der Temperatur und des Drucks eines Luft-Kraftstoff-Gemischs in einem Zylinder, verursacht durch eine Verdichtung des Gemischs, erlangt wird. Diese HCCI-Verbrennung, bei der eine Verbrennung eines Großteils gleichzeitig von mehreren Zündungsstellen in dem Gemisch im Zylinder ausgehend stattfindet, weist den Vorteil auf, dass ein höherer Wärmewirkungsgrad mit einer kurzen Brenndauer erhalten wird.HCCI combustion is initiated by auto-ignition without any help from a spark, autoignition being achieved by an increase in temperature and pressure of an air-fuel mixture in a cylinder caused by compression of the mixture. This HCCI combustion, in which combustion of a majority takes place simultaneously from multiple ignition points in the mixture in the cylinder, has the advantage that a higher thermal efficiency is obtained with a short burning time.

Wenn die HCCI-Verbrennung zum Beispiel in Benzinmotoren eingesetzt wird, wird dies Motorherstellern gestatten, vor allem eine Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs zu erwarten. Überdies werden Motorhersteller beim Einsatz der HCCI-Verbrennung in Dieselmotoren vor allem eine Verringerung der Ruß- und der Stickoxidemissionen erwarten.For example, when HCCI combustion is used in gasoline engines, it will allow engine manufacturers to expect, above all, an improvement in fuel consumption. In addition, when using HCCI combustion in diesel engines, engine manufacturers will most likely expect a reduction in soot and nitrogen oxide emissions.

Der Zeitpunkt der Selbstzündung in einem HCCI-Verbrennungsmotor, der die HCCI-Verbrennung einsetzt, unterscheidet sich abhängig von verschiedenen Arten von Zustandsvariablen einer Ladung des Gemischs in einem Zylinder einschließlich der Temperatur der Ladung in dem Zylinder, des Drucks der Ladung in dem Zylinder, der Menge an Luft in der Ladung in dem Zylinder, der Menge an Restgas in der Ladung in dem Zylinder, der Menge an Kraftstoff in der Ladung in dem Zylinder, und dergleichen beträchtlich. Dies stellt insofern ein Problem dar, als der Motor klopfen oder fehlzünden kann, sofern der Zeitpunkt der Selbstzündung nicht richtig gesteuert wird, da die Ladung möglicherweise nicht zu dem passenden Zeitpunkt verbrennt. Daher besteht die Notwendigkeit, den Zeitpunkt der Verbrennung der Ladung, die durch Selbstzündung ausgelöst wird, mit einer guten Genauigkeit vorherzusagen.The time of auto-ignition in an HCCI internal combustion engine employing HCCI combustion differs depending on various kinds of state variables of a charge of the mixture in a cylinder including the temperature of the charge in the cylinder, the pressure of the charge in the cylinder Amount of air in the charge in the cylinder, the amount of residual gas in the charge in the cylinder, the amount of fuel in the charge in the cylinder, and the like considerably. This poses a problem in that the engine may knock or misfire unless the timing of the autoignition is properly controlled because the charge may not burn at the appropriate time. Therefore, there is a need to predict the timing of combustion of the charge, which is triggered by auto-ignition, with good accuracy.

Der Stand der Technik umfasst HCCI-Verbrennungsmotoren, die den Zeitpunkt der Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemischs, die während des HCCI-Verbrennungsmodus durch Selbstzündung ausgelöst wird, vorhersagen, wie in JP 2009-168027 A (auch als US 2009/0182485 A1 und DE 10 2008 004 361 A1 veröffentlicht), JP 2006-2637 A , und JP 2008-101591 A , die nachstehend als Patentliteraturbeispiele 1 bis 3 angeführt sind, beschrieben ist.The prior art includes HCCI internal combustion engines that predict the timing of combustion of the air-fuel mixture triggered by auto-ignition during the HCCI combustion mode, as in FIG JP 2009-168027 A (also as US 2009/0182485 A1 and DE 10 2008 004 361 A1 released), JP 2006-2637 A , and JP 2008-101591 A which are listed below as Patent Literature Examples 1 to 3.

Der in JP 2009-168027 A beschriebene HCCI-Verbrennungsmotor sagt den Massenanteil der Verbrennung von 50% in einem Zyklus bzw. Arbeitstakt durch eine Gleichung voraus, die den vorhergesagten Massenanteil der Verbrennung von 50% auf Basis der manipulierten Variablen im Hinblick auf die Restgasrückhaltung bzw. Restgasretention und/oder die Luftzufuhr, die in dem Zyklus bzw. Arbeitstakt in den Verbrennungsmotor eingelassen wird, die Menge des Kraftstoffs, die in dem vorhergehenden Zyklus bzw. Arbeitstakt eingespritzt wurde, den induzierten Mitteldruck, der für den vorhergehenden Zyklus bzw. Arbeitstakt bestimmt wurde, den Massenanteil der Verbrennung von 50%, der für den vorhergehenden Zyklus bzw. Arbeitstakt bestimmt wurde, und Parameter ergibt.The in JP 2009-168027 A The HCCI engine described above predicts the mass fraction of combustion of 50% in one cycle by an equation containing the predicted mass fraction of combustion of 50% based on the manipulated variables in terms of residual gas retention and / or air supply introduced into the engine in the cycle, the amount of fuel injected in the previous cycle, the induced mean pressure determined for the previous cycle, the mass fraction of combustion of 50% determined for the previous cycle or duty cycle and gives parameters.

Der HCCI-Verbrennungsmotor, der in JP 2006-2637 A beschrieben wird, sagt die Zündungsverzögerung unter Verwendung der Arrhenius-Gleichung voraus, die die vorhergesagte Zündungsverzögerung auf Basis von Parametern, die für den Druck einer Ladung eines Luft-Kraftstoff-Gemischs, die Temperatur der Ladung und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Gemischs und dergleichen bestimmt wurden, ergibt.The HCCI combustion engine used in JP 2006-2637 A predicts the ignition delay using the Arrhenius equation, which predicts the ignition delay based on parameters related to the pressure of a charge of an air-fuel mixture, the temperature of the charge and the air-fuel ratio of the mixture and the like are determined.

Der HCCI-Verbrennungsmotor, der in JP 2008-101591 A beschrieben wird, sagt die Zündungsverzögerung unter Verwendung der Arrhenius-Gleichung voraus, die die vorhergesagte Zündungsverzögerung auf Basis des Drucks einer Ladung des Gemischs in einem Zylinder, der Aktivierungsenergie, der absoluten Temperatur der Ladung in dem Zylinder, der Gaskonstanten und verschiedenen Konstanten ergibt.The HCCI combustion engine used in JP 2008-101591 A is described predicts the ignition delay using the Arrhenius equation, which gives the predicted ignition delay based on the pressure of a charge of the mixture in a cylinder, the activation energy, the absolute temperature of the charge in the cylinder, the gas constant, and various constants.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

PATENTLITERATURPatent Literature

  • Patentliteraturbeispiel 1: JP 2009-168027 A Patent Literature Example 1 JP 2009-168027 A
  • Patentliteraturbeispiel 2: JP 2006-2637 A Patent Literature Example 2: JP 2006-2637 A
  • Patentliteraturbeispiel 3: JP 2008-101591 A Patent Literature Example 3: JP 2008-101591 A

KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNGBRIEF SUMMARY OF THE INVENTION

TECHNISCHES PROBLEMTECHNICAL PROBLEM

Doch der Selbstzündungszeitpunkt oder der Zeitpunkt der Verbrennung bei der HCCI-Verbrennung wird durch den Einfluss eines physikalischen Faktors wie etwa der Temperaturverteilung aufgrund einer turbulenten Mischung und des Wärmeverlusts durch die Zylinderwand auf die Zündungsverzögerungszeit, der durch chemische Reaktionen wie etwa eine Niedertemperaturoxidationsreaktion und eine Hochtemperaturoxidationsreaktion Drehzahl-bestimmt ist, beherrscht. Überdies wird die chemische Reaktionsrate bei der HCCI-Verbrennung nicht nur durch den Zylinder, sondern zum Beispiel auch durch das Äquivalenzverhältnis und den Restgasanteil bedeutend beeinflusst. However, the autoignition timing or timing of combustion in HCCI combustion is governed by the influence of a physical factor such as the temperature distribution due to a turbulent mixture and the heat loss through the cylinder wall on the ignition delay time caused by chemical reactions such as a low-temperature oxidation reaction and high-temperature oxidation reaction - is determined, mastered. Moreover, the chemical reaction rate in HCCI combustion is significantly affected not only by the cylinder, but also, for example, by the equivalence ratio and the residual gas content.

Doch bei den HCCI-Verbrennungsmotoren, die in den oben angeführten Patentliteraturbeispielen 1 bis 3 beschrieben sind, werden der oben beschriebene physikalische Faktor und Faktoren, die die chemische Reaktionsrate stark beeinflussen, bei der Vorhersage des Selbstzündungszeitpunkts oder des Zeitpunkts der Verbrennung bei der HCCI-Verbrennung nicht berücksichtigt. Daher lässt sich für die HCCI-Verbrennungsmotoren, die in den oben angeführten Patentliteraturbeispielen beschrieben sind, sagen, dass die Vorhersagegenauigkeit für den Selbstzündungszeitpunkt oder den Zeitpunkt der Verbrennung bei der HCCI-Verbrennung nicht unbedingt hoch ist.However, in the HCCI internal combustion engines described in the above Patent Literature Examples 1 to 3, the above-described physical factor and factors which greatly affect the chemical reaction rate become the predictions of the autoignition timing or the combustion timing in the HCCI combustion not considered. Therefore, for the HCCI internal combustion engines described in the above-mentioned patent literature examples, it can be said that the prediction accuracy for the autoignition timing or the timing of combustion in the HCCI combustion is not necessarily high.

Entsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System und ein Verfahren zur Vorhersage des Zeitpunkts der Verbrennung in einem HCCI-Verbrennungsmotor bereitzustellen, wodurch die Vorhersagegenauigkeit für den Selbstzündungszeitpunkt oder den Zeitpunkt der Verbrennung bei der HCCI-Verbrennung gegenüber dem Stand der Technik verbessert wird.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a system and method for predicting the timing of combustion in an HCCI internal combustion engine, thereby improving the prediction accuracy for the autoignition timing or timing of combustion in HCCI combustion over the prior art ,

LÖSUNG DES PROBLEMSTHE SOLUTION OF THE PROBLEM

Nach dem ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein System oder ein Verfahren zur Vorhersage des Zeitpunkts der Verbrennung eines Gemischs im Inneren eines Zylinders für einen Arbeitstakt eines HCCI-Verbrennungsmotors bereitgestellt, das Folgendes umfasst: Bestimmen von wenigstens zwei Verbrennungsreaktionsparametern aus Verbrennungsreaktionsparametern, die eine Druckzustandsvariable, welche auf Basis eines Zylinderdrucks im Inneren des Zylinders bestimmt wird, einen Kraftstoffmasseanteil, der auf Basis des Zustands der Kraftstoffmasse und der Luftmasse im Inneren des Zylinders bestimmt wird, und eine Zustandsvariable des verbrannten Gases, die auf Basis der Rückhaltung bzw. Retention des verbrannten Gases im Inneren des Zylinders bestimmt wird, umfassen; Aufnehmen der bestimmten beiden Verbrennungsreaktionsparameter in eine Arrhenius-Gleichung; und Vorhersagen des Zeitpunkts der Verbrennung für den Arbeitstakt unter Verwendung der Arrhenius-Gleichung. According to the first aspect of the present invention, there is provided a system or method for predicting the timing of combustion of a mixture within a cylinder for a stroke of an HCCI internal combustion engine, comprising: determining at least two combustion reaction parameters from combustion reaction parameters representing a pressure state variable; which is determined based on a cylinder pressure inside the cylinder, a mass of fuel mass determined based on the state of the fuel mass and the air mass inside the cylinder, and a state variable of the burnt gas based on the retention of the burnt gas inside the cylinder is determined; Taking the determined two combustion reaction parameters into an Arrhenius equation; and predicting the timing of combustion for the power stroke using the Arrhenius equation.

Nach dem zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt, dass ein Exponent eines jeden der bestimmten beiden Verbrennungsreaktionsparameter eine vorherbestimmte Zahl ist.According to the second aspect of the present invention, it is preferable that an exponent of each of the specific two combustion reaction parameters is a predetermined number.

Nach dem dritten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein System oder ein Verfahren zur Vorhersage eines Zeitpunkts der Verbrennung eines Gemischs im Inneren eines Zylinders für einen Arbeitstakt eines HCCI-Verbrennungsmotors bereitgestellt, das Folgendes umfasst: Bestimmen wenigstens eines Verbrennungsreaktionsparameters aus Verbrennungsreaktionsparametern, die eine Druckzustandsvariable, welche auf Basis eines Zylinderdrucks im Inneren des Zylinders bestimmt wird, einen Kraftstoffmasseanteil, der auf Basis des Zustands der Kraftstoffmasse und der Luftmasse im Inneren des Zylinders bestimmt wird, und eine Zustandsvariable des verbrannten Gases, die auf Basis der Rückhaltung des verbrannten Gases im Inneren des Zylinders bestimmt wird, umfassen; Bestimmen wenigstens eines Kraftstoffzustandsparameters aus Kraftstoffzustandsparametern, die eine Mischvorhersagevariable zur Vorhersage des Mischzustands des Kraftstoffs im Inneren des Zylinders, einen Einspritzungsabschlusszeitpunkt, zu dem die Einspritzung des Kraftstoffs abgeschlossen ist, und eine Wärmeverlustvorhersagevariable zur Vorhersage eines Wärmeverlusts aufgrund einer Wärmeübertragung zwischen einer Wandfläche und dem Kraftstoff im Inneren des Zylinders umfassen; Aufnehmen der bestimmten Verbrennungsreaktions- und Kraftstoffzustandsparameter in eine Arrhenius-Gleichung; und Vorhersagen des Zeitpunkts der Verbrennung für den Arbeitstakt unter Verwendung der Arrhenius-Gleichung.According to the third aspect of the present invention, there is provided a system or method for predicting a combustion timing of a mixture inside a cylinder for a power stroke of an HCCI internal combustion engine, comprising: determining at least one combustion reaction parameter from combustion reaction parameters including a pressure state variable is determined based on a cylinder pressure inside the cylinder, a mass fraction of fuel determined based on the state of the fuel mass and the air mass inside the cylinder, and a state variable of the burnt gas based on the retention of the burnt gas inside the cylinder is determined; Determining at least one fuel condition parameter from fuel condition parameters including a mixed prediction variable for predicting the mixed state of the fuel inside the cylinder, an injection completion timing at which fuel injection is completed, and a heat loss prediction variable for predicting heat loss due to heat transfer between a wall surface and the fuel Inside the cylinder include; Taking the determined combustion reaction and fuel condition parameters into an Arrhenius equation; and predicting the timing of combustion for the power stroke using the Arrhenius equation.

Nach dem vierten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt, dass ein Exponent eines jeden der bestimmten Verbrennungsreaktions- und Kraftstoffzustandsparameter eine vorherbestimmte Zahl ist.According to the fourth aspect of the present invention, it is preferable that an exponent of each of the determined combustion reaction and fuel condition parameters is a predetermined number.

Nach dem fünften Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt, dass der Kraftstoffmasseanteil ein Äquivalenzverhältnis oder ein Kehrwert des Äquivalenzverhältnisses ist. According to the fifth aspect of the present invention, it is preferable that the fuel mass fraction is an equivalence ratio or an inverse of the equivalence ratio.

Nach dem sechsten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt, dass die Zustandsvariable des verbrannten Gases ein Prozentsatz der Masse des Restgases in Bezug auf die Masse des Gemischs in dem Zylinder ist. According to the sixth aspect of the present invention, it is preferable that the status variable of the combusted gas is a percentage of the mass of the residual gas with respect to the mass of the mixture in the cylinder.

Nach dem siebenten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt, dass die Mischvorhersagevariable eine Motordrehzahl des Motors oder ein Kehrwert der Motordrehzahl ist.According to the seventh aspect of the present invention, it is preferable that the mixed prediction variable is an engine speed of the engine or a reciprocal of the engine speed.

Nach dem achten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt, dass die Wärmeverlustvorhersagevariable ein Unterschied zwischen einer Abgastemperatur und einer Ansaugtemperatur ist.According to the eighth aspect of the present invention, it is preferable that the heat loss prediction variable is a difference between an exhaust gas temperature and an intake temperature.

