DE102015210745B4 - System and method for predicting the timing of combustion in an engine with homogeneous compression ignition - Google Patents

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Abstract

System zur Vorhersage eines Zeitpunkts der Verbrennung eines Gemischs im Inneren eines Zylinders (21) für einen Verbrennungszyklus eines HCCI-Verbrennungsmotors (2), umfassend:
Bestimmen von wenigstens zwei Verbrennungsreaktionsparametern aus Verbrennungsreaktionsparametern, die eine Druckzustandsvariable (Pcyl_10BTDC), welche auf Basis eines Zylinderdrucks im Inneren des Zylinders (21) bestimmt wird, einen Kraftstoffmasseanteil (φ, φ-1), der auf Basis des Zustands der Kraftstoffmasse und der Luftmasse im Inneren des Zylinders (21) bestimmt wird, und eine Variable hinsichtlich des Zustands des verbrannten Gases (Xrg), die auf Basis der Rückhaltung des verbrannten Gases im Inneren des Zylinders (21) bestimmt wird, umfassen;
Aufnehmen der bestimmten wenigstens zwei Verbrennungsreaktionsparameter in eine Arrhenius-Gleichung; und
Vorhersagen eines Zeitpunkts der Verbrennung (CA50) für den Verbrennungszyklus unter Verwendung der Arrhenius-Gleichung, wobei der Zeitpunkt der Verbrennung (CA50) einem Kurbelwinkel (CA) entspricht, bei dem ein Masseanteil des verbrannten Kraftstoffs 50% ist.

Figure DE102015210745B4_0000
A system for predicting a time of combustion of a mixture inside a cylinder (21) for a combustion cycle of an HCCI internal combustion engine (2), comprising:
Determining at least two combustion reaction parameters from combustion reaction parameters , which is a pressure state variable (P cyl_10BTDC ), which is determined based on a cylinder pressure inside the cylinder (21), a fuel mass fraction (φ, φ -1 ), which is based on the state of the fuel mass and the Air mass inside the cylinder (21) is determined and a variable in the state of the burned gas (X rg ), which is determined based on the retention of the burned gas inside the cylinder (21);
Including the determined at least two combustion reaction parameters in an Arrhenius equation; and
Predicting a time of combustion (CA50) for the combustion cycle using the Arrhenius equation, where the time of combustion (CA50) corresponds to a crank angle (CA) at which a mass fraction of the fuel burned is 50%.
Figure DE102015210745B4_0000

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zur Vorhersage eines Zeitpunkts der Verbrennung für einen Verbrennungszyklus in einem Zylinder eines Motors mit homogener Kompressionszündung.The present invention relates to a system and a method for predicting a time of combustion for a combustion cycle in a cylinder of an engine with homogeneous compression ignition.

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) engines have been proposed that use combustion as a form of combustion, which is caused by auto-ignition of an air-fuel mixture by admission of burned gas at a high temperature into one Cylinder is triggered. This form of combustion, which is triggered by homogeneous compression ignition and is referred to as combustion with homogeneous compression ignition (HCCI), has received attention as a form of combustion for gasoline and diesel engines.

Die HCCI-Verbrennung wird durch eine Selbstzündung ohne jegliche Hilfe durch einen Funken, die durch einen Anstieg der Temperatur und des Drucks eines Luft-Kraftstoff-Gemischs in einem Zylinder, welcher durch eine Verdichtung des Gemischs erlangt wird, ausgelöst. Diese HCCI-Verbrennung, bei der eine „Massen“verbrennung 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 caused by auto-ignition without any help from a spark, which is caused by an increase in the temperature and pressure of an air-fuel mixture in a cylinder, which is obtained by compression of the mixture. This HCCI combustion, in which a “mass” combustion takes place simultaneously from several ignition points in the mixture in the cylinder, has the advantage that a higher thermal efficiency with a short burning time is obtained.

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, if HCCI combustion is used in gasoline engines, engine manufacturers will be able to expect an improvement in fuel consumption. In addition, engine manufacturers will primarily expect a reduction in soot and nitrogen oxide emissions when using HCCI combustion in diesel engines.

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 timing of auto-ignition in an HCCI engine that uses HCCI combustion differs depending on various types 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, and the like The 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 are considerable. This poses a problem in that the engine may knock or misfire if the auto-ignition timing is not properly controlled because the charge may not burn at the appropriate time. Therefore, there is a need to predict with good accuracy the timing of the combustion of the charge caused by auto-ignition.

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 2009/0,182,485 A 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 the combustion of the air-fuel mixture that is triggered by auto-ignition during the HCCI combustion mode, as in FIG JP 2009 - 168027 A (also as US 2009 / 0,182,485 A released), JP 2006-2637 A , and JP 2008-101591 A described below as Patent Literature Examples 1 to 3.

Der in JP 2009-168027 A beschriebene HCCI-Verbrennungsmotor sagt den Verbrennungsschwerpunkt von 50 % in einem Zyklus durch eine Gleichung voraus, die den vorhergesagten Verbrennungsschwerpunkt von 50 % auf Basis der manipulierten Variablen im Hinblick auf die Restgasrückhaltung und/oder die Luftzufuhr, die in dem Zyklus in den Verbrennungsmotor eingelassen wird, die Menge des Kraftstoffs, die in dem vorhergehenden Zyklus eingespritzt wurde, den induzierten Mitteldruck, der für den vorhergehenden Zyklus bestimmt wurde, den Verbrennungsschwerpunkt von 50 %, der für den vorhergehenden Zyklus bestimmt wurde, und Parameter ergibt.The in JP 2009-168027 A The HCCI internal combustion engine described predicts the 50% combustion center of gravity in one cycle by an equation that predicts the 50% combustion center of gravity based on the manipulated variables in terms of residual gas retention and / or the air supply that is admitted to the internal combustion engine in the cycle , the amount of fuel injected in the previous cycle, the induced mean pressure determined for the previous cycle, the 50% center of combustion determined for the previous cycle, and 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 internal combustion engine, which in JP 2006-2637 A describes the ignition delay using the Arrhenius equation, which predicts the ignition delay based on parameters such as 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 were 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 internal combustion engine, which in JP 2008-101591 A is described using the Arrhenius equation which predicts 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 constants and various constants.

