DE102016104240A1 - Verbrennungsbereichs-Abschätzvorrichtung, NOx-Erzeugungsmengen-Abschätzvorrichtung und Gasstrom-Steuervorrichtung - Google Patents

Verbrennungsbereichs-Abschätzvorrichtung, NOx-Erzeugungsmengen-Abschätzvorrichtung und Gasstrom-Steuervorrichtung Download PDF

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Abstract

Eine ECU (50) schätzt einen ersten Verbrennungsbereich in einem Fall einer Anwesenheit eines Gasstroms in einem Zylinder (11) basierend auf einem Verbrennungsstartort und einem Verbrennungsendort ab. Die ECU (50) erlangt eine Zeitdauer, welche benötigt wird, dass ein letzter Kraftstoffbruchteil, welcher zuletzt von einem Einspritzloch (161) eines Injektors (16) während einer Einspritzzeitdauer eingespritzt wird, sich von dem Einspritzloch (161) zu dem Verbrennungsendort fortbewegt. Die ECU (50) schätzt einen zweiten Verbrennungsbereich, welcher durch ein Berücksichtigen des Gasstroms abgeschätzt wird, durch ein Erhöhen des ersten Verbrennungsbereichs um einen Winkel, welcher ein Produkt einer Winkelgeschwindigkeit eines Wirbelstroms multipliziert mit der erlangten Zeitdauer ist, ab.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Verbrennungsbereichs-Abschätzvorrichtung, welche einen Verbrennungsbereich von Kraftstoff abschätzt, welcher in einen Zylinder einer internen Kompressionsselbstzünde-Verbrennungsmaschine eingespritzt wird, eine NOx-Erzeugungsmengen-Abschätzvorrichtung, welche die Menge von erzeugtem NOx abschätzt, welches durch die Verbrennung erzeugt wird, und eine Gasstrom-Steuervorrichtung, welche eine Stärke eines Gasstroms in dem Zylinder steuert.
  • HINTERGRUND
  • In einer bekannten internen Kompressionsselbstzünde-Verbrennungsmaschine, typischerweise eine Dieselmaschine, in welcher Kraftstoff, welcher direkt in einen Zylinder eingespritzt wird, selbstgezündet und verbrannt wird, wird ein Gasstrom wie beispielsweise ein Wirbelstrom in dem Zylinder erzeugt, um einen Mischzustand von Luft und dem Kraftstoff zu verbessern.
  • In solch einer internen Verbrennungsmaschine ist es notwendig, eine Stärke des Gasstroms (Wirbelstroms) angemessen zu steuern, um eine Abfuhr von NOx und Ruß von der Maschine zu beschränken. Wenn die Stärke des Gasstroms erhöht wird, wird der Verbrennungsbereich des Kraftstoffs erhöht, um eine Zunahme in der Menge von erzeugtem NOx zu verursachen, welches durch die Verbrennung des Kraftstoffs erzeugt wird. Beispielsweise kann in einem Zustand, in dem eine Nachbehandlungsvorrichtung, welche NOx reinigt, nicht vollständig funktioniert zu beispielsweise der Zeit des Startens der internen Verbrennungsmaschine, wenn die Stärke des Gasstroms übermäßig erhöht wird, die Menge von NOx, welche durch die Nachbehandlungsvorrichtung nicht gereinigt werden kann und dadurch in die Umgebung abgeführt wird, möglicherweise erhöht werden. Ferner wird, wenn die Stärke des Gasstroms übermäßig erhöht wird, der Betrag einer Interferenz (ein Grad der Interferenz) zwischen benachbarten Kraftstoffsprühnebeln, welche aus entsprechenden Einspritzlöchern eines Injektors eingespritzt werden, erhöht, um möglicherweise eine Zunahme in der Menge von erzeugtem Ruß in dem Interferenzbereich beziehungsweise der Interferenzfläche zwischen den benachbarten Kraftstoffsprühnebeln aufgrund des Auftretens eines Sauerstoffmangels zu erzeugen.
  • Im Gegensatz dazu wird, wenn die Stärke des Gasstroms in dem Zylinder übermäßig verringert wird, ein Abwesenheitsbereich, in welchem der Kraftstoffsprühnebel nicht gegenwärtig ist, in dem Zylinder vergrößert. Dadurch wird die Größe des Verbrennungsbereichs verringert, um zu einer uneffektiven Verwendung des Sauerstoffs in dem Abwesenheitsbereich in dem Zylinder zu führen, sodass die Menge von erzeugtem Ruß möglicherweise erhöht werden kann.
  • In einer Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung der JP 2013-160194A wird Kraftstoff von einer Mehrzahl von Einspritzlöchern eines Injektors eingespritzt, um Kraftstoffsprühnebel zu bilden, welche einer nach dem anderen in einer Strömungsrichtung eines Wirbelstroms angeordnet sind. Die Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung erlangt ein Intervall zwischen einem Ort einer stromaufwärtsseitigen Flanke eines stromabwärtsseitigen Kraftstoffsprühnebels und einen Ort einer stromabwärtsseitigen Flanke eines stromaufwärtsseitigen Kraftstoffsprühnebels, welcher an einer stromaufwärtsseitigen Seite des stromabwärtsseitigen Kraftstoffsprühnebels in einer Strömungsrichtung eines Wirbelstroms platziert ist. Dann ändert die Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung eine Geschwindigkeit des Wirbelstroms derart, dass das oben beschriebene Intervall innerhalb eines vorbestimmten Bereiches gehalten wird.