TECHNISCHE WIRKUNGEN DER ERFINDUNGTECHNICAL EFFECTS OF THE INVENTION

Nach dem ersten Gesichtspunkt ist es möglich, den Zeitpunkt der Verbrennung genauer als bei der herkömmlichen Technik vorherzusagen, da arithmetische Operationen unter Verwendung einer Arrhenius-Gleichung durchgeführt werden zur Vorhersage des Zeitpunkts der Verbrennung unter Aufnahme von Verbrennungsreaktionsparametern, die eine Änderung des Zeitpunkts der Verbrennung beeinflussen können, in die Gleichung. Zudem ist es nach dem ersten Gesichtspunkt möglich den Zeitpunkt der Verbrennung selbst dann vorherzusagen, wenn eine Veränderung des Betriebszustands des HCCI-Verbrennungsmotors auftritt, da arithmetische Operationen unter Verwendung der Arrhenius-Gleichung durchgeführt werden unter Aufnahme von wenigstens zwei derartigen Verbrennungsreaktionsparametern in die Gleichung.According to the first aspect, it is possible to predict the timing of combustion more accurately than in the conventional art, since arithmetic operations are performed using an Arrhenius equation to predict the timing of the combustion taking combustion reaction parameters that influence a change in the timing of combustion can, in the equation. In addition, according to the first aspect, it is possible to predict the timing of combustion even if a change in the operating state of the HCCI engine occurs because arithmetic operations are performed using the Arrhenius equation by including at least two such combustion reaction parameters in the equation.

Entsprechend macht es der erste Gesichtspunkt möglich, die Vorhersagegenauigkeit für den Zeitpunkt der Verbrennung in einem HCCI-Motor gegenüber dem Stand der Technik zu verbessern.Accordingly, the first aspect makes it possible to improve the prediction accuracy for the time of combustion in an HCCI engine over the prior art.

Nach dem zweiten Gesichtspunkt ist es möglich, den Zeitpunkt der Verbrennung genauer vorherzusagen, da ein Exponent eines jeden der Verbrennungsreaktionsparameter eine vorherbestimmte Zahl ist. Wenn die Exponenten, die den jeweiligen Verbrennungsreaktionsparametern hinzugefügt sind, zum Beispiel im Voraus experimentell bestimmt werden, ist es möglich, den Zeitpunkt der Verbrennung mit hoher Genauigkeit vorherzusagen, indem individuelle Unterschiede, die von Spezifikationen von HCCI-Verbrennungsmotoren stammen, absorbiert werden.According to the second aspect, since an exponent of each of the combustion reaction parameters is a predetermined number, it is possible to more accurately predict the timing of the combustion. For example, when the exponents added to the respective combustion reaction parameters are determined experimentally in advance, it is possible to predict the timing of combustion with high accuracy by absorbing individual differences derived from specifications of HCCI internal combustion engines.

Nach dem dritten Gesichtspunkt ist es möglich, den Zeitpunkt der Verbrennung genauer als bei der herkömmlichen Technik vorherzusagen, da arithmetische Operationen unter Verwendung einer Arrhenius-Gleichung durchgeführt werden zur Vorhersage des Zeitpunkts der Verbrennung unter Aufnahme von Verbrennungsreaktions- und Kraftstoffzustandsparametern, die eine Änderung des Zeitpunkts der Verbrennung beeinflussen können, in die Gleichung. Entsprechend macht es der dritte Gesichtspunkt möglich, die Vorhersagegenauigkeit für den Zeitpunkt der Verbrennung in einem HCCI-Motor gegenüber dem Stand der Technik zu verbessern.According to the third aspect, since arithmetic operations are performed using an Arrhenius equation to predict the timing of combustion taking combustion reaction and fuel condition parameters, which is a change in timing, it is possible to predict the timing of combustion more accurately than in the conventional art can affect combustion in the equation. Accordingly, the third aspect makes it possible to improve the prediction accuracy for the time of combustion in an HCCI engine over the prior art.

Nach dem vierten Gesichtspunkt ist es möglich, den Zeitpunkt der Verbrennung genauer vorherzusagen, da ein Exponent eines jeden der Verbrennungsreaktions- und Kraftstoffzustandsparameter eine vorherbestimmte Zahl ist. Wenn die Exponenten, die den jeweiligen Verbrennungsreaktions- und Kraftstoffzustandsparametern hinzugefügt sind, zum Beispiel im Voraus experimentell bestimmt werden, ist es möglich, den Zeitpunkt der Verbrennung mit hoher Genauigkeit vorherzusagen, indem individuelle Unterschiede, die von Spezifikationen von HCCI-Verbrennungsmotoren stammen, absorbiert werden.According to the fourth aspect, since an exponent of each of the combustion reaction and fuel condition parameters is a predetermined number, it is possible to more accurately predict the timing of the combustion. For example, when the exponents added to the respective combustion reaction and fuel condition parameters are determined experimentally in advance, it is possible to predict the timing of combustion with high accuracy by absorbing individual differences derived from specifications of HCCI internal combustion engines ,

Da nach dem fünften Gesichtspunkt ein Kraftstoffäquivalenzverhältnis, das ein Verhältnis zwischen dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis und einem Ist-Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, oder ein Kehrwert des Äquivalenzverhältnisses, der ein Luftüberschussverhältnis angibt, als Kraftstoffmasseanteil verwendet wird, ist es möglich, die Vorhersagegenauigkeit für den Zeitpunkt der Verbrennung bei der HCCI-Verbrennung gegenüber dem Stand der Technik zu verbessern, bei dem arithmetische Operationen der Arrhenius-Gleichung durch Messen nur des Ist-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses durchgeführt werden.According to the fifth aspect, since a fuel equivalent ratio, which is a ratio between the stoichiometric air-fuel ratio and an actual air-fuel ratio, or an inverse of the equivalence ratio indicating an excess air ratio, is used as the fuel mass fraction, it is possible to to improve the prediction accuracy for the time of combustion in the HCCI combustion over the prior art, in which arithmetic operations of the Arrhenius equation are performed by measuring only the actual air-fuel ratio.

Nach dem sechsten Gesichtspunkt wird das Verhältnis der Restgasrückhaltung in Bezug auf die Zylinderladung als die Zustandsvariable des verbrannten Gases verwendet. Das Restgas enthält Stickoxide und teilweise oxidierten Kraftstoff, weshalb sich die thermodynamischen Eigenschaften wie etwa das Wärmekapazitätsverhältnis und die Temperatur von jenen der Frisch- oder Ansaugluft unterscheiden. Somit kann die Menge des Restgases einen Temperaturanstieg und eine Änderung der chemischen Eigenschaften der Verbrennung im Inneren des Zylinders verursachen, wodurch der Zeitpunkt der Verbrennung beeinflusst wird. Daher macht es der sechste Gesichtspunkt möglich, den Zeitpunkt der Verbrennung genauer vorherzusagen, da arithmetische Operationen der Arrhenius-Gleichung unter Verwendung des Verhältnisses der Restgasrückhaltung zu der Zylinderladung durchgeführt werden.In the sixth aspect, the ratio of the residual gas retention with respect to the cylinder charge is used as the status variable of the burned gas. The residual gas contains nitrogen oxides and partially oxidized fuel, which is why the thermodynamic properties such as the heat capacity ratio and the temperature differ from those of the fresh or intake air. Thus, the amount of the residual gas may cause a temperature rise and a change in the chemical properties of the combustion inside the cylinder, thereby affecting the timing of the combustion. Therefore, the sixth aspect makes it possible to more accurately predict the timing of combustion because arithmetic operations of the Arrhenius equation are performed using the ratio of the residual gas retention to the cylinder charge.

Nach dem siebenten Gesichtspunkt wird die Motordrehzahl oder ein Kehrwert der Motordrehzahl als Mischvorhersagevariable verwendet. Es ist bekannt, dass der Mischzustand des Kraftstoffs die Verbrennungsgeschwindigkeit beeinflusst und der Grad der Mischung abhängig von der Motordrehzahl variiert. Daher macht es der siebente Gesichtspunkt möglich, die Vorhersagegenauigkeit des Zeitpunkts der Verbrennung zu verbessern, da arithmetische Operationen der Arrhenius-Gleichung unter Verwendung der Motordrehzahl oder ihres Kehrwerts zur Vorhersage des Mischzustands des Kraftstoffs durchgeführt werden.In the seventh aspect, the engine speed or a reciprocal of the engine speed is used as the mixed prediction variable. It is known that the mixed state of the fuel affects the combustion speed and the Degree of mixing varies depending on the engine speed. Therefore, the seventh aspect makes it possible to improve the prediction accuracy of the timing of combustion because arithmetic operations of the Arrhenius equation are performed using the engine speed or its reciprocal to predict the mixing state of the fuel.

Nach dem achten Gesichtspunkt wird ein Unterschied zwischen der Abgastemperatur und der Ansaugtemperatur als Wärmeverlustvorhersagevariable verwendet. Es wird angemerkt, dass der Unterschied zwischen der Abgastemperatur und der Ansaugtemperatur eine Korrelation mit der Verteilung der Gastemperatur im Inneren des Zylinders aufweist. Es ist auch bekannt, dass die Verteilung der Gastemperatur, die im Inneren des Zylinders erzeugt wird, den Zeitpunkt der Verbrennung beeinflusst. Daher macht es der achte Gesichtspunkt möglich, die Vorhersagegenauigkeit zu verbessern, da arithmetische Operationen der Arrhenius-Gleichung unter Verwendung des Unterschieds zwischen der Abgastemperatur und der Ansaugtemperatur, um den Einfluss der im Inneren des Zylinders erzeugten Verteilung der Gastemperatur zu berücksichtigen, durchgeführt werden.In the eighth aspect, a difference between the exhaust gas temperature and the intake temperature is used as the heat loss prediction variable. It is noted that the difference between the exhaust gas temperature and the intake temperature has a correlation with the distribution of the gas temperature inside the cylinder. It is also known that the distribution of gas temperature generated inside the cylinder affects the timing of combustion. Therefore, the eighth aspect makes it possible to improve the prediction accuracy because arithmetic operations of the Arrhenius equation are performed using the difference between the exhaust gas temperature and the intake temperature to account for the influence of the gas temperature distribution generated inside the cylinder.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

1 ist ein Aufbaudiagramm, das ein Fahrzeug, welches ein System zur Vorhersage des Zeitpunkts der Verbrennung nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst, schematisch darstellt. 1 FIG. 15 is a structural diagram schematically illustrating a vehicle including a combustion timing prediction system according to a first embodiment of the present invention. FIG.

2 ist ein Blockdiagramm, das die Steuerung zur Vorhersage des Zeitpunkts der Verbrennung nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch darstellt. 2 Fig. 10 is a block diagram schematically illustrating the combustion timing prediction control according to the first embodiment of the present invention.

3 ist ein Ablaufdiagramm, das einen durch eine ECU ausführten Verarbeitungsablauf der Steuerung zur Vorhersage des Zeitpunkts der Verbrennung und der Steuerung des Zündungszeitpunkts nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. 3 FIG. 10 is a flowchart illustrating a processing procedure executed by an ECU for the timing of combustion and the ignition timing control according to the first embodiment of the present invention. FIG.

4 sind Ansichten, um die Genauigkeit der Vorhersage des Zeitpunkts der Verbrennung mit einer herkömmlichen Technologie zu vergleichen, wobei (a) die Genauigkeit der Vorhersage des Zeitpunkts der Verbrennung durch das System zur Vorhersage des Zeitpunkts der Verbrennung nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, und (b) die Genauigkeit der Vorhersage des Zeitpunkts der Verbrennung durch ein System zur Vorhersage des Zeitpunkts der Verbrennung nach der herkömmlichen Technologie darstellt. 4 FIG. 15 are views for comparing the accuracy of predicting the timing of combustion with a conventional technology, wherein (a) represents the accuracy of predicting the timing of combustion by the combustion timing prediction system according to the first embodiment of the present invention, and FIG (b) represents the accuracy of predicting the timing of combustion by a combustion timing prediction system according to the conventional technology.

5 ist ein Ablaufdiagramm, das einen durch eine ECU ausgeführten Verarbeitungsablauf der Steuerung zur Vorhersage des Zeitpunkts der Verbrennung und der Steuerung des Zündungszeitpunkts nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. 5 FIG. 10 is a flowchart illustrating a processing procedure executed by an ECU for the timing of combustion and the ignition timing control according to a second embodiment of the present invention. FIG.

6 ist ein Ablaufdiagramm, das einen durch eine ECU ausgeführten Verarbeitungsablauf der Steuerung zur Vorhersage des Zeitpunkts der Verbrennung und der Steuerung des Zündungszeitpunkts nach einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. 6 FIG. 10 is a flowchart illustrating a processing procedure executed by an ECU for the timing of combustion and the ignition timing control according to a third embodiment of the present invention. FIG.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMENDESCRIPTION OF EMBODIMENTS

Unter Bezugnahme auf 1 bis 6 werden nachstehend Ausführungsformen nach der vorliegenden Erfindung beschrieben.With reference to 1 to 6 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.

Erste AusführungsformFirst embodiment

Unter Bezugnahme auf 1 umfasst ein Fahrzeug 1, dem die vorliegende Erfindung zugeordnet ist, einen Motor 2, ein Ansaugsystem 3, ein Abgassystem 4, ein AGR-System 5 und eine ECU 10, die als System zur Vorhersage des Zeitpunkts der Verbrennung arbeitet.With reference to 1 includes a vehicle 1 to which the present invention is assigned, a motor 2 , an intake system 3 , an exhaust system 4 , an EGR system 5 and an ECU 10 , which works as a system for predicting the timing of combustion.

Der Motor 2 umfasst zum Beispiel, jedoch ohne Beschränkung darauf, einen Vierzylinder-Reihen-Benzinmotor. Bei dem Motor 2 kann es sich um einen sogenannten Benzindirekteinspritzungsmotor mit einer Einspritzdüse, die ausgebildet ist, um Kraftstoff direkt in eine Verbrennungskammer einzuspritzen, handeln. Die Anzahl der Zylinder ist nicht auf vier beschränkt. Der Motor 2 ist nicht auf einen Benzinmotor beschränkt, sondern kann ein Dieselmotor sein.The motor 2 For example, but not limited to, includes a four-cylinder in-line gasoline engine. At the engine 2 it may be a so-called gasoline direct injection engine having an injector configured to inject fuel directly into a combustion chamber. The number of cylinders is not limited to four. The motor 2 is not limited to a gasoline engine, but may be a diesel engine.

Überdies ist der Motor, dem die vorliegende Erfindung zugeordnet ist, ein Verbrennungsmotor mit homogener Kompressionszündung, der eine Verbrennung mit homogener Kompressionszündung (als ”HCCI-Verbrennung” bezeichnet) ermöglicht, d. h., eine Verbrennung, die durch eine Selbstzündung eines Luft-Kraftstoff-Gemischs durch Verdichten des Luft-Kraftstoff-Gemischs in einem Zylinder 21 ohne einen durch eine Zündkerze 20 erzeugten Funken ausgelöst wird.Moreover, the engine to which the present invention is assigned is a homogeneous compression ignition internal combustion engine that permits homogeneous compression ignition combustion (referred to as "HCCI combustion"), ie, combustion caused by auto-ignition of an air-fuel mixture by compressing the air-fuel mixture in a cylinder 21 without one through a spark plug 20 generated sparks is triggered.

Überdies ist der Motor 2 so ausgebildet, dass er eine funkengezündete (Spark Ignition, SI) Verbrennung durch zwangsweises Zünden des Luft-Kraftstoff-Gemischs mit einem durch eine Zündkerze 20 erzeugten Funken ermöglicht. Somit ermöglicht der Motor 2 ein Umschalten zwischen der HCCI-Verbrennung und der SI-Verbrennung als Reaktion auf Motorbetriebsbedingungen, die durch die Motordrehzahl und die Belastung bestimmt werden.Moreover, the engine is 2 engineered to produce a spark ignition (SI) combustion by forcibly igniting the air-fuel mixture with a spark plug 20 generated sparks allows. Thus, the engine allows 2 switching between HCCI combustion and SI combustion in response to engine operating conditions determined by engine speed and load.