US 2010/0 058 832 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Vorhersage der Menge an gebildetem Ruß in einer Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Dieselmotor. Die Vorrichtung verwendet ein Reaktionsmodell zur Vorhersage der Menge an gebildetem Ruß, welches mehrere Teilmodelle, bei denen die Reaktionsgeschwindigkeit der Gasphasenreaktion durch eine Arrhenius-Gleichung modelliert wird, umfasst. Unter Verwendung der Arrhenius-Gleichung wird ein Vorhersagen einer Mehrzahl von Zeitpunkten der Verbrennung für den Arbeitstakt durchgeführt. US 2010/0 058 832 A1 discloses an apparatus for predicting the amount of soot formed in an internal combustion engine, particularly in a diesel engine. The device uses a reaction model to predict the amount of soot formed, which comprises several sub-models in which the reaction rate of the gas phase reaction is modeled by an Arrhenius equation. Using the Arrhenius equation, a prediction of a plurality of times of combustion for the work cycle is performed.

US 2011/0 079 194 A1 offenbart ein Verfahren zur Vorhersage des Zeitpunkts der Verbrennung bei einem HCCI-Verbrennungsmotor mittels einer Arrhenius-Gleichung, wobei nur ein Verbrennungs- oder Kraftstoffreaktionsparameter verwendet wird. US 2011/0 079 194 A1 discloses a method of predicting the timing of combustion in an HCCI engine using an Arrhenius equation using only one combustion or fuel response parameter.

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
  • Patentliteraturbeispiel 4: US 2010/0 058 832 A1 Patent Literature Example 4: US 2010/0 058 832 A1
  • Patentliteraturbeispiel 5: US 2011/0 079 194 A1 Patent Literature Example 5: US 2011/0 079 194 A1

KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNGSUMMARY 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 ratenbestimmt 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 auto-ignition timing or the timing of combustion in HCCI combustion is determined by the influence of a physical factor such as temperature distribution due to turbulent mixing and heat loss through the cylinder wall on the ignition delay time, which is determined by chemical reactions such as a low temperature oxidation reaction and a high temperature oxidation reaction is mastered. In addition, the chemical reaction rate in HCCI combustion is not only significantly influenced 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-mentioned Patent Literature Examples 1 to 3, the above-described physical factor and factors that greatly influence the chemical reaction rate are used in predicting the auto-ignition timing or the timing of the combustion in the HCCI combustion not considered. Therefore, for the HCCI internal combustion engines described in the above patent literature examples, it can be said that the prediction accuracy for the auto-ignition timing or the timing of the 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 auto-ignition timing or the 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 eines Zeitpunkts der Verbrennung eines Gemischs im Inneren eines Zylinders für einen Verbrennungszyklus 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 Variable hinsichtlich des Zustands des verbrannten Gases, die auf Basis der Rückhaltung des verbrannten Gases im Inneren des Zylinders bestimmt wird, umfassen; Aufnehmen der bestimmten wenigstens zwei Verbrennungsreaktionsparameter in eine Arrhenius-Gleichung; und Vorhersagen eines Zeitpunkts der Verbrennung für den Verbrennungszyklus unter Verwendung der Arrhenius-Gleichung, wobei der Zeitptunkt der Verbrennung einem Kurbelwinkel entspricht, bei dem ein Masseanteil des verbrannten Kraftstofs 50% ist.According to the first aspect of the present invention, there is provided a system or method for predicting a timing of combustion of a mixture inside a cylinder for a combustion cycle of an HCCI internal combustion engine, comprising: determining at least two combustion reaction parameters from combustion reaction parameters that include a pressure state variable, which is determined based on a cylinder pressure inside the cylinder, a fuel mass fraction which is determined based on the state of the fuel mass and the air mass inside the cylinder, and a variable regarding the state of the burned gas which is based on the retention of the burned gas inside the cylinder is determined to include; Including the determined at least two combustion reaction parameters in an Arrhenius equation; and predicting a timing of the combustion for the combustion cycle using the Arrhenius equation, the timing of the combustion corresponding to a crank angle at which a mass fraction of the fuel burned is 50%.

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 preferred that an exponent of each of the determined 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 Zyklus 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 Variable hinsichtlich des Zustands 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 eines Zeitpunkts der Verbrennung für den Verbrennungszyklus unter Verwendung der Arrhenius-Gleichung, wobei der Zeitptunkt der Verbrennung einem Kurbelwinkel entspricht, bei dem ein Masseanteil des verbrannten Kraftstofs 50% ist.According to the third aspect of the present invention, there is provided a system or method for predicting a timing of combustion of a mixture inside a cylinder for a cycle of an HCCI internal combustion engine, comprising: determining at least two combustion reaction parameters from combustion reaction parameters that include a pressure state variable, which is determined based on a cylinder pressure inside the cylinder, a fuel mass fraction determined based on the state of the fuel mass and the air mass inside the cylinder, and a variable regarding the state of the burned gas based on the retention of the burned gas determined inside the cylinder include; Determine at least one fuel condition parameter from fuel condition parameters, which is a mixed prediction variable for predicting the mixed condition of the fuel inside the cylinder, an injection completion time at which the injection of the fuel is completed, and a heat loss prediction variable for predicting heat loss due to heat transfer between a wall surface and the fuel in Include inside the cylinder; Plotting the determined combustion reaction and fuel condition parameters in an Arrhenius equation; and predicting a timing of the combustion for the combustion cycle using the Arrhenius equation, wherein the timing of the combustion corresponds to a crank angle at which a mass fraction of the burned fuel is 50%.

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 preferred that an exponent of each of the determined combustion reaction and fuel state 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 preferred that the state variable of the burned 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 preferred 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 preferred that the heat loss prediction variable be 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 the combustion more accurately than in the conventional technique, since arithmetic operations are performed using an Arrhenius equation to predict the timing of the combustion by taking combustion reaction parameters that affect a change in the timing of the combustion can in the equation. In addition, according to the first aspect, it is possible to predict the timing of the combustion even when the operating state of the HCCI engine changes, since arithmetic operations are performed using the Arrhenius equation, 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 timing 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 the exponent of each of the combustion reaction parameters is a predetermined number, it is possible to predict the timing of the combustion more accurately. For example, if the exponents added to the respective combustion reaction parameters are experimentally determined in advance, it is possible to determine the timing of the combustion with high accuracy to predict by absorbing individual differences derived from HCCI internal combustion engine specifications.

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, it is possible to predict the timing of the combustion more accurately than in the conventional technique, since arithmetic operations are performed using an Arrhenius equation to predict the timing of the combustion by including combustion response and fuel state parameters that change the timing of combustion can affect the equation. Accordingly, the third aspect makes it possible to improve the prediction accuracy for the timing 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 the exponent of each of the combustion reaction and fuel state parameters is a predetermined number, it is possible to predict the timing of the combustion more accurately. For example, if the exponents added to the respective combustion reaction and fuel state parameters are experimentally determined in advance, it is possible to predict the timing of the 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 a reciprocal of the equivalent ratio, which indicates an excess air ratio, is used as the fuel mass fraction, it is possible to To improve the prediction of the timing of combustion in 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 state 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 can cause a temperature rise and a change in the chemical properties of the combustion inside the cylinder, which affects the timing of the combustion. Therefore, the sixth aspect makes it possible to predict the timing of the combustion more accurately since 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 an inverse of the engine speed is used as a mixed prediction variable. It is known that the mixed state of the fuel affects the rate of combustion 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 since arithmetic operations of the Arrhenius equation are performed using the engine speed or its reciprocal to predict the mixed 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.From the eighth point of view, 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 the gas temperature generated inside the cylinder affects the timing of the 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 take into account the influence of the distribution of the gas temperature generated inside the cylinder.

