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.
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%.
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
Der in
Der HCCI-Verbrennungsmotor, der in
Der HCCI-Verbrennungsmotor, der in
STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART
PATENTLITERATURPATENT LITERATURE
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Patentliteraturbeispiel 1:
JP 2009-168027 A JP 2009-168027 A -
Patentliteraturbeispiel 2:
JP 2006-2637 A JP 2006-2637 A -
Patentliteraturbeispiel 3:
JP 2008-101591 A JP 2008-101591 A -
Patentliteraturbeispiel 4:
US 2010/0 058 832 A1 US 2010/0 058 832 A1 -
Patentliteraturbeispiel 5:
US 2011/0 079 194 A1 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
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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
Erste AusführungsformFirst embodiment
Unter Bezugnahme auf
Der Motor
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
Überdies ist der Motor
Das Ansaugsystem
Der Ladeluftkühler
Das Abgassystem
Das AGR-System
Das AGR-Ventil
Die ECU
Zudem sind an die Eingangsanschlüsse der ECU
Der Luftmengensensor
Der Ansaugdrucksensor
Der Zylinderdrucksensor
Der Luft/Kraftstoff-Sensor
Der Kurbelwinkelsensor
Zudem sind verschiedene Ausrüstungsgegenstände wie etwa das AGR-Ventil
Die ECU
Unter nun erfolgender Bezugnahme auf
Wie in
Die ECU
Die ECU
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
Die ECU
Die ECU
Die ECU
Im Besonderen berechnet die ECU
Überdies kann die ECU
Die ECU
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
In der obigen Gleichung (3) ist Mair die Ansaugluftmenge, d.h., der durch den Luftmengensensor
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
Überdies sagt die ECU
Der Zeitpunkt der Verbrennung in einem HCCI-Verbrennungsmotor wie etwa dem Motor
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
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
Im Besonderen bestimmt die ECU
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
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
Überdies vergleicht die ECU
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
Wenn, zum Beispiel, der Zeitpunkt der Verbrennung CA50 mit dem Zielverbrennungszeitpunkt CA50 übereinstimmt, steuert die ECU
Wenn der Zeitpunkt der Verbrennung CA50 andererseits nicht mit dem Zielverbrennungszeitpunkt CA50 übereinstimmt, führt die ECU
Unter nun erfolgender Bezugnahme auf
Wie in
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
Als nächstes detektiert die ECU
Dann berechnet die ECU
Dann bestimmt die ECU
Wenn der Zeitpunkt der Verbrennung CA50 mit dem Zielverbrennungszeitpunkt CA50 übereinstimmt, endet das Programm. In diesem Fall steuert die ECU
Wenn andererseits der Zeitpunkt der Verbrennung CA50 nicht mit dem Zielverbrennungszeitpunkt CA50 übereinstimmt, bestimmt die ECU
Wenn der Zeitpunkt der Verbrennung CA50 gegenüber dem Zielverbrennungszeitpunkt CA50 verzögert ist, nimmt die ECU
Wenn der Zeitpunkt der Verbrennung CA50 andererseits nicht gegenüber dem Zielverbrennungszeitpunkt CA50 verzögert ist, verzögert die ECU
Die Korrekturwerte für die Kraftstoffeinspritzmenge und den Zündungszeitpunkt, die in Schritt
Dann, nachdem in Schritt
Unter nun erfolgender Bezugnahme auf
In
Überdies zeigt in
Überdies sind
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
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
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
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
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
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
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
Überdies kann dann, wenn ein Motor
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
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
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
Andererseits wiederholt die ECU
Im Besonderen endet wie in
Überdies kann die ECU
Überdies kann die ECU
Da überdies der Inhalt bei jedem der Schritte
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
Dritte AusführungsformThird embodiment
Als nächstes wird
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
Unter nun erfolgender Bezugnahme auf
Wie in
Wenn die ECU
Als Korrektur des Zeitpunkts der Verbrennung CA50 erhöht oder verringert die ECU
In Schritt
Wenn die ECU
Als Steuerung zur Verringerung des Zylinderdrucks führt die ECU
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
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