Das Ansaugsystem 3 ist mit einem Ansaugdurchgang 3a ausgeführt. Der Ansaugdurchgang 3a ist mit einem mechanischen Lader 30 und einem Ladeluftkühler 31 versehen. Der mechanische Lader 30 ist ein mechanisch betriebener Auflader und verdichtet die Ansaugluft, um den Motor aufzuladen, durch gemeinschaftliches Drehen von zwei Rotoren in seinem Gehäuse. Der mechanische Lader 30 verwendet als seine Kraftquelle den Motor 2. The intake system 3 is with a suction passage 3a executed. The intake passage 3a is with a mechanical loader 30 and a charge air cooler 31 Mistake. The mechanical loader 30 is a mechanically driven supercharger and compresses the intake air to charge the engine by jointly rotating two rotors in its housing. The mechanical loader 30 uses the engine as its power source 2 ,

Der Ladeluftkühler 31 ist in Bezug auf die Richtung, in der die Ansaugluft strömt, so an der stromabwärts befindlichen Seite des mechanischen Laders 30 angeordnet, dass er die Ansaugluft, die durch den mechanischen Lader 30 verdichtet wurde, kühlt. Dies steigert den Füllungsgrad des Motors, wodurch die Ansaugeffizienz verbessert wird.The intercooler 31 is with respect to the direction in which the intake air flows, so on the downstream side of the mechanical supercharger 30 arranged that he sucked the intake air through the mechanical loader 30 was compressed, cools. This increases the filling degree of the engine, thereby improving the suction efficiency.

Das Abgassystem 4 ist mit einem Abgasdurchgang 4a ausgeführt. Der Abgasdurchgang 4a ist mit einem Katalysator 40 versehen. Der Katalysator 40 reinigt das von dem Motor 2 abgegebene Abgas.The exhaust system 4 is with an exhaust passage 4a executed. The exhaust passage 4a is with a catalyst 40 Mistake. The catalyst 40 clean that from the engine 2 discharged exhaust gas.

Das AGR-System 5 umfasst eine AGR-Leitung 50, die mit einem AGR-Durchgang 50a ausgeführt ist, und ein AGR-Ventil 51. Der AGR-Durchgang 50a stellt eine Verbindung zwischen dem Abgasdurchgang 4a und dem Ansaugdurchgang 3a bereit, um einen Teil des Abgases, das durch den Abgasdurchgang 4a verläuft, zurückzuführen.The EGR system 5 includes an EGR pipe 50 that with an EGR passage 50a is executed, and an EGR valve 51 , The EGR passage 50a provides a connection between the exhaust passage 4a and the suction passage 3a ready to take a part of the exhaust gas passing through the exhaust passage 4a runs, attributed.

Das AGR-Ventil 51 ist auf eine solche Weise in den AGR-Durchgang 50a eingebaut, dass es eine AGR-Menge, die die Menge des Abgases, das zu dem Ansaugdurchgang 3a zurückgeführt werden soll, angibt, reguliert. Das Öffnen/Schließen des AGR-Ventils 51 wird durch die ECU 10 gesteuert.The EGR valve 51 is in the EGR passage in such a way 50a incorporated that there is an EGR amount, which is the amount of exhaust gas that goes to the intake passage 3a is to be traced, indicates, regulates. Opening / closing the EGR valve 51 is through the ECU 10 controlled.

Die ECU 10 umfasst einen Mikrocomputer mit, zum Beispiel, einer CPU, einem RAM, einem ROM, einer Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle und dergleichen, wobei die CPU unter Verwendung einer temporären Speicherfunktion des RAM eine Signalverarbeitung gemäß Programmen, die vorab in dem ROM gespeichert wurden, durchführt. In dem ROM sind vorab verschiedene Steuerparameter, verschiedene Kennlinien und dergleichen gespeichert.The ECU 10 comprises a microcomputer with, for example, a CPU, a RAM, a ROM, an input / output interface and the like, wherein the CPU performs signal processing according to programs stored in advance in the ROM using a temporary storage function of the RAM , In the ROM, various control parameters, various characteristics and the like are stored in advance.

Zudem sind an die Eingangsanschlüsse der ECU 10 verschiedene Sensoren wie etwa ein Luftmengensensor 101, ein Ansaugtemperatursensor 102, ein Ansaugdrucksensor 103, ein Ansaug-O2-Sensor 104, ein Zylinderdrucksensor 105, ein Abgastemperatursensor 106, ein Luft/Kraftstoff-Sensor (A/F-Sensor) 107, ein Kurbelwinkelsensor 180 und ein Kühlmitteltemperatursensor 181 angeschlossen.In addition, the input terminals of the ECU 10 various sensors such as an air flow sensor 101 , an intake temperature sensor 102 , a suction pressure sensor 103 , a suction O 2 sensor 104 , a cylinder pressure sensor 105 , an exhaust temperature sensor 106 , an air / fuel sensor (A / F sensor) 107 , a crank angle sensor 180 and a coolant temperature sensor 181 connected.

Der Luftmengensensor 101 ist auf eine solche Weise in jenen Teil des Ansaugdurchgangs 3a, der in Bezug auf die Richtung, in der die Ansaugluft strömt, an der stromaufwärts befindlichen Seite des mechanischen Laders 30 gelegen ist, eingebaut, dass er die Ansaugluftmenge erfasst. Der Ansaugtemperatursensor 102 ist auf eine solche Weise in jenen Teil des Ansaugdurchgangs 3a, der in Bezug auf die Richtung, in der die Ansaugluft strömt, an der stromabwärts befindlichen Seite des Ladeluftkühlers 31 gelegen ist, eingebaut, dass er eine Ansauglufttemperatur, die die Temperatur der Ansaugluft angibt (nachstehend einfach als ”Ansaugtemperatur” bezeichnet), erfasst.The airflow sensor 101 is in such a way in that part of the intake passage 3a which is at the upstream side of the mechanical supercharger with respect to the direction in which the intake air flows 30 located, that it detects the intake air quantity. The intake temperature sensor 102 is in such a way in that part of the intake passage 3a , which is in relation to the direction in which the intake air flows, on the downstream side of the intercooler 31 is installed so as to detect an intake air temperature indicating the temperature of the intake air (hereinafter simply referred to as "intake temperature").

Der Ansaugdrucksensor 103 ist auf eine solche Weise in jenen Teil des Ansaugdurchgangs 3a, der in Bezug auf die Richtung, in der die Ansaugluft strömt, an der stromabwärts befindlichen Seite des Ladeluftkühlers 31 gelegen ist, eingebaut, dass er einen Ansaugluftdruck, der den Druck der Ansaugluft angibt, erfasst. Der Ansaug-O2-Sensor 104 ist auf eine solche Weise in jenen Teil des Ansaugdurchgangs 3a, der in Bezug auf die Richtung, in der die Ansaugluft strömt, an der stromabwärts befindlichen Seite des Ladeluftkühlers 31 gelegen ist, eingebaut, dass er die Sauerstoffkonzentration des Gases, das in einen Zylinder 21 eingelassen wird, erfasst.The suction pressure sensor 103 is in such a way in that part of the intake passage 3a , which is in relation to the direction in which the intake air flows, on the downstream side of the intercooler 31 is installed, that it detects an intake air pressure, which indicates the pressure of the intake air. The intake O 2 sensor 104 is in such a way in that part of the intake passage 3a , which is in relation to the direction in which the intake air flows, on the downstream side of the intercooler 31 is located, that he has the oxygen concentration of the gas in a cylinder 21 is admitted.

Der Zylinderdrucksensor 105 ist in einen nicht dargestellten Zylinderkopf, der mit dem Zylinder 21 ausgeführt ist, eingebaut, um einen Zylinderinnendruck, der einen Druck in dem Zylinder 21 angibt, zu erfassen. Der Abgastemperatursensor 106 ist auf eine solche Weise in jenen Teil des Abgasdurchgangs 4a, der in Bezug auf die Richtung, in der das Abgas strömt, an der stromaufwärts befindlichen Seite des Katalysators 40 gelegen ist, eingebaut, dass er eine Abgastemperatur, die die Temperatur des Abgases angibt (nachstehend einfach als ”Abgastemperatur” bezeichnet), erfasst.The cylinder pressure sensor 105 is in a cylinder head, not shown, with the cylinder 21 is designed to have a cylinder internal pressure, which is a pressure in the cylinder 21 indicates capture. The exhaust gas temperature sensor 106 is in such a way in that part of the exhaust passage 4a which is in relation to the direction in which the exhaust gas flows, on the upstream side of the catalyst 40 is installed to detect an exhaust gas temperature indicative of the temperature of the exhaust gas (hereinafter simply referred to as "exhaust gas temperature").

Der Luft/Kraftstoff-Sensor 107 ist in jenen Teil des Abgasdurchgangs 4a, der in Bezug auf die Richtung, in der das Abgas strömt, an der stromaufwärts befindlichen Seite des Katalysators 40 gelegen ist, eingebaut und stellt lineare Kennlinien bereit, die zu Ist-Werten des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases proportional sind. Der Luft/Kraftstoff-Sensor 107 erfasst auf Basis der Sauerstoffkonzentration in dem Abgas Ist-Werte des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases.The air / fuel sensor 107 is in that part of the exhaust passage 4a which is in relation to the direction in which the exhaust gas flows, on the upstream side of the catalyst 40 is installed and provides linear characteristics proportional to actual values of the exhaust gas air-fuel ratio. The air / fuel sensor 107 detects actual values of the exhaust gas air-fuel ratio based on the oxygen concentration in the exhaust gas.

Der Kurbelwinkelsensor 180 ist in den Motor 2 eingebaut, um einen Kurbelwinkel der Kurbelwelle des Motors 2 zu erfassen. Der Kühlmitteltemperatursensor 181 ist in den Motor 2 eingebaut, um die Temperatur des Kühlmittels für den Motor 2, d. h., die Kühlmitteltemperatur, zu erfassen.The crank angle sensor 180 is in the engine 2 Installed to a crank angle of the crankshaft of the engine 2 capture. The coolant temperature sensor 181 is in the engine 2 installed to the temperature of the coolant for the engine 2 , ie, to detect the coolant temperature.

Zudem sind verschiedene Ausrüstungsgegenstände wie etwa das AGR-Ventil 51, Zündkerzen 20 und Einspritzdüsen 23 an die Ausgangsanschlüsse der ECU 10 angeschlossen. Die ECU 10 steuert diese verschiedenen Ausrüstungsgegenstände auf Basis der Eingangswerte der verschiedenen Sensoren, die vorher beschrieben wurden.There are also various pieces of equipment such as the EGR valve 51 . spark 20 and injectors 23 to the output terminals of the ECU 10 connected. The ECU 10 controls these various pieces of equipment based on the input values of the various sensors previously described.

Die ECU 10 ist dazu ausgebildet, zum Beispiel eine Steuerung der Vorhersage des Verbrennungszeitpunkts durchzuführen, um den Zeitpunkt der Verbrennung in dem HCCI-Verbrennungsmotor 2 vorherzusagen. Überdies ist die ECU 10 dazu ausgebildet, auf Basis des Zeitpunkts der Verbrennung, der durch die Steuerung zur Vorhersage des Verbrennungszeitpunkts vorhergesagt wurde, eine Steuerung des Zündungszeitpunkts zur Steuerung eines Injektors 23 und einer Zündkerze 20 durchzuführen, um eine HCCI-Verbrennung zu einem passenden Zeitpunkt zu ermöglichen.The ECU 10 is configured to perform, for example, control of the prediction of the combustion timing, the timing of combustion in the HCCI internal combustion engine 2 predict. Moreover, the ECU 10 adapted to be based on the timing of the combustion, which was predicted by the control for the prediction of the combustion timing, a control of the ignition timing for controlling an injector 23 and a spark plug 20 to allow for HCCI combustion at a convenient time.

Unter nun erfolgender Bezugnahme auf 2 werden die Steuerung zur Vorhersage des Verbrennungszeitpunkts und die Steuerung des Zündungszeitpunkts, die durch die ECU 10 ausgeführt werden, beschrieben.Now referring to 2 For example, the control for predicting the combustion timing and the control of the ignition timing performed by the ECU 10 be executed described.

Wie in 2 dargestellt berechnet die ECU 10 auf Basis des Detektionsergebnisses, das von dem Kurbelwinkelsensor 180 eingegeben wird, die Motordrehzahl Ne. Überdies berechnet die ECU 10 auf Basis der Gaspedalposition, die von einem Gaspedalpositionssensor eingegeben wird, die Motorbelastung.As in 2 shown calculates the ECU 10 on the basis of the detection result obtained from the crank angle sensor 180 is entered, the engine speed Ne. Moreover, the ECU calculates 10 based on the accelerator pedal position input from an accelerator pedal position sensor, the engine load.

Die ECU 10 berechnet auf Basis der Motordrehzahl Ne, der Motorbelastung und der durch den Luftmengensensor 101 erfassten Ansaugluftmenge eine Basiskraftstoffeinspritzmenge. Überdies berechnet die ECU 10 auf Basis der Basiskraftstoffeinspritzmenge und der Ansaugluftmenge das Äquivalenzverhältnis φ (der griechische Buchstabe phi), das als das Verhältnis des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des in den Motor 2 eingelassenen Gemischs zu dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis definiert ist.The ECU 10 calculated based on the engine speed Ne, the engine load and the air flow sensor 101 detected intake air amount a basic fuel injection amount. Moreover, the ECU calculates 10 On the basis of the basic fuel injection quantity and the intake air amount, the equivalence ratio φ (the Greek letter phi), which is the ratio of the air-fuel ratio of the engine 2 embedded mixture is defined to the stoichiometric air-fuel ratio.

Die ECU 10 berechnet aus dem Äquivalenzverhältnis, das auf Basis der Ansaugluftmenge, der durch den Ansaug-O2-Sensor 104 erfassten Sauerstoffkonzentration und dem Ist-Luft-Kraftstoff-Verhältnis durch den Luft/Kraftstoffsensor 107 bestimmt ist, eine Menge des AGR-Gases, das durch das AGR-System 5 zu der Motoransaugseite zurückgeführt werden soll (nachstehend als ”externes AGR-Gas” bezeichnet).The ECU 10 calculated from the equivalence ratio based on the amount of intake air passing through the intake O 2 sensor 104 detected oxygen concentration and the actual air-fuel ratio by the air / fuel sensor 107 A certain amount of EGR gas is determined by the EGR system 5 to the engine intake side (hereinafter referred to as "external EGR gas").

Es ist zu beachten, dass das Verhältnis des Sauerstoffs (O2), des Stickstoffs (N2) und des Kohlendioxids (CO2) in der Luft wohlbekannt ist, da es sich dabei um Hauptgase der Luft handelt. Aus diesem Grund ist die Sauerstoffkonzentration der Ansaugluftmenge, die durch den Luftmengensensor 101 erfasst wird, wohlbekannt. Somit kann die ECU 10 die externe AGR-Menge mit dem Ansaug O2-Sensor 104 durch Erfassen der Sauerstoffkonzentration in der Menge der Ansaugluft, die Abgas enthält, dessen Sauerstoffkonzentration durch den Luft/Kraftstoff-Sensor 107 erfasst wird, bestimmen.It should be noted that the ratio of oxygen (O 2 ), nitrogen (N 2 ) and carbon dioxide (CO 2 ) in the air is well known since these are the main gases of the air. For this reason, the oxygen concentration of the intake air amount passing through the air flow sensor 101 is detected, well known. Thus, the ECU 10 the external EGR quantity with the intake O 2 sensor 104 by detecting the oxygen concentration in the amount of intake air containing exhaust gas, its oxygen concentration by the air / fuel sensor 107 is determined.

Die ECU 10 berechnet unter Verwendung der Zustandsgleichung für das Gas auf Basis des Zylinderdrucks und der Abgastemperatur, die während des Öffnens eines Ansaugventils durch den Zylinderdrucksensor 105 und den Abgastemperatursensor 106 erfasst werden, und des Volumens einer Verbrennungskammer, wenn der Zylinderdruck und die Abgastemperatur erfasst werden, die Masse des Restgases als Menge des Restgases. Die Zustandsgleichung für das Gas ist als ”PV = mRT” ausgedrückt, wobei ”P” der Zylinderdruck ist, ”V” das Volumen einer Verbrennungskammer ist, ”m” die Masse des Restgases ist, ”R” die Gaskonstante des Restgases ist, und ”T” die Abgastemperatur ist, die ungefähr mit der Zylindertemperatur übereinstimmt.The ECU 10 calculated using the equation of state for the gas based on the cylinder pressure and the exhaust gas temperature during the opening of an intake valve by the cylinder pressure sensor 105 and the exhaust gas temperature sensor 106 are detected, and the volume of a combustion chamber when the cylinder pressure and the exhaust gas temperature are detected, the mass of the residual gas as the amount of the residual gas. The equation of state for the gas is expressed as "PV = mRT", where "P" is the cylinder pressure, "V" is the volume of a combustion chamber, "m" is the mass of the residual gas, "R" is the gas constant of the residual gas, and "T" is the exhaust gas temperature that coincides approximately with the cylinder temperature.