FigurenlisteFigure list

  • 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. 12 is a configuration diagram schematically illustrating a vehicle including a combustion timing prediction system according to a first embodiment of the present invention.
  • 2 ist ein Blockdiagramm, das die Steuerung zur Vorhersage des Zeitpunkts der Verbrennung nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch darstellt. 2nd 12 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. 3rd FIG. 12 is a flowchart showing a processing flow of an ECU-executed timing control and ignition timing control processing performed by an ECU according to the first embodiment of the present invention.
  • 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. 4th FIG. 14 are views for comparing the accuracy of the timing of combustion with a conventional technology, wherein (a) illustrates the accuracy of the timing of combustion prediction by the combustion timing prediction system according to the first embodiment of the present invention, and FIG (b) represents the accuracy of the prediction of the timing of the combustion by a system of predicting the timing of the combustion 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. 12 is a flowchart illustrating a processing flow executed by an ECU of the combustion timing prediction control and the ignition timing control according to a second embodiment of the present invention.
  • 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. 11 is a flowchart illustrating an ECU processing processing routine of the timing prediction control and the ignition timing control according to a third embodiment of the present invention.

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 Embodiments according to the present invention are described below.

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, an engine 2nd , an intake system 3rd , an exhaust system 4th , an EGR system 5 and an ECU 10th that 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 2nd includes, but is not limited to, a four-cylinder in-line gasoline engine, for example. With the engine 2nd it can be a so-called gasoline direct injection engine with an injection nozzle that is designed to inject fuel directly into a combustion chamber. The number of cylinders is not limited to four. The motor 2nd is not limited to a gasoline engine, but can 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 associated is a homogeneous compression ignition internal combustion engine that enables homogeneous compression ignition combustion (referred to as "HCCI combustion"), that is, 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 spark 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 2nd designed to perform spark ignition (SI) combustion by forcibly igniting the air-fuel mixture with a spark plug 20 sparks generated. The engine thus enables 2nd 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 3rd is with an intake passage 3a executed. The intake passage 3a is with a mechanical loader 30th and an intercooler 31 Mistake. The mechanical loader 30th is a mechanically operated supercharger and compresses the intake air to charge the engine by turning two rotors together in its housing. The mechanical loader 30th uses the engine as its source of power 2nd .

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 on the downstream side of the mechanical supercharger with respect to the direction in which the intake air flows 30th arranged that he the intake air through the mechanical supercharger 30th was compressed, cools. This increases the degree of filling of the engine, which improves the intake 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 4th 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 2nd emitted 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 line 50 that with an EGR run 50a and an EGR valve 51 . The EGR passage 50a establishes a connection between the exhaust gas passage 4a and the intake passage 3a ready to some of the exhaust gas passing through the exhaust passage 4a runs.

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 built in that there is an EGR amount, which is the amount of exhaust gas that goes to the intake passage 3a to be returned, indicates, regulated. The opening / closing of the EGR valve 51 is through the ECU 10th 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 10th includes a microcomputer having, for example, a CPU, a RAM, a ROM, an input / output interface and the like, the CPU performing signal processing according to programs previously stored in the ROM using a temporary storage function of the RAM . Various control parameters, various characteristics and the like are stored in advance in the ROM.

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.Also connected to the input ports of the ECU 10th various sensors such as an air quantity sensor 101 , an intake temperature sensor 102 , an intake pressure sensor 103 , an intake O 2 sensor 104, a cylinder pressure sensor 105 , an exhaust gas 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 that part of the intake passage in such a way 3a that is on the upstream side of the mechanical supercharger with respect to the direction in which the intake air flows 30th is installed that it detects the amount of intake air. The intake temperature sensor 102 is in that part of the intake passage in such a way 3a that, in relation to the direction in which the intake air flows, on the downstream side of the charge air cooler 31 is installed so that it detects 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 intake pressure sensor 103 is in that part of the intake passage in such a way 3a that, in relation to the direction in which the intake air flows, on the downstream side of the charge air cooler 31 is installed, that it detects an intake air pressure that indicates the pressure of the intake air. The suction O 2 sensor 104 is in that part of the suction passage in such a manner 3a that, in relation to the direction in which the intake air flows, on the downstream side of the charge air cooler 31 located, built in that it is the oxygen concentration of the gas entering 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 built in to an internal cylinder pressure, which is a pressure in the cylinder 21 indicates to capture. The exhaust gas temperature sensor 106 is in that part of the exhaust passage in such a way 4a that is on the upstream side of the catalyst with respect to the direction in which the exhaust gas flows 40 is installed so that it detects an exhaust gas temperature indicating 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 that is on the upstream side of the catalyst with respect to the direction in which the exhaust gas flows 40 is located, installed and provides linear characteristics that are proportional to actual values of the air / fuel ratio of the exhaust gas. The air / fuel sensor 107 Detects actual values of the air / fuel ratio of the exhaust gas on the basis of 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 2nd built in to a crank angle of the engine crankshaft 2nd capture. The coolant temperature sensor 181 is in the engine 2nd built in to the temperature of the coolant for the engine 2nd , that is, 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 items of equipment such as the EGR valve 51 , Spark plugs 20 and injectors 23 to the ECU output terminals 10th connected. The ECU 10th 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 10th is configured to perform, for example, control of the prediction of the combustion time to the time of the combustion in the HCCI internal combustion engine 2nd to predict. Moreover, the ECU 10th configured to control the ignition timing to control an injector based on the timing of the combustion predicted by the control to predict the timing of combustion 23 and a spark plug 20 to enable HCCI combustion at an appropriate 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.Referring now to 2nd the combustion timing prediction control and the ignition timing control performed by the ECU 10th are 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 2nd shown the ECU calculates 10th based on the detection result from the crank angle sensor 180 is entered, the engine speed Ne. The ECU also calculates 10th based on the accelerator position input from an accelerator 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 10th calculated on the basis of the engine speed Ne, the engine load and by the air quantity sensor 101 detected intake air amount a basic fuel injection amount. The ECU also calculates 10th based on the base fuel injection amount 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 2nd admixed 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 10th calculated from the equivalence ratio based on the intake air amount, the oxygen concentration detected by the intake O 2 sensor 104, and the actual air-fuel ratio by the air / fuel sensor 107 is determined an amount of the EGR gas generated by the EGR system 5 to be returned 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 in the air. For this reason, the oxygen concentration of the intake air quantity is caused by the air quantity sensor 101 is well known. So the ECU 10th the external EGR quantity with the intake O 2 sensor 104 by detecting the oxygen concentration in the amount of the 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 10th 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 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 an 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, which roughly corresponds to 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 10th 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 10th 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 amount of the external residual gas, 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 10th calculates the cylinder pressure P cyl_10BTDC based on the amount of external EGR gas, the intake air quantity, the basic fuel injection quantity , the residual gas quantity and the cylinder pressure , where "cyl" indicates something in a cylinder, and 10BTDC the time at a crankshaft angle of 10 ° before the upper one Indicates dead center of 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. P c y l _ 10 B T D C = P c y l _ i v c ( V c y l _ i v c / V c y l _ 10 B T D C ) n