Die ECU 10 berechnet auf Basis der Menge des externen AGR-Gases und der Menge des Restgases die Restgasrückhaltung in einem Zylinder Xrg. Im Besonderen berechnet die ECU 10 die Restgasrückhaltung Xrg, die das Verhältnis der Restgasmenge zu der Gemischmenge in dem Zylinder, bei der es sich um die Gesamtheit aus der Menge des externen Restgases, der Restgasmenge, der Ansaugluftmenge und der Basiskraftstoffeinspritzmenge handelt, darstellt.The ECU 10 calculates the residual gas retention in a cylinder X rg based on the amount of external EGR gas and the amount of residual gas. In particular, the ECU calculates 10 the residual gas retention X rg , which is the ratio of the residual gas amount to the mixture amount in the cylinder, which is the total of the external residual gas amount, the residual gas amount, the intake air amount, and the basic fuel injection amount.

Die ECU 10 berechnet auf Basis der Menge des externen AGR-Gases, der Ansaugluftmenge, der Basiskraftstoffeinspritzmenge, der Restgasmenge und des Zylinderdrucks den Zylinderdruck Pcyl_10BTDC, wobei ”cyl” etwas in einem Zylinder angibt, und 10BTDC den Zeitpunkt bei einem Kurbelwellenwinkel von 10° vor dem oberen Totpunkt der Verdichtung angibt.The ECU 10 Based on the amount of external EGR gas, the intake air amount, the base fuel injection amount , the residual gas amount and the cylinder pressure, the cylinder pressure P cyl_10BTDC , where "cyl" indicates something in a cylinder, and 10BTDC calculates the timing at a crankshaft angle of 10 ° before the upper one Indicates the dead center of the compression.

Im Besonderen berechnet die ECU 10 den Zylinderdruck Pcyl_10BTDC dann, wenn der Zylinderdruck durch den Zylinderdrucksensor erfasst wird, wie unten erwähnt. Unter der Annahme eines polytrophen Prozesses berechnet die ECU 10 den Zylinderdruck Pcyl_10BTDC auf Basis der folgenden Gleichung (1) unter Verwendung des Zylinderdrucks Pcyl_ivc und des Volumens der Verbrennungskammer Vcyl_ivc beim Schließen des Ansaugventils und des Volumens Vcyl_10BTDC bei 10° vor dem oberen Totpunkt der Verdichtung, wobei ”ivc” den Augenblick des Schließens des Ansaugventils angibt. Zudem gibt ”n” in der folgenden Gleichung den polytrophen Index an. Pcyl_10BTDC = Pcyl_ivc(Vcyl_ivc/Vcyl_10BTDC)n (1) In particular, the ECU calculates 10 the cylinder pressure P cyl_10BTDC when the cylinder pressure is detected by the cylinder pressure sensor as mentioned below. Assuming a polytrophic process, the ECU calculates 10 the cylinder pressure P cyl_10BTDC based on the following equation (1) using the cylinder pressure P cyl_ivc and the volume of the combustion chamber V cyl_ivc when closing the intake valve and the volume V cyl_10BTDC at 10 ° before compression top dead center, where "ivc" is the instant indicating the closing of the intake valve. In addition, "n" indicates the polytropic index in the following equation. P cyl_10BTDC = P cyl_ivc (V cyl_ivc / V cyl_10BTDC ) n (1)

Überdies kann die ECU 10 so wie bei der oben erwähnten Berechnung des Zylinderdrucks Pcyl_10BTDC unter Verwendung der folgenden Gleichung (2) die Zylindertemperatur Tcyl_10BTDC berechnen. Tcyl_10BTDC = Tcyl_ivc(Vcyl_ivc/Vcyl_10BTDC)n-1 (2) Moreover, the ECU 10 as in the above-mentioned calculation of the cylinder pressure P cyl_10BTDC using the following equation (2), calculate the cylinder temperature T cyl_10BTDC . T cyl_10BTDC = T cyl_ivc (V cyl_ivc / V cyl_10BTDC ) n-1 (2)

Die ECU 10 kann die Zylindertemperatur Tcyl_ivc in der oben angeführten Gleichung (2) nach dem Bestimmen des Zylinderdrucks Pcyl_ivc beim Schließen des Ansaugventils, des Volumens einer Verbrennungskammer Vcyl_ivc beim Schließen des Ansaugventils, der Masse der Zylindergemischladung eines Gemischs m, und der Gaskonstanten R des Gemischs aus der Zustandsgleichung für das Gas, d. h., ”Pcyl_ivcVcyl_ivc = mRT” herausfinden.The ECU 10 For example, the cylinder temperature T cyl_ivc in the above-mentioned equation (2) after determining the cylinder pressure P cyl_ivc when closing the intake valve, the volume of a combustion chamber V cyl_ivc when closing the intake valve, the mass of the cylinder mixture charge of a mixture m, and the gas constant R of the mixture from the equation of state for the gas, ie, find out "P cyl_ivc V cyl_ivc = mRT".

Nach dem Bestimmen der durchschnittlichen molekularen Masse des Gemischs aus den Molanteilen der Komponente des externen Gases, der Komponente des Restgases, der Komponente der Ansaugluft, der Komponente des Kraftstoffs, und den anderen Komponenten kann die Gaskonstante des Gemischs durch Teilen der universellen Gaskonstanten R, d. h., R = 8,3144621(75) JK–1mol–1, durch die durchschnittliche molekulare Masse des Gemischs erhalten werden.After determining the average molecular weight of the mixture of the molar proportions of the component of the external gas, the component of the residual gas, the component of the intake air, the component of the fuel, and the other components, the gas constant of the mixture by dividing the universal gas constant R, ie , R = 8.3144621 (75) JK -1 mol -1 , obtained by the average molecular mass of the mixture.

Überdies kann die ECU 10 den Zylinderdruck Pcyl_ivc und die Zylindertemperatur Tcyl_ivc, die oben angeführt wurden, dann, wenn der Zylinderdrucksensor 105 nicht verwendet wird, durch Berechnungen unter Verwendung jeweils der folgenden Gleichungen bestimmen. Pcyl_ivc = I·Mair J·Pin_ivc K (3) Tcyl_ivc = L·Tin_ivo + N·Tex_ivo + Q·Twater (4) Moreover, the ECU 10 the cylinder pressure P cyl_ivc and the cylinder temperature T cyl_ivc given above, when the cylinder pressure sensor 105 is not used, by calculations using each of the following equations. P cyl_ivc = I * M air J * P in_ivc K (3) T cyl_ivc = L * T in_ivo + N * T ex_ivo + Q * T water (4)

In der obigen Gleichung (3) ist Mair die Ansaugluftmenge, d. h., der durch den Luftmengensensor 101 erfasste Massenluftstrom, und ist Pin_ivc der Ansaugluftdruck beim Schließen des Ansaugventils. In der obigen Gleichung (4) ist Tin_ivo die Zylindertemperatur beim Schließen des Ansaugventils, Tex_ivo, die Abgastemperatur beim Schließen des Ansaugventils, und ist Twater die durch den Kühlmitteltemperatursensor 181 erfasste Kühlmitteltemperatur.In the above equation (3), M air is the intake air amount, that is, the air flow sensor 101 detected mass air flow , and P in_ivc is the intake air pressure when closing the intake valve. In the above equation (4), T in_ivo is the cylinder temperature when closing the intake valve, T ex_ivo , the exhaust gas temperature when closing the intake valve, and T is the water through the coolant temperature sensor 181 detected coolant temperature.

Überdies sind die Werte der Indizes J und K in der obigen Gleichung (3) durch eine multivariate Regressionsanalyse von Daten bestimmt, welche vorab unter Berücksichtigung individueller Unterschiede, die aus den Spezifikationen des Motors 2 abgeleitet wurden, experimentell bestimmt wurden. Überdies sind ähnlich wie bei den obigen Indizes J und K die Werte der Indizes I, L, N und Q in den obigen Gleichungen (3) und (4) durch eine multivariate Regressionsanalyse von Daten bestimmt, welche vorab unter Berücksichtigung individueller Unterschiede, die aus den Spezifikationen des Motors 2 abgeleitet wurden, experimentell bestimmt wurden.Moreover, the values of the indices J and K in the above equation (3) are determined by a multivariate regression analysis of data in advance considering individual differences resulting from the specifications of the engine 2 were determined experimentally. Moreover, similarly to the above indices J and K, the values of the indices I, L, N and Q in the above equations (3) and (4) are determined by a multivariate regression analysis of data which is preliminarily calculated taking into account individual differences the specifications of the engine 2 were determined experimentally.

Überdies sagt die ECU 10 den Zeitpunkt der Verbrennung CA50 in dem Motor 2 durch Verwenden der Arrhenius-Gleichung unter Aufnahme eines Verbrennungsreaktionsparameters (von Verbrennungsreaktionsparametern) und eines Kraftstoffzustandsparameters (von Kraftstoffzustandsparametern) als ihren präexponentiellen Faktor voraus. Nach der vorliegenden Ausführungsform wird ein Kurbelwinkel (CA) bei einem Massenanteil der Verbrennung von 50% als Zeitpunkt der Verbrennung CA50 behandelt.Moreover, the ECU says 10 the time of combustion CA50 in the engine 2 by using the Arrhenius equation, assuming a combustion reaction parameter (of combustion reaction parameters) and a fuel condition parameter (of fuel condition parameters) as their pre-exponential factor. According to the present embodiment, a crank angle (CA) at a mass fraction of combustion of 50% is treated as a time of combustion CA50.

Der Zeitpunkt der Verbrennung in einem HCCI-Verbrennungsmotor wie etwa dem Motor 2 wird durch den Einfluss eines physikalischen Faktors wie etwa der Temperaturverteilung aufgrund einer turbulenten Mischung und des Wärmeverlusts durch die Zylinderwand auf die Zündungsverzögerungszeit, der durch chemische Reaktionen wie etwa eine Niedertemperaturoxidationsreaktion und eine Hochtemperaturoxidationsreaktion Drehzahl-bestimmt ist, beherrscht. Entsprechend besteht für eine genaue Vorhersage des Zeitpunkts der Verbrennung die Notwendigkeit, den physikalischen Faktor und Faktoren, die die chemische Reaktionsrate beeinflussen, zu berücksichtigen.The timing of combustion in an HCCI internal combustion engine such as the engine 2 is governed by the influence of a physical factor such as the temperature distribution due to a turbulent mixture and the heat loss through the cylinder wall to the ignition delay time, which is speed-determined by chemical reactions such as a low-temperature oxidation reaction and a high-temperature oxidation reaction. Accordingly, for accurate prediction of the timing of combustion, there is a need to consider the physical factor and factors that influence the rate of chemical reaction.

Daher hat die vorliegende Ausführungsform zur Verbesserung der Genauigkeit der Vorhersage des Zeitpunkts der Verbrennung den (die) Verbrennungsreaktionsparameter und den (die) Kraftstoffzustandsparameter als den präexponentiellen Faktor in die Arrhenius-Gleichung, bei der es sich um eine Formel für die Temperaturabhängigkeit von Reaktionsraten handelt, aufgenommen.Therefore, in order to improve the accuracy of predicting the timing of combustion, the present embodiment has the combustion reaction parameter (s) and the fuel condition parameter (s) as the pre-exponential factor in the Arrhenius equation, which is a formula for the temperature dependence of reaction rates. added.

Bei diesen Verbrennungsreaktionsparametern handelt es sich um den Zylinderdruck Pcyl_10BTDC, der durch die Gleichung (1) bestimmt wird, als Druckzustandsvariable auf Basis des Zylinderdrucks, den Restgasanteil Xrg, der eine Variable hinsichtlich des verbrannten Gases auf Basis der Rückhaltung des verbrannten Gases im Inneren des Zylinders 21 ist, und das Äquivalenzverhältnis φ, das auf Basis der Basiskraftstoffeinspritzmenge und der Ansaugluftmenge bestimmt wird. Das Äquivalenzverhältnis φ entspricht einem Kraftstoffmasseanteil, der auf Basis des Zustands der Kraftstoffmasse und der Luftmasse im Inneren des Zylinders 21 bestimmt wird. Der Masseanteil kann ein Kehrwert des Äquivalenzverhältnisses φ sein, der einen Faktor des Luftüberschusses angibt.These combustion reaction parameters are the cylinder pressure P cyl_10BTDC determined by the equation (1) as a pressure state variable based on the cylinder pressure, the residual gas content X rg , which is a variable regarding the burnt gas based on the retention of the burnt gas inside of the cylinder 21 and the equivalence ratio φ determined based on the basic fuel injection amount and the intake air amount. The equivalence ratio φ corresponds to a mass fraction of fuel based on the state of the fuel mass and the air mass inside the cylinder 21 is determined. The mass fraction may be a reciprocal of the equivalence ratio φ, which indicates a factor of excess air.

Bei diesen Kraftstoffzustandsparametern handelt es sich um einen Kehrwert der Motordrehzahl Ne, der eine Mischvorhersagevariable zur Vorhersage des Mischzustands des Kraftstoffs im Inneren des Zylinders 21 darstellt, einen Zeitpunkt EoI des Abschlusses der Einspritzung, einen Unterschied (Tex – Tin) zwischen der Abgastemperatur Tex und der Ansaugtemperatur Tin, der eine Wärmeverlustvorhersagevariable zur Vorhersage des durch die Wärmeübertragung zwischen einer Wandfläche und dem Kraftstoff im Inneren des Zylinders 21 verursachten Wärmeverlusts darstellt. Es ist zu beachten, dass die Mischvorhersagevariable durch die Motordrehzahl Ne dargestellt werden kann.These fuel condition parameters are a reciprocal of the engine speed Ne, which is a mixed prediction variable for predicting the mixed state of the fuel in the engine Inside of the cylinder 21 represents a time EoI of completion of the injection, a difference (T ex - T in ) between the exhaust gas temperature T ex and the intake temperature T in which a heat loss prediction variable for predicting the heat transfer between a wall surface and the fuel inside the cylinder 21 represents heat loss caused. It should be noted that the mixed prediction variable may be represented by the engine speed Ne.

Im Besonderen bestimmt die ECU 10 den Zeitpunkt der Verbrennung CA50 durch Berechnen der folgenden Gleichung (5) auf Basis eines jeden der Verbrennungsreaktionsparameter und eines jeden der Kraftstoffzustandsparameter, die oben angeführt wurden, und der Zylindertemperatur Tcyl_10BTDC, die durch die vorher angeführte Gleichung (2) berechnet wurde. CA50 = A·Pcyl_10BTDC B·φC·Xrg D·(1/Ne)F·(Tex – Tin)G·EoIH·exp(–E/RTcyl_10BTDC) (5) In particular, the ECU determines 10 the time of combustion CA50 by calculating the following equation (5) based on each of the combustion reaction parameters and each of the fuel condition parameters set forth above and the cylinder temperature T cyl_10BTDC calculated by the aforementioned Equation (2). CA50 = A · P cyl_10BTDC B · φ C · X rg D · (1 / Ne) F · (T ex - T in ) G · EoI · H · exp (-E / RT cyl_10BTDC ) (5)

Dabei ist in der Gleichung (5) R die Gaskonstante des Gemischs und A der Index, der durch eine multivariate Regressionsanalyse von Daten bestimmt ist, welche vorab unter Berücksichtigung individueller Unterschiede, die aus den Spezifikationen des Motors 2 abgeleitet wurden, experimentell bestimmt wurden.Here, in equation (5), R is the gas constant of the mixture, and A is the index determined by a multivariate regression analysis of data which, considering individual differences, from the specifications of the engine 2 were determined experimentally.

In der Gleichung (5) ist ein Exponent eines jeden der Verbrennungsreaktionsparameter eine vorherbestimmte Zahl B oder C oder D, und ist ein Exponent eines jeden der Kraftstoffzustandsparameter eine vorherbestimmte Zahl F oder G oder H. Diese Exponenten B, C, D und F, G, H sind so wie der Exponent A Zahlen, die durch eine multivariate Regressionsanalyse von Daten bestimmt sind, welche vorab unter Berücksichtigung individueller Unterschiede, die aus den Spezifikationen des Motors 2 abgeleitet wurden, experimentell bestimmt wurden.In the equation (5), an exponent of each of the combustion reaction parameters is a predetermined number B or C or D, and an exponent of each of the fuel condition parameters is a predetermined number F or G or H. These exponents B, C, D and F, G , H are as the exponent A numbers, which are determined by a multivariate regression analysis of data, which in advance, taking into account individual differences arising from the specifications of the engine 2 were determined experimentally.

Überdies vergleicht die ECU 10 den durch die Gleichung (5) bestimmten Zeitpunkt der Verbrennung CA50 mit dem Zielzeitpunkt der Verbrennung, der aus einer Zielverbrennungszeitpunktkennlinie erhalten wird, und bestimmt sie auf Basis dieses Vergleichsergebnisses die Kraftstoffeinspritzmenge, den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt, den Zündungszeitpunkt, und die Anzahl der Male der Zündung. Die Zielzündungszeitpunktkennlinie ist eine Kennlinie, die zur Bestimmung eines Zielzündungszeitpunkts unter Verwendung von, z. B., der Motordrehzahl Ne als Parameter gestaltet ist und in dem ROM der ECU 10 gespeichert wurde, nachdem die Beziehung zwischen der Motordrehzahl Ne und dem Zeitpunkt der Verbrennung experimentell bestimmt wurde.Moreover, the ECU compares 10 the combustion time CA50 determined by the equation (5) with the target combustion timing obtained from a target combustion timing characteristic, and determines the fuel injection amount, the fuel injection timing, the ignition timing, and the number of times of ignition based on this comparison result. The target ignition timing characteristic is a characteristic used to determine a target ignition timing using, e.g. B., the engine speed Ne is designed as a parameter and in the ROM of the ECU 10 was stored after the relationship between the engine speed Ne and the time of combustion was determined experimentally.

Der Zielverbrennungszeitpunkt ist durch den Kurbelwinkel ausgedrückt und stellt einen Zielkurbelwinkel dar, bei dem ein Massenanteil der Verbrennung von 50% vorliegt. Somit wird ein Zielwert des Kurbelwinkels CA50 nachstehend als Zielverbrennungszeitpunkt CA50 behandelt werden. The target combustion timing is expressed by the crank angle and represents a target crank angle at which a mass fraction of combustion of 50% is present. Thus, a target value of the crank angle CA50 will be treated below as the target combustion time CA50.

Im Besonderen bestimmt die ECU 10 die Kraftstoffeinspritzmenge, den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt, den Zündungszeitpunkt und die Anzahl der Male der Zündung abhängig davon, ob der Zeitpunkt der Verbrennung CA50 mit dem Zielzündungszeitpunkt CA50 übereinstimmt oder nicht. Der Fall, in dem der Zeitpunkt der Verbrennung CA50 mit dem Zielverbrennungszeitpunkt CA50 übereinstimmt, beinhaltet den Fall, in dem der Zeitpunkt der Verbrennung CA50 genau mit dem Zielverbrennungszeitpunkt CA50 übereinstimmt, und jenen, in dem der Zeitpunkt der Verbrennung CA50 in einen vorherbestimmten Toleranzbereich des Zielverbrennungszeitpunkts CA50 fällt. Der vorherbestimmte Toleranzbereich wird abhängig von der Spezifikation des Motors 2 willkürlich festgelegt und beträgt zum Beispiel ±1° CA.In particular, the ECU determines 10 the fuel injection amount, the fuel injection timing, the ignition timing, and the number of times of ignition depending on whether the timing of the combustion CA50 coincides with the target ignition timing CA50 or not. The case where the timing of the combustion CA50 coincides with the target combustion timing CA50 includes the case where the timing of the combustion CA50 exactly coincides with the target combustion timing CA50 and that in which the timing of the combustion CA50 falls within a predetermined tolerance range of the target combustion timing CA50 drops. The predetermined tolerance range will depend on the specification of the motor 2 is arbitrarily set, for example ± 1 ° CA.

Wenn, zum Beispiel, der Zeitpunkt der Verbrennung CA50 mit dem Zielverbrennungszeitpunkt CA50 übereinstimmt, steuert die ECU 10 zusammen mit der Kraftstoffeinspritzmenge, dem Kraftstoffeinspritzzeitpunkt, dem Zündungszeitpunkt und der Anzahl der Male der Zündung, die aus einer Kraftstoffeinspritzmengenkennlinie, einer Kraftstoffeinspritzzeitpunktkennlinie, einer Zündungszeitpunktkennlinie, und der Kennlinie für die Anzahl der Male der Zündung bestimmt werden, den Betrieb der Einspritzdüse 23 und der Zündkerze 20, um die Kraftstoffeinspritzung und die Zündung durchzuführen.For example, if the combustion time CA50 coincides with the target combustion time CA50, the ECU controls 10 along with the fuel injection amount, the fuel injection timing, the ignition timing, and the number of times of ignition determined from a fuel injection quantity characteristic, a fuel injection timing, an ignition timing, and the number of times of ignition, the operation of the injector 23 and the spark plug 20 to perform the fuel injection and the ignition.

Wenn der Zeitpunkt der Verbrennung CA50 andererseits nicht mit dem Zielverbrennungszeitpunkt CA50 übereinstimmt, führt die ECU 10 Korrekturen der Kraftstoffeinspritzmenge, des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts, des Zündungszeitpunkts und der Anzahl der Male der Zündung durch, indem sie die Kraftstoffeinspritzmenge erhöht oder verringert und/oder den Zeitpunkt der Zündung vorverlegt oder verzögert. In diesem Fall steuert die ECU 10 zusammen mit der korrigierten Kraftstoffeinspritzmenge, dem korrigierten Kraftstoffeinspritzzeitpunkt, dem korrigierten Zündungszeitpunkt, und der korrigierten Anzahl der Male der Zündungen den Betrieb der Einspritzdüse 23 und der Zündkerze 20, um die Kraftstoffeinspritzung und die Zündung durchzuführen. On the other hand, if the time of combustion CA50 does not coincide with the target combustion time CA50, the ECU performs 10 Correcting the fuel injection amount, the fuel injection timing, the ignition timing, and the number of times of ignition by increasing or decreasing the fuel injection amount and / or advancing or retarding the timing of the ignition. In this case, the ECU controls 10 along with the corrected fuel injection amount, the corrected fuel injection timing, the corrected ignition timing, and the corrected number of times of the ignitions, the operation of the injector 23 and the spark plug 20 to perform the fuel injection and the ignition.

Unter nun erfolgender Bezugnahme auf 3 wird ein beispielhaftes Programm zur Durchführung der Steuerung zur Vorhersage des Zeitpunkts der Verbrennung und der Steuerung des Zündungszeitpunkts beschrieben. Dieses Programm zur Durchführung der Steuerung zur Vorhersage des Zeitpunkts der Verbrennung und der Steuerung des Zündungszeitpunkts wird durch die ECU 10 in vorherbestimmten Intervallen ausgeführt.Now referring to 3 will be an exemplary program for performing the control for predicting the Timing of the combustion and the control of the ignition timing described. This program for carrying out the control of the timing of combustion and the control of the ignition timing is executed by the ECU 10 executed at predetermined intervals.

Wie in 3 veranschaulicht, wird durch die ECU 10 auf Basis des Eingangs des erfassten Ergebnisses von dem Kurbelwinkelsensor 180 bestimmt, ob die Zeit für verschiedene arithmetische Operationen, die bei der Steuerung zur Vorhersage des Zeitpunkts der Verbrennung und der Steuerung des Zündungszeitpunkts ausgeführt werden, und für Messungen durch verschiedene Sensoren günstig ist oder nicht (Schritt S1). Wenn bestimmt wird, dass die Zeit für diese verschiedenen arithmetischen Operationen und für diese Messungen durch verschiedene Sensoren nicht günstig ist, wiederholt die ECU 10 die Verarbeitung bei Schritt S1.As in 3 illustrated by the ECU 10 based on the input of the detected result from the crank angle sensor 180 determines whether or not the time is favorable for various arithmetic operations performed in the control for the timing of combustion and the control of the ignition timing, and for measurements by various sensors (step S1). If it is determined that the time for these various arithmetic operations and for these measurements by different sensors is not favorable, the ECU repeats 10 the processing in step S1.

Wenn andererseits bestimmt wird, dass die Zeit für diese verschiedenen arithmetischen Operationen und für diese Messungen durch verschiedene Sensoren günstig ist, detektiert bzw. erfasst die ECU die durch die Motordrehzahl Ne und die Gaspedalposition ausgedrückten Motorbetriebsbedingungen (Schritt S2).On the other hand, when it is determined that the time is favorable for these various arithmetic operations and for these measurements by various sensors, the ECU detects the engine operating conditions expressed by the engine speed Ne and the accelerator pedal position (step S2).

Als nächstes detektiert die ECU 10 verschiedene erfasste Werte, die bei der Steuerung zur Vorhersage des Zeitpunkts der Verbrennung und der Steuerung des Zündungszeitpunkts verwendet werden, wie etwa die Ansaugluftmenge, die Ansaugtemperatur Tin, die Abgastemperatur Tex und die Kühlmitteltemperatur Twater (Schritt S3).Next, the ECU detects 10 various detected values used in the control for predicting the timing of combustion and the control of the ignition timing, such as the intake air amount, the intake temperature T in , the exhaust gas temperature T ex, and the coolant temperature T water (step S3).

Dann berechnet die ECU 10 auf Basis der Motordrehzahl Ne, der Motorbelastung und der Ansaugluftmenge die Basiskraftstoffeinspritzmenge (Schritt S4). Als nächstes berechnet die ECU 10 unter Verwendung der Gleichung (5) den Zeitpunkt der Verbrennung CA50 (Schritt S5). Then the ECU calculates 10 based on the engine speed Ne, the engine load and the intake air amount, the basic fuel injection amount (step S4). Next, the ECU calculates 10 using the equation (5), the time of combustion CA50 (step S5).

Dann bestimmt die ECU 10, ob der Zeitpunkt der Verbrennung CA50 mit dem Zielverbrennungszeitpunkt CA50 übereinstimmt oder nicht (Schritt S6). Wie oben erwähnt erfolgt die Bestimmung, ob der Zeitpunkt der Verbrennung CA50 mit dem Zielverbrennungszeitpunkt CA50 übereinstimmt oder nicht, durch Bestimmen, ob der Zeitpunkt der Verbrennung CA50 genau mit dem Zielverbrennungszeitpunkt CA50 übereinstimmt oder der Zeitpunkt der Verbrennung CA50 in den Toleranzbereich des Zielverbrennungszeitpunkts CA50 fällt.Then the ECU determines 10 whether or not the timing of the combustion CA50 coincides with the target combustion time CA50 (step S6). As mentioned above, the determination as to whether or not the timing of the combustion CA50 coincides with the target combustion timing CA50 is determined by determining whether the timing of the combustion CA50 exactly coincides with the target combustion timing CA50 or the timing of the combustion CA50 falls within the tolerance range of the target combustion timing CA50.

Wenn der Zeitpunkt der Verbrennung CA50 mit dem Zielverbrennungszeitpunkt CA50 übereinstimmt, endet das Programm. In diesem Fall steuert die ECU 10 zusammen mit der Kraftstoffeinspritzmenge, dem Kraftstoffeinspritzzeitpunkt, dem Zündungszeitpunkt und der Anzahl der Male der Zündung, die aus der Kraftstoffeinspritzmengenkennlinie, der Kraftstoffeinspritzzeitpunktkennlinie, der Zündungszeitpunktkennline, und der Kennlinie für die Anzahl der Male der Zündung bestimmt werden, den Betrieb der Einspritzdüse 23 und der Zündkerze 20, um die Kraftstoffeinspritzung und die Zündung durchzuführen.When the time of combustion CA50 coincides with the target combustion time CA50, the program ends. In this case, the ECU controls 10 along with the fuel injection amount, the fuel injection timing, the ignition timing, and the number of times of ignition, which are determined from the fuel injection quantity characteristic, the fuel injection timing, the ignition timing, and the number of times of ignition, the operation of the injector 23 and the spark plug 20 to perform the fuel injection and the ignition.

Wenn andererseits der Zeitpunkt der Verbrennung CA50 nicht mit dem Zielverbrennungszeitpunkt CA50 übereinstimmt, bestimmt die ECU 10, ob der Zeitpunkt der Verbrennung CA50 größer als der Zielverbrennungszeitpunkt CA50 ist, d. h., ob der Zeitpunkt der Verbrennung CA50 gegenüber dem Zielverbrennungszeitpunkt CA50 verzögert ist oder nicht (Schritt S7).On the other hand, if the time of combustion CA50 does not coincide with the target combustion time CA50, the ECU determines 10 Whether or not the timing of combustion CA50 is greater than the target combustion timing CA50, that is, whether the timing of combustion CA50 is delayed from the target combustion timing CA50 or not (step S7).

Wenn der Zeitpunkt der Verbrennung CA50 gegenüber dem Zielverbrennungszeitpunkt CA50 verzögert ist, nimmt die ECU 10 eine Vorverlegung des Zeitpunkts der Verbrennung CA50 vor (Schritt S8). Im Besonderen werden die Kraftstoffeinspritzmenge, der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt, der Zündungszeitpunkt und die Anzahl der Male der Zündung zum Beispiel durch derartiges Erhöhen der Kraftstoffeinspritzmenge und Vorverlegen des Zündungszeitpunkts korrigiert, dass der Zeitpunkt der Verbrennung CA50 vorverlegt wird. Dies verlegt den Zeitpunkt der Verbrennung CA50 vor. When the timing of combustion CA50 is delayed from the target combustion timing CA50, the ECU decreases 10 advancing the time of combustion CA50 (step S8). Specifically, the fuel injection amount, the fuel injection timing, the ignition timing and the number of times of ignition are corrected by, for example, increasing the fuel injection amount and advancing the ignition timing so as to advance the combustion timing CA50. This prescribes the time of combustion CA50.

Wenn der Zeitpunkt der Verbrennung CA50 andererseits nicht gegenüber dem Zielverbrennungszeitpunkt CA50 verzögert ist, verzögert die ECU 10 den Zeitpunkt der Verbrennung CA50 (Schritt S9). Im Besonderen werden die Kraftstoffeinspritzmenge, der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt, der Zündungszeitpunkt und die Anzahl der Male der Zündung zum Beispiel durch derartiges Verringern der Kraftstoffeinspritzmenge und Verzögern des Zündungszeitpunkts korrigiert, dass der Zeitpunkt der Verbrennung CA50 verzögert wird. Dies verzögert den Zeitpunkt der Verbrennung CA50.On the other hand, if the time of combustion CA50 is not delayed from the target combustion time CA50, the ECU delays 10 the time of combustion CA50 (step S9). Specifically, the fuel injection amount, the fuel injection timing, the ignition timing, and the number of times of ignition are corrected by, for example, decreasing the fuel injection amount and retarding the ignition timing to retard the combustion timing CA50. This delays the time of combustion CA50.

Die Korrekturwerte für die Kraftstoffeinspritzmenge und den Zündungszeitpunkt, die in Schritt S8 und Schritt S9 verwendet werden, sind experimentell bestimmt und als Korrekturkennlinien für die Kraftstoffeinspritzmenge und den Zündungszeitpunkt in dem ROM der ECU 10 gespeichert.The correction values for the fuel injection amount and the ignition timing used in step S8 and step S9 are determined experimentally and as correction characteristics for the fuel injection amount and the ignition timing in the ROM of the ECU 10 saved.

Dann, nachdem in Schritt S8 oder Schritt S9 derartige Korrekturen des Zeitpunkts der Verbrennung CA50 vorgenommen wurden, berechnet die ECU 10 in Schritt S5 erneut den Zeitpunkt der Verbrennung CA50 nach der Korrektur und bestimmt sie, ob der Zeitpunkt der Verbrennung CA50 nach der Korrektur mit dem Zielverbrennungszeitpunkt CA50 übereinstimmt oder nicht. Auf diese Weise wird der Zeitpunkt der Verbrennung CA50 nach der Korrektur korrigiert, bis der Zeitpunkt der Verbrennung CA50 nach der Korrektur mit dem Zielverbrennungszeitpunkt CA50 übereinstimmt.Then, after making such corrections of the time of combustion CA50 in step S8 or step S9, the ECU calculates 10 in step S5 again the time of combustion CA50 after the correction and determines whether the time of combustion CA50 after the correction coincides with the target combustion time CA50 or not. In this way, the timing of the combustion CA50 after the correction is corrected until the timing of the combustion CA50 after the correction coincides with the target combustion timing CA50.