Figure DE102015210745B4_0001
In particular, the ECU calculates 10th 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 10th 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 the intake valve closes and the volume V cyl_10BTDC at 10 ° before compression top dead center, where "ivc" is the moment of closing the intake valve. In addition, "n" in the following equation indicates the polytrophic index. P c y l _ 10th B T D C. = P c y l _ i v c ( V c y l _ i v c / V c y l _ 10th B T D C. ) n
Figure DE102015210745B4_0001

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. T c y l _ 10 B T D C = T c y l _ i v c ( V c y l _ i v c / V c y l _ 10 B T D C ) n 1

Figure DE102015210745B4_0002
In addition, the ECU 10th 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 c y l _ 10th B T D C. = T c y l _ i v c ( V c y l _ i v c / V c y l _ 10th B T D C. ) n - 1
Figure DE102015210745B4_0002

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 10th the cylinder temperature T cyl_ivc in the above 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 mixed cylinder charge of a mixture m, and the gas constant R of the mixture Find out from the equation of state for the gas, ie, "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 mass of the mixture from 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 can be determined by dividing the universal gas constant R, ie , R = 8.3144621 (75) JK -1 mol -1 , obtained from 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.In addition, the ECU 10th the cylinder pressure P cyl_ivc and the cylinder temperature T cyl_ivc mentioned above when the cylinder pressure sensor 105 is not used by determining calculations using each of the following equations.

P c y l _ i v c = I M a i r J P i n _ i v c K

Figure DE102015210745B4_0003
P c y l _ i v c = I. M a i r J P i n _ i v c K
Figure DE102015210745B4_0003
T c y l _ i v c = L T i n _ i v o + N T e x _ i v o + Q T w a t e r
Figure DE102015210745B4_0004
T c y l _ i v c = L T i n _ i v O + N T e x _ i v O + Q T w a t e r
Figure DE102015210745B4_0004

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, that by the air amount sensor 101 mass air flow detected, and P in_ivc is the intake air pressure when the intake valve closes. In the above equation (4), T in_ivo is the cylinder temperature when the intake valve closes, T ex_ivo is the exhaust gas temperature when the intake valve closes, and T water is that by 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.Furthermore, the values of the indices J and K in the above equation (3) are determined by a multivariate regression analysis of data, which takes into account individual differences arising from the specifications of the engine 2nd were derived, were determined experimentally. Moreover, similarly to the above indexes J and K, the values of the indexes I, L, N and Q in the above equations (3) and (4) are determined by a multivariate regression analysis of data, which is determined in advance taking into account individual differences the specifications of the engine 2nd were derived, 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.Furthermore, the ECU says 10th the time of combustion CA50 in the engine 2nd by using the Arrhenius equation, taking a combustion reaction parameter (of combustion reaction parameters) and a fuel state parameter (of fuel state parameters) as their pre-exponential factor. According to the present embodiment, a crank angle (CA) with a mass fraction of combustion of 50% is treated as the 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 time of combustion in an HCCI internal combustion engine such as the engine 2nd is dominated by the influence of a physical factor such as the temperature distribution due to turbulent mixing and the heat loss through the cylinder wall on 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 an accurate prediction of the time of combustion, there is a need to take into account the physical factor and factors that affect the chemical reaction rate.

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 state 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 , which is determined by equation (1) as a pressure state variable based on the cylinder pressure, the residual gas fraction X rg , which is a variable with regard to the burned gas based on the retention of the burned 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 fuel mass fraction based on the state of the fuel mass and the air mass inside the cylinder 21 is determined. The mass fraction can be a reciprocal of the equivalence ratio φ, which indicates a factor of the 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 state parameters are a reciprocal of the engine speed Ne, which is a mixed prediction variable for predicting the mixed state of the fuel inside the cylinder 21 represents a time EoI of the completion of the injection, a difference (T ex - T in ) between the exhaust gas temperature T ex and the intake temperature T in , which is a heat loss prediction variable for predicting the heat transfer between a wall surface and the fuel inside the cylinder 21 heat loss caused. Note that the mixed prediction variable can 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.In particular, the ECU determines 10th the timing of the combustion CA50 by calculating the following equation (5) based on each of the combustion reaction parameters and the fuel state parameters listed above and the cylinder temperature T cyl_10BTDC calculated by the aforementioned equation (2).

C A 5 0 = A P c y l _ 1 0 B T D C B φ C X r g D ( N e ) F ( T e x T i n ) G E o l H e x p ( E / R T c y l _ 1 0 B T D C )

Figure DE102015210745B4_0005
C. A 5 0 = A P c y l _ 1 0 B T D C. B φ C. X r G D ( N e ) F ( T e x - T i n ) G E O l H e x p ( - E / R T c y l _ 1 0 B T D C. )
Figure DE102015210745B4_0005

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.In equation (5), R is the gas constant of the mixture and A is the index, which is determined by a multivariate regression analysis of data, which takes into account individual differences arising from the specifications of the engine 2nd were derived, 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 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 state parameters is a predetermined number F or G or H. These exponents B, C, D and F, G , H are just like 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 2nd were derived, 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.The ECU also compares 10th the combustion timing 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 the ignition based on this comparison result. The target ignition timing characteristic is a characteristic that is designed to determine a target ignition timing using, for example, the engine speed Ne as a parameter and in the ROM of the ECU 10th was stored after experimentally determining the relationship between the engine speed Ne and the time of combustion.

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 time is expressed by the crank angle and represents a target crank angle at which there is a mass fraction of the combustion of 50%. Thus, a target value of the crank angle CA50 will be treated as the target combustion timing CA50 below.