Unter nun erfolgender Bezugnahme auf 4 wird die Vorhersagegenauigkeit des Systems zur Vorhersage des Zeitpunkts der Verbrennung CA50 nach der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. 4 zeigt Ansichten, um die Vorhersagegenauigkeit, mit der der Zeitpunkt der Verbrennung CA50 unter Verwendung der Gleichung (5) vorhergesagt wird, mit der Vorhersagegenauigkeit, mit der der Zeitpunkt der Verbrennung CA50 unter Verwendung der herkömmlichen Arrhenius-Gleichung vorhergesagt wird, zu vergleichen. Now referring to 4 The prediction accuracy of the combustion timing prediction system CA50 of the present embodiment will be described. 4 FIG. 15 is views to compare the prediction accuracy with which the timing of combustion CA50 is predicted using Equation (5) with the prediction accuracy with which the timing of combustion CA50 is predicted using the conventional Arrhenius equation.

In 4(a) zeigt die mit ”CA50 berechnet in Grad nach dem oberen Totpunkt” bezeichnete waagerechte Linie den Zeitpunkt der Verbrennung CA50, der unter Verwendung der Gleichung (5) vorhergesagt wird, und die mit ”CA50 gemessen in Grad nach dem oberen Totpunkt” bezeichnete senkrechte Linie den tatsächlich gemessenen Zeitpunkt der Verbrennung CA50.In 4 (a) For example, the horizontal line labeled "CA50 calculated in degrees after top dead center" shows the time of combustion CA50 predicted using equation (5) and the vertical line labeled "CA50 measured in degrees after top dead center" actually measured time of combustion CA50.

Überdies zeigt in 4(b) die mit ”CA50 berechnet in Grad nach dem oberen Totpunkt” bezeichnete waagerechte Linie den Zeitpunkt der Verbrennung CA50, der unter Verwendung der herkömmlichen Arrhenius-Gleichung vorhergesagt wird, und die mit ”CA50 gemessen in Grad nach dem oberen Totpunkt” bezeichnete senkrechte Linie den tatsächlich gemessenen Zeitpunkt der Verbrennung CA50. Jeder dieser Zeitpunkte der Verbrennung CA50 ist ein Ereignis, das nach dem oberen Totpunkt stattfindet.In addition, shows in 4 (b) the horizontal line labeled "CA50 calculated in degrees after top dead center" indicates the time of combustion CA50 predicted using the conventional Arrhenius equation, and the vertical line labeled "CA50 measured in degrees after top dead center" actually measured time of combustion CA50. Each of these combustion CA50 times is an event occurring after top dead center.

Überdies sind 4(a) und 4(b) Diagramme, die jeweils die Korrelation des vorhergesagten Zeitpunkts der Verbrennung CA50 mit dem tatsächlich gemessenen Zeitpunkt der Verbrennung CA50 angeben. In jedem Diagramm befindet sich jeder der dargestellten Punkte umso näher an der durchgehenden Linie, je stärker die Korrelation des vorhergesagten Zeitpunkts der Verbrennung CA50 mit dem tatsächlich gemessenen Zeitpunkt der Verbrennung CA50 ist (eine lineare Funktion mit der Steigung ”1”), wodurch angegeben wird, dass die Vorhersagegenauigkeit des Zeitpunkts der Verbrennung CA50 hoch ist.Moreover, they are 4 (a) and 4 (b) Charts each indicating the correlation of the predicted time of combustion CA50 with the actually measured time of combustion CA50. In each diagram, the stronger the correlation of the predicted instant of combustion CA50 with the actually measured instant of combustion CA50 (a linear function with the slope "1"), the closer to the solid line, indicating each of the illustrated points in that the prediction accuracy of the time of combustion CA50 is high.

Der Grad dieser Korrelation kann durch den Determinationskoeffizienten R2 (R quadriert) angegeben werden. Der Determinationskoeffizient R2 liegt umso näher an ”1”, je stärker die Korrelation des geschätzten Zeitpunkts der Verbrennung CA50 mit dem tatsächlich gemessenen Zeitpunkt der Verbrennung CA50 ist. Somit liegt der Determinationskoeffizient R2 umso näher an ”1”, je höher die Vorhersagegenauigkeit des geschätzten Zeitpunkts der Verbrennung CA50 ist.The degree of this correlation can be specified by the determination coefficient R 2 (R squared). The more the correlation of the estimated time of combustion CA50 with the actually measured time of combustion CA50, the closer the determination coefficient R 2 is to "1". Thus, the higher the prediction accuracy of the estimated time of combustion CA50, the closer the determination coefficient R 2 is to "1".

Nun beträgt der Determinationskoeffizient R2 bei dem in 4(a) gezeigten Diagramm ”0,9675”, und liegt er näher an ”1”, als der Determinationskoeffizient R2 gleich 0,698 in dem in 4(b) gezeigten Diagramm. Somit zeigen 4(a) und 4(b) deutlich, dass die Vorhersagegenauigkeit des geschätzten Zeitpunkts der Verbrennung CA50 unter Verwendung der Gleichung (5) höher als die Vorhersagegenauigkeit des geschätzten Zeitpunkts der Verbrennung CA50 unter Verwendung der herkömmlichen Arrhenius-Gleichung ist.Now, the determination coefficient R 2 at the in 4 (a) It is closer to "1" than the determination coefficient R 2 equal to 0.698 in the in 4 (b) shown diagram. Thus show 4 (a) and 4 (b) clearly that the prediction accuracy of the estimated time of combustion CA50 using equation (5) is higher than the prediction accuracy of the estimated time of combustion CA50 using the conventional Arrhenius equation.

Daher könnte das System zur Vorhersage des Zeitpunkts der Verbrennung nach der vorliegenden Ausführungsform eine höhere Vorhersagegenauigkeit des Zeitpunkts der Verbrennung CA50 als das System zur Vorhersage des Zeitpunkts der Verbrennung unter Verwendung der herkömmlichen Arrhenius-Gleichung aufweisen.Therefore, the combustion timing prediction system according to the present embodiment may have a higher prediction accuracy of the combustion timing CA50 than the combustion timing prediction system using the conventional Arrhenius equation.

Wie oben erwähnt kann das System zur Vorhersage des Zeitpunkts der Verbrennung nach der vorliegenden Ausführungsform den Zeitpunkt der Verbrennung CA50 genauer als der Stand der Technik vorhersagen, da arithmetische Operationen durchgeführt werden, nachdem die Verbrennungsreaktionsparameter und die Kraftstoffzustandsparameter, die die Änderung des Zeitpunkts der Verbrennung CA50 beeinflussen, in die Arrhenius-Gleichung aufgenommen wurden.As mentioned above, the combustion timing prediction system according to the present embodiment can predict the timing of the combustion CA50 more accurately than the prior art because arithmetic operations are performed after the combustion reaction parameters and the fuel condition parameters indicating the change of the combustion timing CA50 were included in the Arrhenius equation.

Das System zur Vorhersage des Zeitpunkts der Verbrennung nach der vorliegenden Ausführungsform führt arithmetische Operationen durch, nachdem mehrere Verbrennungsreaktionsparameter und mehrere Kraftstoffzustandsparameter in die Arrhenius-Gleichung aufgenommen wurden, so dass es den Zeitpunkt der Verbrennung CA50 selbst dann genau vorhersagen kann, wenn sich die Betriebsbedingung des Motors 2 verändert.The combustion timing prediction system according to the present embodiment performs arithmetic operations after a plurality of combustion reaction parameters and a plurality of fuel condition parameters are included in the Arrhenius equation so that it can accurately predict the time of combustion CA50 even if the operating condition of the combustion CA50 Motors 2 changed.

Auf diese Weise kann das System zur Vorhersage des Zeitpunkts der Verbrennung nach der vorliegenden Ausführungsform die Genauigkeit der Vorhersage des Selbstzündungszeitpunkts oder des Zeitpunkts der Verbrennung CA50, die bei der HCCI-Verbrennung stattfindet, verglichen mit dem Stand der Technik verbessern.In this way, the combustion timing prediction system according to the present embodiment can improve the accuracy of predicting the autoignition timing or the combustion timing CA50 occurring in the HCCI combustion as compared with the prior art.

Überdies kann das System zur Vorhersage des Zeitpunkts der Verbrennung nach der vorliegenden Ausführungsform den Zeitpunkt der Verbrennung CA50 genauer vorhersagen, da jeder der Verbrennungsreaktionsparameter und jeder der Kraftstoffzustandsparameter die vorherbestimmten Exponenten aufweist.Moreover, the combustion timing prediction system according to the present embodiment can more accurately predict the time of combustion CA50 because each of the combustion reaction parameters and each of the fuel condition parameters has the predetermined exponents.

Wenn die Exponenten eines jeden der Verbrennungsreaktionsparameter und eines jeden der Kraftstoffzustandsparameter vorab experimentell bestimmt werden, kann das System den Zeitpunkt der Verbrennung CA50 mit einer guten Genauigkeit vorhersagen, indem individuelle Unterschiede, die von Spezifikationen des Motors 2 abgeleitet werden, absorbiert werden.When the exponents of each of the combustion reaction parameters and each of the fuel condition parameters are preliminary experimental can be determined, the system can predict the timing of combustion CA50 with good accuracy, adding individual differences, by specifications of the engine 2 be absorbed, absorbed.

Überdies verwendet das System zur Vorhersage des Zeitpunkts der Verbrennung nach der vorliegenden Ausführungsform den Restgasanteil Xrg als Zustandsvariable des verbrannten Gases. Das Restgas enthält Stickoxide und teilweise oxidierten Kraftstoff, so dass sich die thermodynamischen Eigenschaften wie etwa das Wärmekapazitätsverhältnis und die Temperatur von jenen der Frisch- oder Ansaugluft unterscheiden.Moreover, the combustion timing prediction system according to the present embodiment uses the residual gas content X rg as the burned gas state variable. The residual gas contains nitrogen oxides and partially oxidized fuel, so that the thermodynamic properties such as the heat capacity ratio and the temperature differ from those of the fresh or intake air.

Somit kann die Menge des Restgases einen Temperaturanstieg und eine Änderung der chemischen Eigenschaften der Verbrennung im Inneren des Zylinders 21 verursachen, wodurch der Zeitpunkt der Verbrennung CA50 beeinflusst wird. Daher verbessert das System zur Vorhersage des Zeitpunkts der Verbrennung die Vorhersagegenauigkeit des Zeitpunkts der Verbrennung CA50, da arithmetische Operationen der Arrhenius-Gleichung unter Verwendung des Restgasanteils Xrg durchgeführt werden.Thus, the amount of the residual gas can increase the temperature and change the chemical properties of the combustion inside the cylinder 21 cause the timing of CA50 burning to be affected. Therefore, the combustion timing prediction system improves the prediction accuracy of the combustion timing CA50 because arithmetic operations of the Arrhenius equation are performed using the residual gas content X rg .

Überdies verwendet das System zur Vorhersage des Zeitpunkts der Verbrennung nach der vorliegenden Ausführungsform die Motordrehzahl Ne als Mischvorhersagevariable. Es ist bekannt, dass der Mischzustand des Kraftstoffs die Verbrennungsgeschwindigkeit beeinflusst, und dass der Grad des Mischens abhängig von der Motordrehzahl Ne unterschiedlich ist.Moreover, the combustion timing prediction system of the present embodiment uses the engine speed Ne as the mixed prediction variable. It is known that the mixing state of the fuel affects the combustion speed, and that the degree of mixing is different depending on the engine speed Ne.

Daher sagt das System zur Vorhersage des Zeitpunkts der Verbrennung den Zeitpunkt der Verbrennung CA50 genauer vorher, da arithmetische Operationen der Arrhenius-Gleichung unter Verwendung der Motordrehzahl für die Vorhersage des Mischzustands des Kraftstoffs durchgeführt werden.Therefore, the combustion timing prediction system predicts the time of combustion CA50 more accurately because arithmetic operations of the Arrhenius equation are performed using the engine speed for the prediction of the mixed state of the fuel.

Überdies verwendet das System zur Vorhersage des Zeitpunkts der Verbrennung nach der vorliegenden Ausführungsform einen Unterschied zwischen der Abgastemperatur Tex und der Ansaugtemperatur Tin als Wärmeverlustvorhersagevariable. Es wird angemerkt, dass der Unterschied zwischen der Abgastemperatur Tex und der Ansaugtemperatur Tin eine Korrelation mit der Verteilung der Gastemperatur im Inneren des Zylinders 21 aufweist. Es ist auch bekannt, dass die Verteilung der Gastemperatur, die im Inneren des Zylinders 21 erzeugt wird, den Zeitpunkt der Verbrennung CA50 beeinflusst.Moreover, the combustion timing prediction system according to the present embodiment uses a difference between the exhaust gas temperature T ex and the intake temperature T in as a heat loss prediction variable. It is noted that the difference between the exhaust gas temperature T EX and the intake temperature T in a correlation with the distribution of the gas temperature inside the cylinder 21 having. It is also known that the distribution of gas temperature inside the cylinder 21 is generated, the time of combustion CA50 influenced.

Daher kann das System zur Vorhersage des Zeitpunkts der Verbrennung nach der vorliegenden Ausführungsform die Vorhersagegenauigkeit des Zeitpunkts der Verbrennung CA50 verbessern, da arithmetische Operationen der Arrhenius-Gleichung unter Verwendung des Unterschieds zwischen der Abgastemperatur Tex und der Ansaugtemperatur Tin, um den Einfluss der im Inneren des Zylinders 21 erzeugten Verteilung der Gastemperatur zu berücksichtigen, durchgeführt werden.Therefore, the combustion timing prediction system according to the present embodiment can improve the prediction accuracy of the combustion timing CA50 because Arithmetic operations of the Arrhenius equation using the difference between the exhaust gas temperature T ex and the intake temperature T in , to determine the influence of the Inside of the cylinder 21 be taken into account generated distribution of the gas temperature.

Bei der vorliegenden Ausführungsform werden alle der Verbrennungsreaktionsparameter und alle der Kraftstoffzustandsparameter verwendet, um den Zeitpunkt der Verbrennung vorherzusagen, doch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Wenn zum Beispiel ein Motor verwendet werden soll, in dem die Verteilung der Temperatur und/oder die Verteilung des Äquivalenzverhältnisses im Inneren des Zylinders 21 verhältnismäßig klein sind, kann eine der folgenden Gleichungen (6) bis (8), die nach einer Beseitigung des Einflusses der Verteilung der Temperatur und/oder der Verteilung des Äquivalenzverhältnisses im Inneren des Zylinders 21 aus der Gleichung (5) gegeben sind, verwendet werden, um den Zeitpunkt der Verbrennung CA50 vorherzusagen. CA50 = A·Pcyl_10BTDC B·φC·Xrg D·(1/Ne)F·EoIH·exp(–E/RTcyl_10BTDC) (6) CA50 = A·Pcyl_10BTDC B·φC·Xrg D·(1/Ne)F·(Tex – Tin)G·exp(–E/RTcyl_10BTDC) (7) CA50 = A·Pcyl_10BTDC B·φC·Xrg D·(1/Ne)F·exp(–E/RTcyl_10BTDC) (8) In the present embodiment, all of the combustion reaction parameters and all of the fuel condition parameters are used to predict the timing of the combustion, but the present invention is not limited thereto. For example, when an engine is to be used, in which the distribution of the temperature and / or the distribution of the equivalence ratio inside the cylinder 21 may be relatively small, one of the following equations (6) to (8), after elimination of the influence of the distribution of the temperature and / or the distribution of the equivalence ratio inside the cylinder 21 from equation (5) can be used to predict the time of combustion CA50. CA50 = A · P cyl_10BTDC B · φ C · X rg D · (1 / Ne) F · EoI · H · exp (-E / RT cyl_10BTDC ) (6) CA50 = A · P cyl_10BTDC B · φ C · X rg D · (1 / Ne) F · (T ex - T in ) G · exp (-E / RT cyl_10BTDC ) (7) CA50 = A · P cyl_10BTDC B · φ C · X rg D · (1 / Ne) F · exp (-E / RT cyl_10BTDC ) (8)

Überdies kann dann, wenn ein Motor 2 verwendet werden soll, in dem der Einfluss der Turbulenz/Mischung gering ist, die folgende Gleichung (9), bei der der von der Motordrehzahl Ne abhängige Term weggelassen ist, verwendet werden, um den Zeitpunkt der Verbrennung CA50 vorherzusagen. CA50 = A·Pcyl_10BTDC B·φC·Xrg D·exp(–E/RTcyl_10BTDC) (9) Moreover, if a motor can 2 is to be used, in which the influence of the turbulence / mixture is small, the following equation (9), in which the term dependent on the engine speed Ne is omitted, can be used to predict the time of combustion CA50. CA50 = A * P cyl_10BTDC B * φ C * X rg D * exp (-E / RT cyl_10BTDC ) (9)

Die oben angeführten Gleichungen (6) bis (9) geben beispielhafte verändernde Abwandlungen bei den Verbrennungsreaktionsparametern und Kraftstoffzustandsparametern, die in Gleichung (5) bei unterschiedlichen Spezifikationen des Motors 2 verwendet werden, an, doch sind die Abwandlungen nicht darauf beschränkt.The equations (6) to (9) given above give exemplary varying variations in the combustion reaction parameters and fuel condition parameters given in equation (5) for different engine specifications 2 are used, but the modifications are not limited thereto.