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 10th the fuel injection amount, the fuel injection timing, the ignition timing and the number of times of ignition depending on whether or not the timing of the combustion CA50 matches the target ignition timing CA50. The case in which the time of combustion CA50 coincides with the target combustion time CA50 includes the case in which the time of combustion CA50 exactly coincides with the target combustion time CA50 and that in which the time of combustion CA50 falls within a predetermined tolerance range of the target combustion time CA50 falls. The predetermined tolerance range depends on the specification of the motor 2nd arbitrarily determined and is, 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, when the combustion timing CA50 matches the target combustion timing CA50, the ECU controls 10th along with the fuel injection amount, the fuel injection timing, the ignition timing and the number of times of ignition that result from one Fuel injection quantity map, a fuel injection timing map, an ignition timing map, and the number of times ignition map are determined to determine the operation of the injector 23 and the spark plug 20 to perform fuel injection and 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, when the combustion timing CA50 does not coincide with the target combustion timing CA50, the ECU executes 10th Corrections to 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 10th together 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 fuel injection and 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.Referring now to 3rd An example program for performing the control of predicting the timing of combustion and controlling the timing of ignition is described. This program for performing the control of predicting the timing of combustion and the timing of ignition is executed by the ECU 10th 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 3rd is illustrated by the ECU 10th 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 combustion timing prediction control and the ignition timing control 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 various sensors is not favorable, the ECU repeats 10th processing at 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, if it is determined that the time for these various arithmetic operations and for these measurements by various sensors is favorable, 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 10th various detected values that are used in the control for predicting the timing of combustion and the control of the ignition timing, such as the intake air quantity, 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 10th 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 10th 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 10th whether or not the timing of the combustion CA50 coincides with the target combustion timing CA50 (step S6 ). As mentioned above, the determination of whether or not the timing of combustion CA50 coincides with the target combustion timing CA50 is determined by determining whether the timing of combustion CA50 exactly matches the target combustion timing CA50 or the timing of 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 combustion time CA50 coincides with the target combustion time CA50, the program ends. In this case, the ECU controls 10th along with the fuel injection amount, the fuel injection timing, the ignition timing, and the number of times of ignition determined from the fuel injection quantity map, the fuel injection timing map, the ignition timing map, and the number of times ignition, the operation of the injector 23 and the spark plug 20 to perform fuel injection and 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, when the combustion timing CA50 does not coincide with the target combustion timing CA50, the ECU determines 10th whether the timing of combustion CA50 is greater than the target combustion timing CA50, that is, whether or not the timing of combustion CA50 is delayed from the target combustion timing CA50 (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 combustion timing CA50 is delayed from the target combustion timing CA50, the ECU takes 10th advance 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 increased by, for example, increasing the fuel injection amount and Corrected the advance of the ignition timing so that the time of combustion CA50 is brought forward. This brings the time of combustion CA50 forward.

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 combustion timing CA50 is not delayed from the target combustion timing CA50, the ECU decelerates 10th 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, for example, by reducing the fuel injection amount and retarding the ignition timing so that the timing of the combustion CA50 is delayed. 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 quantity and the ignition timing, which are in step S8 and step S9 used are determined experimentally and as correction characteristics for the fuel injection amount and the ignition timing in the ROM of the ECU 10th 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 in step S8 or step S9 such corrections to the timing of combustion CA50 have been made, the ECU calculates 10th in step S5 again the time of combustion CA50 after the correction and determines whether or not the time of combustion CA50 after the correction matches the target combustion time CA50. In this way, the time of combustion CA50 after the correction is corrected until the time of combustion CA50 after the correction coincides with the target combustion time 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.Referring now to 4th the prediction accuracy of the combustion timing prediction system CA50 according to the present embodiment will be described. 4th FIG. 14 shows views to compare the prediction accuracy with which the CA50 combustion timing is predicted using equation (5) with the prediction accuracy with which the CA50 combustion timing 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) The horizontal line labeled "CA50 calculated in degrees after top dead center" shows the time of combustion CA50 that is predicted using equation (5), and the vertical line labeled "CA50 measured in degrees after top dead center" shows that 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.Moreover, in 4 (b) the horizontal line labeled "CA50 calculated in degrees after top dead center" indicates the time of combustion CA50 that is 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 times of combustion CA50 is an event that occurs 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, are 4 (a) and 4 (b) Diagrams which each indicate the correlation of the predicted time of combustion CA50 with the actually measured time of combustion CA50. In each diagram, the greater the correlation between the predicted timing of combustion CA50 and the actually measured timing of combustion CA50 (a linear function with slope "1"), the closer the solid line is to each of the points shown, which indicates 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 indicated by the coefficient of determination R 2 (R squared). The determination coefficient R 2 is closer to “1”, the stronger the correlation between the estimated time of combustion CA50 and the actually measured time of combustion CA50. 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 coefficient of determination is R 2 for the in 4 (a) shown diagram "0.9675", and it is closer to "1" than the coefficient of determination R 2 is equal to 0.698 in the in 4 (b) shown diagram. So show 4 (a) and 4 (b) clearly, that the prediction accuracy of the estimated timing of combustion CA50 using equation (5) is higher than the prediction accuracy of the estimated timing 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.Hence the system for predicting the timing of combustion according to the present embodiment have a higher prediction accuracy of the timing of combustion CA50 than the system for predicting the timing of combustion 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 combustion timing CA50 more accurately than the prior art because arithmetic operations are performed after the combustion reaction parameters and the fuel state parameters that change the timing of the combustion CA50 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 including a plurality of combustion reaction parameters and a plurality of fuel state parameters in the Arrhenius equation, so that it can accurately predict the combustion timing CA50 even if the operating condition of the Motors 2nd 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 the auto-ignition timing or CA50 combustion timing that takes place in HCCI combustion compared to 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 combustion timing CA50 because each of the combustion reaction parameters and each of the fuel state 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.If the exponents of each of the combustion reaction parameters and each of the fuel state parameters are experimentally determined in advance, the system can predict the timing of combustion CA50 with good accuracy by making individual differences based on engine specifications 2nd be derived, 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 portion X rg as the state variable of the burned gas. 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 residual gas can cause a temperature rise and a change in the chemical properties of the combustion inside the cylinder 21 cause, which affects the time of combustion CA50. Therefore, the combustion timing prediction system improves the prediction accuracy of the combustion timing CA50 since arithmetic operations of the Arrhenius equation are performed using the residual gas fraction 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.In addition, the combustion timing prediction system according to the present embodiment uses the engine speed Ne as a mixed prediction variable. It is known that the mixed 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 more accurately predicts the combustion timing CA50 because arithmetic operations of the Arrhenius equation are performed using the engine speed to predict 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 the gas temperature inside the cylinder 21 is generated, influences the time of combustion CA50.

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 timing 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 the influence of the inside of the cylinder 21 to take into account the 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.In the present embodiment, all of the combustion reaction parameters and all of the fuel state parameters are used to predict the timing of the combustion, but the present invention is not limited to this. For example, if 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 are relatively small, one of the following equations (6) to (8), after eliminating the influence of the distribution of the temperature and / or the distribution of the equivalence ratio inside the cylinder 21 given from equation (5) can be used to predict the timing of combustion CA50.

C A 5 0 = A P c y l _ 1 0 B T D C B φ C X r g D ( N e ) F E o l H e x p ( E / R T c y l _ 1 0 B T D C )

Figure DE102015210745B4_0006
C. A 5 0 = A P c y l _ 1 0 B T D C. B φ C. X r G D ( N e ) F E O l H e x p ( - E / R T c y l _ 1 0 B T D C. )
Figure DE102015210745B4_0006
C A 5 0 = A P c y l _ 1 0 B T D C B φ C X r g D ( 1 / N e ) F ( T e x T i n ) F e x p ( E / R T c y l _ 1 0 B T D C )
Figure DE102015210745B4_0007
C. A 5 0 = A P c y l _ 1 0 B T D C. B φ C. X r G D ( 1 / N e ) F ( T e x - T i n ) F e x p ( - E / R T c y l _ 1 0 B T D C. )
Figure DE102015210745B4_0007
C A 5 0 = A P c y l _ 1 0 B T D C B φ C X r g D ( 1 / N e ) F e x p ( E / R T c y l _ 1 0 B T D C )
Figure DE102015210745B4_0008
C. A 5 0 = A P c y l _ 1 0 B T D C. B φ C. X r G D ( 1 / N e ) F e x p ( - E / R T c y l _ 1 0 B T D C. )
Figure DE102015210745B4_0008

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.Moreover, if an engine 2nd where 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 timing of the combustion CA50.

C A 5 0 = A P c y l _ 1 0 B T D C B φ C X r g D e x p ( E / R T c y l _ 1 0 B T D C )

Figure DE102015210745B4_0009
C. A 5 0 = A P c y l _ 1 0 B T D C. B φ C. X r G D e x p ( - E / R T c y l _ 1 0 B T D C. )
Figure DE102015210745B4_0009

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.Equations (6) through (9) above provide exemplary changing variations in combustion reaction parameters and fuel condition parameters that are given in Equation (5) for different engine specifications 2nd are used, but the modifications are not so limited.

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, the combustion timing prediction system according to the present embodiment in Equation (5) may use at least two combustion reaction parameters selected from the cylinder pressure P cyl_10BTDC , the residual gas content 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 Eol, zu dem die Einspritzung des Kraftstoffs abgeschlossen ist, und dem Unterschied (Tex - Tin) gewählt wird, verwenden.Furthermore, the system for predicting the timing of the combustion according to the present embodiment in equation (5) can have 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 Use Ne, the time Eol when the fuel injection 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.Furthermore, 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 can be modified to be 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 up 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 previous first embodiment only in a part of the processing of the control for predicting the timing of combustion and the control of the ignition timing, while the rest of the construction and the processing are the same as those in the first embodiment. Therefore, the description of the same structure and processing as those of the first embodiment will be omitted below, and only the part different 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 combustion timing prediction control and the ignition timing control according to the first embodiment, the ECU repeats 10th correcting the timing of combustion CA50 until the timing of combustion CA50 after the forward correction in step S8 or the delayed correction in step S9 from 3rd matches 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 10th of the present embodiment does not correct the combustion timing CA50, but rather performs the correction for the combustion timing CA50 in step S18 or S19 only once.

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 10th in the present embodiment, the advancement correction in step S18 performed. The program also ends after the ECU 10th the delayed correction in step S19 performed.

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.In addition, the ECU 10th the advance correction for the time of combustion CA50 in step S18 referring to, for example, a correction characteristic that defines a relationship between a difference between the combustion timing CA50 and the target combustion timing CA50 and the corresponding value of increasing the fuel injection amount and the corresponding advance amount of the ignition timing only once. The above-mentioned correction characteristic with previously experimentally determined data is in the ROM of the ECU 10th 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.In addition, the ECU 10th like processing in step S18 the retarding correction for the time of combustion CA50 in step S19 referring to, for example, a correction characteristic defining a relationship between a difference between the combustion timing CA50 and the target combustion timing CA50 and the corresponding value of the decrease in the fuel injection amount and the corresponding value of the retardation amount of the ignition timing 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.Since, moreover, the content in each of the steps S11 to S19 , in the 5 are shown, the same as the content in the corresponding steps S1 to S9 in 3rd , 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 according to 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 10th is decreased because the combustion timing prediction system according to the present embodiment, the combustion timing CA50 in step S18 and step S19 corrected only once without repeating the correction of the time of combustion CA50.

Dritte AusführungsformThird embodiment

Als nächstes wird 6 verwendet, um eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu beschreiben.Next up 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 corrected by increasing or decreasing the fuel injection amount and advancing or retarding the ignition timing so that the timing of the combustion CA50 can reach an optimal timing.

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.When such correction corrects the timing of combustion CA50 to the optimum timing, the burning time is shortened, causing noise and a problem with the strength of the engine. For example, an increase in the cylinder pressure rise rate dP / dCA causes 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, according to the present embodiment, the burning time CA10 to CA90, the maximum cylinder pressure Pmax, and the pressure increase rate dP / dCA are predicted in the same manner as in the combustion timing prediction method according to the previously described first embodiment. The burning time CA10 to CA90 is the time or crank angle from the moment of a mass fraction of combustion of 10% to the moment of a 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. Furthermore, the ECU reduces 10th the fuel injection amount and retards the ignition timing based on the predicted pressure rise rate dP / dCA. This causes a decrease in cylinder pressure, which restricts an increase in the rate of pressure increase 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.Referring now to 6 describes a program for performing the prediction of the timing of combustion and the control of the ignition timing. Processing step 21 until step 25th , in the 6 is shown is the same as the processing of step 1 until step 5 used in the description of the first embodiment 3rd is shown. Therefore, only the part of the processing that is 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 the ECU determines 10th whether the in step 25th calculated time of combustion CA50 coincides with a target combustion time CA50 or not (step S26 ). The determination of whether or not the timing CA50 coincides with the target combustion timing CA50 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 10th determines that the time of combustion CA50 coincides with the target combustion time CA50, the program goes to step S28 over. On the other hand, when the combustion timing CA50 does not coincide with the target combustion timing CA50, the ECU corrects 10th the time of combustion CA50 (step S27 ) and the program returns to step S25 back.