Zum Beispiel kann das System zur Vorhersage des Zeitpunkts der Verbrennung nach der vorliegenden Ausführungsform in Gleichung (5) wenigstens zwei Verbrennungsreaktionsparameter, die aus dem Zylinderdruck Pcyl_10BTDC, dem Restgasanteil Xrg und dem Äquivalenzverhältnis φ gewählt werden, verwenden.For example, in the equation (5), the combustion timing prediction system according to the present embodiment may use at least two combustion reaction parameters selected from the cylinder pressure P cyl_10BTDC , the residual gas fraction X rg, and the equivalence ratio φ.

Überdies kann das System zur Vorhersage des Zeitpunkts der Verbrennung nach der vorliegenden Ausführungsform in Gleichung (5) wenigstens einen Verbrennungsreaktionsparameter, der aus dem Zylinderdruck Pcyl_10BTDC, dem Restgasanteil Xrg und dem Äquivalenzverhältnis φ gewählt wird, und wenigstens einen Kraftstoffzustandsparameter, der aus der Motordrehzahl Ne, dem Zeitpunkt EoI, zu dem die Einspritzung des Kraftstoffs abgeschlossen ist, und dem Unterschied (Tex – Tin) gewählt wird, verwenden. Moreover, in the equation (5), the system for predicting the timing of combustion according to the present embodiment may select at least one combustion reaction parameter selected from the cylinder pressure P cyl_10BTDC , the residual gas content X rg, and the equivalence ratio φ, and at least one fuel condition parameter derived from the engine speed Ne, the time EoI at which the injection of the fuel is completed and the difference (T ex -T in ) is selected.

Überdies korrigiert das System zur Vorhersage des Zeitpunkts der Verbrennung nach der vorliegenden Ausführungsform den Zündungszeitpunkt und die Anzahl der Male der Zündung, um den Zeitpunkt der Verbrennung CA50 vorzuverlegen oder zu verzögern, doch kann es so abgewandelt werden, dass es nur die Kraftstoffeinspritzmenge und den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt korrigiert.Moreover, the combustion timing prediction system according to the present embodiment corrects the ignition timing and the number of times of ignition to advance or retard the combustion timing CA50, but it may be modified to include only the fuel injection amount and the fuel injection timing corrected.

Zweite AusführungsformSecond embodiment

Als nächstes wird 5 verwendet, um eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu beschreiben.Next will be 5 used to describe a second embodiment of the present invention.

Die vorliegende Ausführungsform unterscheidet sich von der vorhergehenden ersten Ausführungsform nur in einem Teil der Verarbeitung der Steuerung zur Vorhersage des Zeitpunkts der Verbrennung und der Steuerung des Zündungszeitpunkts, während der restliche Aufbau und die restliche Verarbeitung die gleichen wie jene bei der ersten Ausführungsform sind. Daher wird nachstehend auf eine Beschreibung des gleichen Aufbaus und der gleichen Verarbeitung wie jenen der ersten Ausführungsform verzichtet und nur jener Teil, der sich von der ersten Ausführungsform unterscheidet, beschrieben.The present embodiment differs from the foregoing first embodiment only in a part of the processing of the control of the timing of combustion and the control of the ignition timing, while the remaining construction and the remaining processing are the same as those in the first embodiment. Therefore, a description of the same construction and the same processing as those of the first embodiment will be omitted below, and only the part which differs from the first embodiment will be described.

Bei der Steuerung zur Vorhersage des Zeitpunkts der Verbrennung und der Steuerung des Zündungszeitpunkts nach der ersten Ausführungsform wiederholt die ECU 10 die Korrektur des Zeitpunkts der Verbrennung CA50, bis der Zeitpunkt der Verbrennung CA50 nach der vorverlegenden Korrektur in Schritt S8 oder der verzögernden Korrektur in Schritt S9 von 3 mit dem Zielverbrennungszeitpunkt CA50 übereinstimmt.In the control for predicting the timing of combustion and the ignition timing control according to the first embodiment, the ECU repeats 10 the correction of the time of combustion CA50 until the time of combustion CA50 after the advancing correction in step S8 or the retarding correction in step S9 of FIG 3 coincides with the target combustion time CA50.

Andererseits wiederholt die ECU 10 der vorliegenden Ausführungsform die Korrektur des Zeitpunkts der Verbrennung CA50 nicht, sondern führt sie die Korrektur für den Zeitpunkt der Verbrennung CA50 in Schritt S18 oder S19 nur einmal durch.On the other hand, the ECU repeats 10 In the present embodiment, the correction of the timing of the combustion CA50 is not, but it performs the correction for the time of combustion CA50 only once in step S18 or S19.

Im Besonderen endet wie in 5 gezeigt das Programm, nachdem die ECU 10 der vorliegenden Ausführungsform die vorverlegende Korrektur in Schritt S18 durchgeführt hat. Zudem endet das Programm, nachdem die ECU 10 die verzögernde Korrektur in Schritt S19 durchgeführt hat.In particular, ends like in 5 shown the program after the ECU 10 of the present embodiment, the pre-relocation correction has been performed in step S18. In addition, the program ends after the ECU 10 has performed the delaying correction in step S19.

Überdies kann die ECU 10 die vorverlegende Korrektur für den Zeitpunkt der Verbrennung CA50 in Schritt S18 unter Bezugnahme auf, zum Beispiel, eine Korrekturkennlinie, die ein Verhältnis zwischen einem Unterschied zwischen dem Zeitpunkt der Verbrennung CA50 und dem Zielverbrennungszeitpunkt CA50 und dem entsprechenden Wert der Erhöhung der Kraftstoffeinspritzmenge und dem entsprechenden Wert des Vorverlegungsausmaßes des Zündungszeitpunkts definiert, nur einmal durchführen. Die oben angeführte Korrekturkennlinie mit vorab experimentell bestimmten Daten ist in dem ROM der ECU 10 gespeichert.Moreover, the ECU 10 for example, a correction characteristic which is a relation between a difference between the time of combustion CA50 and the target combustion time CA50 and the corresponding value of the increase of the fuel injection amount and the corresponding value Defining the Vorverlegungsausmaßes the ignition timing, perform only once. The above-mentioned correction characteristic with previously experimentally determined data is in the ROM of the ECU 10 saved.

Überdies kann die ECU 10 wie bei der Verarbeitung in Schritt S18 die verzögernde Korrektur für den Zeitpunkt der Verbrennung CA50 in Schritt S19 unter Bezugnahme auf, zum Beispiel, eine Korrekturkennlinie, die ein Verhältnis zwischen einem Unterschied zwischen dem Zeitpunkt der Verbrennung CA50 und dem Zielverbrennungszeitpunkt CA50 und dem entsprechenden Wert der Verringerung der Kraftstoffeinspritzmenge und dem entsprechenden Wert des Verzögerungsausmaßes des Zündungszeitpunkts definiert, nur einmal durchführen.Moreover, the ECU 10 as in the processing in step S18, the retard correction for the time of combustion CA50 in step S19 with reference to, for example, a correction characteristic that is a relationship between a difference between the time of combustion CA50 and the target combustion time CA50 and the corresponding value of the combustion Reduction of the fuel injection amount and the corresponding value of the delay amount of the ignition timing defined, perform only once.

Da überdies der Inhalt bei jedem der Schritte S11 bis S19, die in 5 gezeigt sind, der gleiche wie der Inhalt bei den entsprechenden Schritten S1 bis S9 in 3 ist, werden diese Schritte bei der vorliegenden Ausführungsform nicht beschrieben.Moreover, since the content at each of the steps S11 to S19 shown in FIG 5 are the same as the contents at the corresponding steps S1 to S9 in FIG 3 are, these steps are not described in the present embodiment.

Wie oben erwähnt stellt das System zur Vorhersage des Zeitpunkts der Verbrennung nach der vorliegenden Ausführungsform zusätzlich zu den technischen Wirkungen, die durch die erste Ausführungsform bereitgestellt werden, die folgende technische Wirkung bereit. Die Verarbeitungslast der ECU 10 wird verringert, da das System zur Vorhersage des Zeitpunkts der Verbrennung nach der vorliegenden Ausführungsform den Zeitpunkt der Verbrennung CA50 in Schritt S18 und Schritt S19 nur einmal korrigiert, ohne die Korrektur des Zeitpunkts der Verbrennung CA50 zu wiederholen.As mentioned above, the combustion timing prediction system of the present embodiment provides the following technical effect in addition to the technical effects provided by the first embodiment. The processing load of the ECU 10 is reduced because the combustion timing prediction system according to the present embodiment only corrects the combustion timing CA50 once in step S18 and step S19 without repeating the correction of the combustion timing CA50.

Dritte AusführungsformThird embodiment

Als nächstes wird 6 verwendet, um eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu beschreiben.Next will be 6 used to describe a third embodiment of the present invention.

Nach der oben angeführten ersten Ausführungsform werden die Kraftstoffeinspritzmenge, der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt, der Zündungszeitpunkt und die Anzahl der Male der Zündung durch derartiges Erhöhen oder Verringern der Kraftstoffeinspritzmenge und Vorverlegen oder Verzögern des Zündungszeitpunkts korrigiert, dass der Zeitpunkt der Verbrennung CA50 einen optimalen Zeitpunkt erreichen kann.According to the above-mentioned first embodiment, the fuel injection amount, the fuel injection timing, the ignition timing, and the number of times of ignition are increased by increasing or decreasing the fuel injection amount and advancing or retarding the ignition timing Ignition timing corrects that the time of combustion CA50 can reach an optimal time.

Wenn eine solche Korrektur den Zeitpunkt der Verbrennung CA50 auf den optimalen Zeitpunkt bringt, wird die Brenndauer verkürzt, was Rauschen und ein Problem hinsichtlich der Stärke des Motors verursacht. Zum Beispiel bedingt eine Erhöhung der Zylinderdruck-Anstiegsrate dP/dCA die verkürzte Brenndauer.If such a correction brings the timing of the combustion CA50 to the optimum timing, the burning time is shortened, causing noise and a problem in the strength of the engine. For example, increasing the cylinder pressure rise rate dP / dCA requires the shortened burning time.

Nun werden nach der vorliegenden Ausführungsform die Brenndauer CA10 bis CA90, der maximale Zylinderdruck Pmax und die Druckanstiegsrate dP/dCA auf die gleiche Weise wie bei dem Verfahren zur Vorhersage des Zeitpunkts der Verbrennung nach der vorher beschriebenen ersten Ausführungsform vorhergesagt. Bei der Brenndauer CA10 bis CA90 handelt es sich um die Zeit oder die Kurbelwinkel von dem Augenblick eines Massenanteils der Verbrennung von 10% bis zu dem Augenblick eines Massenanteils der Verbrennung von 90% im Inneren des Zylinders.Now, the burn time CA10 to CA90, the maximum cylinder pressure P max and the pressure rise rate dP / DCA in the same manner as in the method for predicting the time of combustion in the previously described first embodiment can be predicted according to the present embodiment. The burning time CA10 to CA90 is the time or crank angle from the moment of mass fraction of combustion of 10% to the moment of mass fraction of combustion of 90% inside the cylinder.

Überdies verringert die ECU 10 die Kraftstoffeinspritzmenge und verzögert sie den Zündungszeitpunkt auf Basis der vorhergesagten Druckanstiegsrate dP/dCA. Dies verursacht eine Verringerung des Zylinderdrucks, wodurch eine Erhöhung der Druckanstiegsrate dP/dCA beschränkt wird. Moreover, the ECU decreases 10 the fuel injection amount and delays the ignition timing based on the predicted pressure increase rate dP / dCA. This causes a reduction in the cylinder pressure, thereby limiting an increase in the pressure increase rate dP / dCA.

Unter nun erfolgender Bezugnahme auf 6 wird ein Programm zur Durchführung der Vorhersage des Zeitpunkts der Verbrennung und der Steuerung des Zündungszeitpunkts beschrieben. Die Verarbeitung von Schritt 21 bis Schritt 25, die in 6 gezeigt sind, ist die gleiche wie die Verarbeitung von Schritt 1 bis Schritt 5, die in der zur Beschreibung der ersten Ausführungsform verwendeten 3 gezeigt ist. Daher wird nur jener Teil der Verarbeitung beschrieben, der sich von der ersten Ausführungsform unterscheidet.Now referring to 6 For example, a program for performing the prediction of the timing of combustion and the control of the ignition timing will be described. The processing from step 21 to step 25 shown in FIG 6 is the same as the processing from step 1 to step 5 used in the description of the first embodiment 3 is shown. Therefore, only that part of the processing different from the first embodiment will be described.

Wie in 6 gezeigt bestimmt die ECU 10, ob der in Schritt 25 berechnete Zeitpunkt der Verbrennung CA50 mit einem Zielverbrennungszeitpunkt CA50 übereinstimmt oder nicht (Schritt S26). Die Bestimmung, ob der Zeitpunkt der Verbrennung CA50 mit dem Zielverbrennungszeitpunkt CA50 übereinstimmt oder nicht, wird auf die gleiche Weise wie bei der ersten Ausführungsform vorgenommen.As in 6 shown determines the ECU 10 whether or not the combustion time CA50 calculated in step 25 coincides with a target combustion time CA50 (step S26). The determination as to whether the timing of combustion CA50 coincides with the target combustion timing CA50 or not is made in the same manner as in the first embodiment.

Wenn die ECU 10 bestimmt, dass der Zeitpunkt der Verbrennung CA50 mit dem Zielverbrennungszeitpunkt CA50 übereinstimmt, geht das Programm zu Schritt S28 über. Wenn der Zeitpunkt der Verbrennung CA50 andererseits nicht mit dem Zielverbrennungszeitpunkt CA50 übereinstimmt, korrigiert die ECU 10 den Zeitpunkt der Verbrennung CA50 (Schritt S27) und kehrt das Programm zu Schritt S25 zurück.If the ECU 10 determines that the time of combustion CA50 coincides with the target combustion time CA50, the program proceeds to step S28. On the other hand, if the combustion timing CA50 does not coincide with the target combustion timing CA50, the ECU corrects 10 the time of combustion CA50 (step S27) and the program returns to step S25.

Als Korrektur des Zeitpunkts der Verbrennung CA50 erhöht oder verringert die ECU 10 zum Beispiel die Kraftstoffeinspritzmenge, und verlegt sie den Zündungszeitpunkt vor oder verzögert sie ihn. Dies führt zu einer Korrektur, um den Zeitpunkt der Verbrennung CA50 vorzuverlegen oder zu verzögern.As a correction of the time of combustion CA50 increases or decreases the ECU 10 for example, the amount of fuel injection, and it advances or retards the ignition timing. This leads to a correction to advance or delay the time of combustion CA50.

In Schritt S28 berechnet die ECU 10 die Druckanstiegsrate dP/dCA. Dann wird bestimmt, ob die berechnete Druckanstiegsrate dP/dCA geringer als eine Zieldruckanstiegsrate ist oder nicht (Schritt S29). Die Zieldruckanstiegsrate ist eine Druckanstiegsrate, die ermöglicht, dass die Brenndauer daran gehindert wird, kurz zu werden, und diese Druckanstiegsrate wurde experimentell herausgefunden und in dem ROM der ECU 10 gespeichert. In step S28, the ECU calculates 10 the pressure rise rate dP / dCA. Then, it is determined whether or not the calculated pressure increase rate dP / dCA is less than a target pressure rise rate (step S29). The target pressure rise rate is a pressure rise rate that allows the burning time to be prevented from becoming short, and this pressure rise rate has been experimentally found and stored in the ROM of the ECU 10 saved.

Wenn die ECU 10 bestimmt, dass die Druckanstiegsrate dP/dCA geringer als die Zieldruckanstiegsrate ist, endet das Programm. Wenn die Druckanstiegsrate dP/dCA andererseits nicht geringer als die Zieldruckanstiegsrate ist oder gleich oder größer als die Zieldruckanstiegsrate ist, führt die ECU 10 eine Steuerung durch, um den Zylinderdruck zu verringern (Schritt S30), und kehrt das Programm zu Schritt S28 zurück.If the ECU 10 determines that the pressure increase rate dP / dCA is less than the target pressure rise rate, the program ends. On the other hand, when the pressure rise rate dP / dCA is not less than the target pressure rise rate or equal to or greater than the target pressure increase rate, the ECU will result 10 control to decrease the cylinder pressure (step S30), and the program returns to step S28.

Als Steuerung zur Verringerung des Zylinderdrucks führt die ECU 10 zum Beispiel eine Steuerung durch, um den Zeitpunkt der Verbrennung CA50 zu verzögern und die Kraftstoffeinspritzmenge zu verringern. Dies verringert den Zylinderdruck.As a control to reduce the cylinder pressure, the ECU 10 For example, a control to delay the timing of the combustion CA50 and reduce the fuel injection amount. This reduces the cylinder pressure.

Überdies können die Selbstzündung bei der HCCI-Verbrennung und das Klopfen bei dem funkengezündeten Verbrennungsmotor als das gleiche Ereignis angesehen werden. Daher ist das Verfahren zur Vorhersage des Zeitpunkts der Verbrennung, das im Zusammenhang mit jeder der oben angeführten Ausführungsformen beschrieben wurde, auf die Klopfsteuerung für einen funkengezündeten Verbrennungsmotor anwendbar. Zum Beispiel wird bei einer solchen Klopfsteuerung anstelle des Vorhersagens des Zeitpunkts der Verbrennung vorhergesagt, ob ein Klopfen auftritt oder nicht. Zudem kann das Verfahren zur Vorhersage des Zeitpunkts der Verbrennung auf die Steuerung hinsichtlich einer Vorzündung, die zu der Zeit des Aufladens auftreten kann, anwendbar sein. In diesem Fall wird anstelle des Vorhersagens des Zeitpunkts der Verbrennung vorhergesagt, ob eine Vorzündung auftritt oder nicht.Moreover, the auto-ignition in the HCCI combustion and the knock in the spark-ignition internal combustion engine can be regarded as the same event. Therefore, the combustion timing prediction method described in connection with each of the above-mentioned embodiments is applicable to the knock control for a spark-ignition internal combustion engine. For example, in such a knock control, instead of predicting the timing of combustion, it is predicted whether knocking will occur or not. In addition, the method of predicting the timing of the combustion may be applicable to the control of a pre-ignition that may occur at the time of charging. In this case, instead of predicting the timing of the combustion, it is predicted whether or not a pre-ignition occurs.

Obwohl eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben wurde, wird Fachleuten offensichtlich sein, dass Abwandlungen vorgenommen werden können, ohne von dem Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Alle derartigen Abwandlungen und ihre Entsprechungen sollen durch die folgenden Ansprüche, die unter den Patentansprüchen beschrieben sind, abgedeckt werden.Although an embodiment of the present invention has been described, it will be apparent to those skilled in the art that modifications can be made without departing from the scope of the deviate from the present invention. All such modifications and their equivalents are intended to be covered by the following claims, which are described in the claims.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Fahrzeugvehicle
22
Motor (HCCI-Verbrennungsmotor)Engine (HCCI combustion engine)
55
AGR-SystemAGR system
1010
ECUECU
2020
Zündkerzespark plug
2121
Zylindercylinder
2323
Einspritzdüseinjection
3030
mechanischer Ladermechanical loader
101101
LuftmengensensorAir flow sensor
102102
Ansaugtemperatursensorintake temperature sensor
103103
Ansaugdrucksensorintake pressure
104104
Ansaug-O2-SensorIntake O 2 sensor
105105
ZylinderdrucksensorCylinder pressure sensor
106106
AbgastemperatursensorExhaust gas temperature sensor
107107
Luft/Kraftstoff-SensorAir / fuel sensor
180180
Kurbelwinkelsensor (A/F-Sensor)Crank angle sensor (A / F sensor)
181181
KühlmitteltemperatursensorCoolant temperature sensor

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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  • US 2009/0182485 A1 [0006] US 2009/0182485 A1 [0006]
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  • JP 2006-2637 A [0006, 0008] JP 2006-2637 A [0006, 0008]
  • JP 2008-101591 A [0006, 0009] JP 2008-101591 A [0006, 0009]

Claims (12)

System zur Vorhersage des Zeitpunkts der Verbrennung eines Gemischs im Inneren eines Zylinders für einen Arbeitstakt eines HCCI-Verbrennungsmotors, umfassend Bestimmen von wenigstens zwei Verbrennungsreaktionsparametern aus Verbrennungsreaktionsparametern, die eine Druckzustandsvariable (Pcyl_10BTDC), welche auf Basis eines Zylinderdrucks im Inneren des Zylinders bestimmt wird, einen Kraftstoffmasseanteil (φ, φ–1), der auf Basis des Zustands der Kraftstoffmasse und der Luftmasse im Inneren des Zylinders bestimmt wird, und eine Zustandsvariable des verbrannten Gases (Xrg), die auf Basis der Rückhaltung des verbrannten Gases im Inneren des Zylinders bestimmt wird, umfassen; Aufnehmen der bestimmten beiden Verbrennungsreaktionsparameter in eine Arrhenius-Gleichung; und Vorhersagen des Zeitpunkts der Verbrennung (CA 50) für den Arbeitstakt unter Verwendung der Arrhenius-Gleichung.A system for predicting the timing of combustion of a mixture inside a cylinder for a stroke of an HCCI engine, comprising determining at least two combustion reaction parameters from combustion reaction parameters that determine a pressure state variable (P cyl_10BTDC ) based on a cylinder pressure inside the cylinder, a mass fraction of fuel (φ, φ -1 ) determined based on the state of the fuel mass and the air mass inside the cylinder, and a state variable of the burnt gas (X rg ) based on the retention of the burnt gas inside the cylinder is determined; Taking the determined two combustion reaction parameters into an Arrhenius equation; and predicting the timing of combustion (CA 50) for the power stroke using the Arrhenius equation. System nach Anspruch 1, wobei ein Exponent eines jeden der bestimmten beiden Verbrennungsreaktionsparameter eine vorherbestimmte Zahl (B oder C oder D) ist.The system of claim 1, wherein an exponent of each of the determined two combustion reaction parameters is a predetermined number (B or C or D). System zur Vorhersage eines Zeitpunkts der Verbrennung eines Gemischs im Inneren eines Zylinders für einen Arbeitstakt eines HCCI-Verbrennungsmotors, umfassend Bestimmen wenigstens eines Verbrennungsreaktionsparameters aus Verbrennungsreaktionsparametern, die eine Druckzustandsvariable (Pcyl_10BTDC), welche auf Basis eines Zylinderdrucks im Inneren des Zylinders bestimmt wird, einen Kraftstoffmasseanteil (φ, φ–1), der auf Basis des Zustands der Kraftstoffmasse und der Luftmasse im Inneren des Zylinders bestimmt wird, und eine Zustandsvariable des verbrannten Gases (Xrg), die auf Basis der Rückhaltung des verbrannten Gases im Inneren des Zylinders bestimmt wird, umfassen; Bestimmen wenigstens eines Kraftstoffzustandsparameters aus Kraftstoffzustandsparametern, die eine Mischvorhersagevariable (Ne, Ne–1) zur Vorhersage des Mischzustands des Kraftstoffs im Inneren des Zylinders, einen Einspritzungsabschlusszeitpunkt (EoI), zu dem die Einspritzung des Kraftstoffs abgeschlossen ist, und eine Wärmeverlustvorhersagevariable (Tex – Tin) zur Vorhersage eines Wärmeverlusts aufgrund einer Wärmeübertragung zwischen einer Wandfläche und dem Kraftstoff im Inneren des Zylinders umfassen; Aufnehmen der bestimmten Verbrennungsreaktions- und Kraftstoffzustandsparameter in eine Arrhenius-Gleichung; und Vorhersagen des Zeitpunkts der Verbrennung (CA50) für den Arbeitstakt unter Verwendung der Arrhenius-Gleichung.A system for predicting a time of combustion of a mixture inside a cylinder for a power stroke of an HCCI internal combustion engine, comprising determining at least one combustion reaction parameter from combustion reaction parameters that includes a pressure state variable (P cyl_10BTDC ) determined based on a cylinder pressure inside the cylinder A fuel mass fraction (φ, φ -1 ) determined based on the state of the fuel mass and the air mass inside the cylinder, and a burned gas state variable (X rg ) determined based on the retention of the burnt gas inside the cylinder will include; Determining at least one fuel condition parameter from fuel condition parameters including a mixed prediction variable (Ne, Ne -1 ) for predicting the mixed state of the fuel inside the cylinder, an injection completion time (EoI) at which the injection of the fuel is completed, and a heat loss prediction variable (T ex - T in ) for predicting heat loss due to heat transfer between a wall surface and the fuel inside the cylinder; Taking the determined combustion reaction and fuel condition parameters into an Arrhenius equation; and predicting the timing of combustion (CA50) for the power stroke using the Arrhenius equation. System nach Anspruch 3, wobei ein Exponent eines jeden der bestimmten Verbrennungsreaktions- und Kraftstoffzustandsparameter eine vorherbestimmte Zahl (B oder C oder D, F oder G oder H) ist.The system of claim 3, wherein an exponent of each of said determined combustion reaction and fuel condition parameters is a predetermined number (B or C or D, F or G or H). System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Kraftstoffmasseanteil ein Äquivalenzverhältnis oder ein Kehrwert des Äquivalenzverhältnisses (φ, φ–1) ist.A system according to any one of claims 1 to 4, wherein the mass fraction of fuel is an equivalence ratio or an inverse of the equivalence ratio (φ, φ -1 ). System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Zustandsvariable des verbrannten Gases ein Prozentsatz der Restgasmasse in Bezug auf die Gemischmasse in dem Zylinder (Xrg) ist.A system according to any one of claims 1 to 5, wherein the burned gas state variable is a percentage of the residual gas mass relative to the mixture mass in the cylinder (X rg ). System nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei die Mischvorhersagevariable eine Motordrehzahl des Motors oder ein Kehrwert der Motordrehzahl (Ne, Ne–1) ist. A system according to any one of claims 3 to 6, wherein the mixing prediction variable is an engine speed of the engine or an inverse of the engine speed (Ne, Ne -1 ). System nach einem der Ansprüche 3 bis 7, wobei die Wärmeverlustvorhersagevariable ein Unterschied zwischen einer Abgastemperatur und einer Ansaugtemperatur (Tex – Tin) ist.A system according to any one of claims 3 to 7, wherein the heat loss prediction variable is a difference between an exhaust gas temperature and an intake temperature (T ex - T in ). Verfahren zur Vorhersage des Zeitpunkts der Verbrennung eines Gemischs im Inneren eines Zylinders für einen Arbeitstakt eines HCCI-Verbrennungsmotors, umfassend Bestimmen von wenigstens zwei Verbrennungsreaktionsparametern aus Verbrennungsreaktionsparametern, die eine Druckzustandsvariable (Pcyl_10BTDC), welche auf Basis eines Zylinderdrucks im Inneren des Zylinders bestimmt wird, einen Kraftstoffmasseanteil (φ, φ–1), der auf Basis des Zustands der Kraftstoffmasse und der Luftmasse im Inneren des Zylinders bestimmt wird, und eine Zustandsvariable des verbrannten Gases (Xrg), die auf Basis der Rückhaltung des verbrannten Gases im Inneren des Zylinders bestimmt wird, umfassen; Aufnehmen der bestimmten beiden Verbrennungsreaktionsparameter in eine Arrhenius-Gleichung; und Vorhersagen des Zeitpunkts der Verbrennung (CA50) für den Arbeitstakt unter Verwendung der Arrhenius-Gleichung.A method for predicting the timing of combustion of a mixture inside a cylinder for a stroke of an HCCI engine, comprising determining at least two combustion reaction parameters from combustion reaction parameters that determine a pressure state variable (P cyl_10BTDC ) based on a cylinder pressure inside the cylinder, a mass fraction of fuel (φ, φ -1 ) determined based on the state of the fuel mass and the air mass inside the cylinder, and a state variable of the burnt gas (X rg ) based on the retention of the burnt gas inside the cylinder is determined; Taking the determined two combustion reaction parameters into an Arrhenius equation; and predicting the timing of combustion (CA50) for the power stroke using the Arrhenius equation. Verfahren nach Anspruch 9, wobei ein Exponent eines jeden der bestimmten beiden Verbrennungsreaktionsparameter eine vorherbestimmte Zahl (B oder C oder D) ist.The method of claim 9, wherein an exponent of each of the determined two combustion reaction parameters is a predetermined number (B or C or D). Verfahren zur Vorhersage eines Zeitpunkts der Verbrennung eines Gemischs im Inneren eines Zylinders für einen Arbeitstakt eines HCCI-Verbrennungsmotors, umfassend Bestimmen wenigstens eines Verbrennungsreaktionsparameters aus Verbrennungsreaktionsparametern, die eine Druckzustandsvariable (Pcyl_10BTDC), welche auf Basis eines Zylinderdrucks im Inneren des Zylinders bestimmt wird, einen Kraftstoffmasseanteil (φ, φ–1), der auf Basis des Zustands der Kraftstoffmasse und der Luftmasse im Inneren des Zylinders bestimmt wird, und eine Zustandsvariable des verbrannten Gases (Xrg), die auf Basis der Rückhaltung des verbrannten Gases im Inneren des Zylinders bestimmt wird, umfassen; Bestimmen wenigstens eines Kraftstoffzustandsparameters aus Kraftstoffzustandsparametern, die eine Mischvorhersagevariable (Ne, Ne–1) zur Vorhersage des Mischzustands des Kraftstoffs im Inneren des Zylinders, einen Einspritzungsabschlusszeitpunkt (EoI), zu dem die Einspritzung des Kraftstoffs abgeschlossen ist, und eine Wärmeverlustvorhersagevariable (Tex – Tin) zur Vorhersage eines Wärmeverlusts aufgrund einer Wärmeübertragung zwischen einer Wandfläche und dem Kraftstoff im Inneren des Zylinders umfassen; Aufnehmen der bestimmten Verbrennungsreaktions- und Kraftstoffzustandsparameter in eine Arrhenius-Gleichung; und Vorhersagen des Zeitpunkts der Verbrennung (CA50) für den Arbeitstakt unter Verwendung der Arrhenius-Gleichung.A method for predicting a timing of combustion of a mixture inside a cylinder for a power stroke of an HCCI engine, comprising determining at least one combustion reaction parameter from combustion reaction parameters including a pressure state variable (P cyl_10BTDC ) based on a cylinder pressure inside the engine Cylinder, a mass fraction of fuel (φ, φ -1 ) determined based on the state of the fuel mass and the air mass inside the cylinder and a state variable of the burned gas (X rg ) based on the retention of the burnt gas inside the cylinder is determined; Determining at least one fuel condition parameter from fuel condition parameters including a mixed prediction variable (Ne, Ne -1 ) for predicting the mixed state of the fuel inside the cylinder, an injection completion time (EoI) at which the injection of the fuel is completed, and a heat loss prediction variable (T ex - T in ) for predicting heat loss due to heat transfer between a wall surface and the fuel inside the cylinder; Taking the determined combustion reaction and fuel condition parameters into an Arrhenius equation; and predicting the timing of combustion (CA50) for the power stroke using the Arrhenius equation. Verfahren nach Anspruch 11, wobei ein Exponent eines jeden der bestimmten Verbrennungsreaktions- und Kraftstoffzustandsparameter eine vorherbestimmte Zahl (B oder C oder D, F oder G oder H) ist.The method of claim 11, wherein an exponent of each of the determined combustion reaction and fuel condition parameters is a predetermined number (B or C or D, F or G or H).
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