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.To correct the timing of combustion CA50, the ECU increases or decreases 10th for example, the amount of fuel injection and advances or retards the ignition timing. This leads to a correction in order 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 10th the pressure increase rate dP / dCA. It is then determined whether or not the calculated pressure increase rate dP / dCA is less than a target pressure increase rate (step S29 ). The target pressure increase rate is a pressure increase rate that enables the burn time to be prevented from becoming short, and this pressure increase rate has been found experimentally and in the ROM of the ECU 10th 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 10th determines that the pressure increase rate dP / dCA is less than the target pressure increase rate, the program ends. On the other hand, if the pressure increase rate dP / dCA is not less than the target pressure increase rate or equal to or greater than the target pressure increase rate, the ECU performs 10th control to decrease cylinder pressure (step S30 ), and the program returns to step S28 back.

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.The ECU acts as a control for reducing the cylinder pressure 10th for example, control to delay the timing of 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, auto-ignition in HCCI combustion and knock in the spark-ignition internal combustion engine can be considered the same event. Therefore, the method of predicting the timing of combustion described in connection with each of the above embodiments is applicable to the knock control for a spark ignition engine. For example, in such a knock control, instead of predicting the timing of the combustion, it is predicted whether knocking occurs or not. In addition, the method of predicting the timing of combustion may be applicable to the pre-ignition control that may occur at the time of charging. In this case, instead of predicting the timing of the combustion, whether or not pre-ignition occurs is predicted.

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 one 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 present invention. All such modifications and their equivalents are intended to be covered by the following claims, which are described in the claims.

BezugszeichenlisteReference list

11
Fahrzeugvehicle
22nd
Motor (HCCI-Verbrennungsmotor)Engine (HCCI internal combustion engine)
55
AGR-SystemEGR system
1010th
ECUECU
2020
Zündkerzespark plug
2121
Zylindercylinder
2323
EinspritzdüseInjector
3030th
mechanischer Ladermechanical loader
101101
LuftmengensensorAir flow sensor
102102
AnsaugtemperatursensorIntake temperature sensor
103103
AnsaugdrucksensorIntake pressure sensor
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

Claims (12)

System zur Vorhersage eines Zeitpunkts der Verbrennung eines Gemischs im Inneren eines Zylinders (21) für einen Verbrennungszyklus eines HCCI-Verbrennungsmotors (2), umfassend: Bestimmen von wenigstens zwei Verbrennungsreaktionsparametern aus Verbrennungsreaktionsparametern, die eine Druckzustandsvariable (Pcyl_10BTDC), welche auf Basis eines Zylinderdrucks im Inneren des Zylinders (21) bestimmt wird, einen Kraftstoffmasseanteil (φ, φ-1), der auf Basis des Zustands der Kraftstoffmasse und der Luftmasse im Inneren des Zylinders (21) bestimmt wird, und eine Variable hinsichtlich des Zustands des verbrannten Gases (Xrg), die auf Basis der Rückhaltung des verbrannten Gases im Inneren des Zylinders (21) bestimmt wird, umfassen; Aufnehmen der bestimmten wenigstens zwei Verbrennungsreaktionsparameter in eine Arrhenius-Gleichung; und Vorhersagen eines Zeitpunkts der Verbrennung (CA50) für den Verbrennungszyklus unter Verwendung der Arrhenius-Gleichung, wobei der Zeitpunkt der Verbrennung (CA50) einem Kurbelwinkel (CA) entspricht, bei dem ein Masseanteil des verbrannten Kraftstoffs 50% ist.A system for predicting a timing of combustion of a mixture inside a cylinder (21) for a combustion cycle of an HCCI internal combustion engine (2), comprising: determining at least two combustion reaction parameters from combustion reaction parameters , which is a pressure state variable (P cyl_10BTDC ), which is based on a cylinder pressure inside the cylinder (21) is determined, a fuel mass fraction (φ, φ -1 ) determined based on the state of the fuel mass and the air mass inside the cylinder (21), and a variable regarding the state of the burned gas ( X rg ), which is determined based on the retention of the burned gas inside the cylinder (21); Including the determined at least two combustion reaction parameters in an Arrhenius equation; and predicting a time of combustion (CA50) for the combustion cycle using the Arrhenius equation, the time of combustion (CA50) corresponding to a crank angle (CA) at which a mass fraction of the fuel burned is 50%. System nach Anspruch 1, wobei ein Exponent eines jeden der bestimmten wenigstens zwei Verbrennungsreaktionsparameter eine vorherbestimmte Zahl (B oder C oder D) ist.System according to Claim 1 , wherein an exponent of each of the determined at least 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 (21) für einen Zyklus eines HCCI-Verbrennungsmotors (2), umfassend: Bestimmen von wenigstens zwei Verbrennungsreaktionsparametern aus Verbrennungsreaktionsparametern, die eine Druckzustandsvariable (Pcyl_10BTDC), welche auf Basis eines Zylinderdrucks im Inneren des Zylinders (21) bestimmt wird, einen Kraftstoffmasseanteil (φ, φ-1), der auf Basis des Zustands der Kraftstoffmasse und der Luftmasse im Inneren des Zylinders (21) bestimmt wird, und eine Variable hinsichtlich des Zustands des verbrannten Gases (Xrg), die auf Basis der Rückhaltung des verbrannten Gases im Inneren des Zylinders (21) 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 (21), einen Einspritzungsabschlusszeitpunkt (Eol), 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 (21) umfassen; Aufnehmen der bestimmten Verbrennungsreaktions- und Kraftstoffzustandsparameter in eine Arrhenius-Gleichung; und Vorhersagen eines Zeitpunkts der Verbrennung (CA50) für den Verbrennungszyklus unter Verwendung der Arrhenius-Gleichung, wobei der Zeitpunkt der Verbrennung (CA50) einem Kurbelwinkel (CA) entspricht, bei dem ein Masseanteil des verbrannten Kraftstoffs 50% ist.A system for predicting a timing of combustion of a mixture inside a cylinder (21) for a cycle of an HCCI internal combustion engine (2), comprising: determining at least two combustion reaction parameters from combustion reaction parameters that are a pressure state variable (P cyl_10BTDC ), which is based on a cylinder pressure inside the cylinder (21) is determined, a fuel mass fraction (φ, φ -1 ) which is determined based on the state of the fuel mass and the air mass inside the cylinder (21), and a variable regarding the state of the burned gas ( X rg ), which is determined based on the retention of the burned gas inside the cylinder (21); Determining at least one fuel condition parameter from fuel condition parameters that include a mixed prediction variable (Ne, Ne -1 ) for predicting the mixed condition of the fuel inside the cylinder (21), an injection completion timing (Eol) at which the fuel injection 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 (21); Plotting the determined combustion reaction and fuel condition parameters in an Arrhenius equation; and predicting a time of combustion (CA50) for the combustion cycle using the Arrhenius equation, the time of combustion (CA50) corresponding to a crank angle (CA) at which a mass fraction of the fuel burned is 50%. 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. System according to Claim 3 , 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). System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Kraftstoffmasseanteil ein Gleichgewichtsverhältnis oder ein Kehrwert des Äquivalenzverhältnisses (φ, φ-1) ist.System according to one of the Claims 1 to 4th , wherein the fuel mass fraction is an equilibrium ratio or a reciprocal of the equivalence ratio (φ, φ -1 ). System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Variable hinsichtlich des Zustands des verbrannten Gases ein Prozentsatz der Restgasmasse in Bezug auf die Gemischmasse in dem Zylinder (Xrg) ist.System according to one of the Claims 1 to 5 , the variable regarding the condition of the burned gas being a percentage of the residual gas mass in relation to the mixture mass in the cylinder (X rg ). System nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei die Mischvorhersagevariable eine Motorgeschwindigkeit des Motors (2) oder ein Kehrwert der Motorgeschwindigkeit (Ne, Ne-1) ist.System according to one of the Claims 3 to 6 , wherein the mixed prediction variable is an engine speed of the engine (2) or a reciprocal of the engine speed (Ne, Ne -1 ). System nach einem der Ansprüche 3 bis 7, wobei die Wärmeverlustvorhersagevariable ein Unterschied zwischen einer Auslasstemperatur und einer Ansauglufttemperatur (Tex - Tin) ist.System according to one of the Claims 3 to 7 , the heat loss prediction variable being a difference between an outlet temperature and an intake air temperature (T ex - T in ). Verfahren zur Vorhersage eines Zeitpunkts der Verbrennung eines Gemischs im Inneren eines Zylinders (21) für einen Verbrennungszyklus eines HCCI-Verbrennungsmotors (2), umfassend: Bestimmen von wenigstens zwei Verbrennungsreaktionsparametern aus Verbrennungsreaktionsparametern, die eine Druckzustandsvariable (Pcyl_10BTDC), welche auf Basis eines Zylinderdrucks im Inneren des Zylinders (21) bestimmt wird, einen Kraftstoffmasseanteil (φ, φ-1), der auf Basis des Zustands der Kraftstoffmasse und der Luftmasse im Inneren des Zylinders (21) bestimmt wird, und eine Variable hinsichtlich des Zustands des verbrannten Gases (Xrg), die auf Basis der Rückhaltung des verbrannten Gases im Inneren des Zylinders (21) bestimmt wird, umfassen; Aufnehmen der bestimmten wenigstens zwei Verbrennungsreaktionsparameter in eine Arrhenius-Gleichung; und Vorhersagen eines Zeitpunkts der Verbrennung (CA50) für den Verbrennungszyklus unter Verwendung der Arrhenius-Gleichung, wobei der Zeitpunkt der Verbrennung (CA50) einem Kurbelwinkel (CA) entspricht, bei dem ein Masseanteil des verbrannten Kraftstoffs 50% ist.A method of predicting a timing of combustion of a mixture inside a cylinder (21) for a combustion cycle of an HCCI internal combustion engine (2), comprising: determining at least two combustion reaction parameters from combustion reaction parameters that are a pressure state variable (P cyl_10BTDC ), which is based on a cylinder pressure inside the cylinder (21) is determined, a fuel mass fraction (φ, φ -1 ) determined based on the state of the fuel mass and the air mass inside the cylinder (21), and a variable regarding the state of the burned gas ( X rg ), which is determined based on the retention of the burned gas inside the cylinder (21); Including the determined at least two combustion reaction parameters in an Arrhenius equation; and predicting a time of combustion (CA50) for the combustion cycle using the Arrhenius equation, the time of combustion (CA50) corresponding to a crank angle (CA) at which a mass fraction of the fuel burned is 50%. Verfahren nach Anspruch 9, wobei ein Exponent eines jeden der bestimmten wenigstens zwei Verbrennungsreaktionsparameter eine vorherbestimmte Zahl (B oder C oder D) ist.Procedure according to Claim 9 , wherein an exponent of each of the determined at least 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 (21) für einen Zyklus eines HCCI-Verbrennungsmotors (2), umfassend: Bestimmen von wenigstens zwei Verbrennungsreaktionsparametern aus Verbrennungsreaktionsparametern, die eine Druckzustandsvariable (Pcyl_10BTDC), welche auf Basis eines Zylinderdrucks im Inneren des Zylinders (21) bestimmt wird, einen Kraftstoffmasseanteil (φ, φ-1), der auf Basis des Zustands der Kraftstoffmasse und der Luftmasse im Inneren des Zylinders (21) bestimmt wird, und eine Variable hinsichtlich des Zustands des verbrannten Gases (Xrg), die auf Basis der Rückhaltung des verbrannten Gases im Inneren des Zylinders (21) 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 (21), einen Einspritzungsabschlusszeitpunkt (Eol), 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 (21) umfassen; Aufnehmen der bestimmten Verbrennungsreaktions- und Kraftstoffzustandsparameter in eine Arrhenius-Gleichung; und Vorhersagen eines Zeitpunkts der Verbrennung (CA50) für den Verbrennungszyklus unter Verwendung der Arrhenius-Gleichung, wobei der Zeitpunkt der Verbrennung (CA50) einem Kurbelwinkel (CA) entspricht, bei dem ein Masseanteil des verbrannten Kraftstoffs 50% ist.A method for predicting a timing of combustion of a mixture inside a cylinder (21) for a cycle of an HCCI internal combustion engine (2), comprising: determining at least two combustion reaction parameters from combustion reaction parameters which is a pressure state variable (P cyl_10BTDC ) which is based on a cylinder pressure inside the cylinder (21) is determined, a fuel mass fraction (φ, φ -1 ) determined based on the state of the fuel mass and the air mass inside the cylinder (21), and a variable regarding the state of the burned gas ( X rg ), which is determined based on the retention of the burned gas inside the cylinder (21); Determining at least one fuel condition parameter from fuel condition parameters that include a mixed prediction variable (Ne, Ne -1 ) for predicting the mixed condition of the fuel inside the cylinder (21), an injection completion timing (Eol) at which the fuel injection 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 (21); Plotting the determined combustion reaction and fuel condition parameters in an Arrhenius equation; and predicting a time of combustion (CA50) for the combustion cycle using the Arrhenius equation, the time of combustion (CA50) corresponding to a crank angle (CA) at which a mass fraction of the fuel burned is 50%. 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.Procedure according to 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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