  • Die Verbrennung des Kraftstoffs in dem Zylinder wird gemäß einem Mischzustand des Kraftstoffs und der Luft durchgeführt. Gemäß der Technik der JP 2013-160194 A werden jedoch, obwohl der Ort des Kraftstoffsprühnebels erlangt wird, der Mischzustand des Kraftstoffs und der Luft nicht berücksichtigt, so dass eine Genauigkeit der Abschätzung des Verbrennungsbereichs relativ niedrig ist.
  • Es ist vorstellbar, eine Technik der numerischen Strömungsmechanik (CFD = Computational Fluid Dynamics = numerische Strömungsmechanik) auf einem solchen Wege zu verwenden, dass ein Raum in dem Zylinder in eine Form von feinen Maschen unterteilt wird, und ein Mischzustand des Kraftstoffs und der Luft für jede Masche erhalten wird, und der Verbrennungsbereich basierend auf dem Mischzustand des Kraftstoffs und der Luft an jeder Masche berechnet wird. In solch einem Fall jedoch wird eine Berechnungslast übermäßig erhöht, sodass es schwierig ist, solch eine Vorrichtung in einem tatsächlichen System zu installieren, welches die interne Verbrennungsmaschine hat.
  • KURZFASSUNG
  • Die vorliegende Offenbarung wird in Hinsicht auf die obigen Punkte getätigt. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Verbrennungsbereichs-Abschätzvorrichtung vorzusehen, welche einen Verbrennungsbereich von Kraftstoff, welcher in einen Zylinder einer internen Kompressionsselbstzünde-Verbrennungsmaschine eingespritzt wird, in einer einfachen und genauen Art und Weise abschätzen kann, während sie einen Einfluss eines Gasstroms in dem Zylinder berücksichtigt. Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine NOx-Erzeugungsmengen-Abschätzvorrichtung vorzusehen, welche die Menge von erzeugtem NOx genau abschätzen kann. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Gasstrom-Steuervorrichtung vorzusehen, welche NOx- und Rußemissionen von der internen Verbrennungsmaschine durch ein Steuern des Gasstroms innerhalb des Zylinders verringern kann.
  • Gemäß der vorliegenden Offenbarung ist eine Verbrennungsbereichs-Abschätzvorrichtung für eine interne Kompressionsselbstzünde-Verbrennungsmaschine vorgesehen, welche einen Zylinder hat, in welchen Kraftstoff von einem Injektor bei einem Erzeugen eines Gasstroms in dem Zylinder, um den Kraftstoff durch eine Selbstzündung des Kraftstoffs zu verbrennen, eingespritzt wird. Die Verbrennungsbereichs-Abschätzvorrichtung weist ein Startzeit-Konzentrationserlangungsmittel, ein Endzeit-Konzentrationserlangungsmittel, ein Startort-Abschätzmittel und ein Endort-Abschätzmittel, ein Index-Erlangungsmittel und ein Verbrennungsbereichs-Abschätzmittel auf. Das Startzeit-Konzentrationserlangungsmittel ist zum Erlangen einer Startzeit-Konzentration, welche eine Sauerstoffkonzentration in dem Zylinder zu einer Zeit des Startens der Verbrennung des Kraftstoffs ist, welcher von dem Injektor in den Zylinder eingespritzt wird. Das Endzeit-Konzentrationserlangungsmittel ist zum Erlangen einer Endzeit-Konzentration, welche eine Sauerstoffkonzentration in dem Zylinder zu einer Zeit des Beenden der Verbrennung des Kraftstoffs in dem Zylinder ist. Das Startort-Abschätzmittel ist zum Abschätzen eines Fortbewegungsabstandes des Kraftstoffs von einem Einspritzloch des Injektors zu einem Ort, an welchem ein Äquivalenzverhältnis ein vorbestimmter Wert wird, während die Sauerstoffkonzentration in dem Zylinder die Startzeit-Konzentration ist. Das Startort-Abschätzmittel schätzt den Fortbewegungsabstand des Kraftstoffs als einen Verbrennungsstartort ab. Das Endort-Abschätzmittel ist zum Abschätzen eines Fortbewegungsabstandes des Kraftstoffs von dem Einspritzloch des Injektors zu einem Ort, an welchem das Äquivalenzverhältnis der vorbestimmte Wert wird, während die Sauerstoffkonzentration in dem Zylinder die Endzeit-Konzentration ist. Das Endort-Abschätzmittel schätzt den Fortbewegungsabstand des Kraftstoffs als einen Verbrennungsendort ab. Das Index-Erlangungsmittel ist zum Erlangen eines Index, welcher eine Stärke des Gasstroms anzeigt, welcher in dem Zylinder erzeugt wird. Das Verbrennungsbereichs-Abschätzmittel ist zum Abschätzen eines Verbrennungsbereichs des Kraftstoffs basierend auf dem Verbrennungsstartort, dem Verbrennungsendort und dem Index.
  • Das Startort-Abschätzmittel kann den Verbrennungsstartort basierend auf der folgenden Gleichung abschätzen, während φ der folgenden Gleichung das Äquivalenzverhältnis ist und eingestellt ist, um der vorbestimmte Wert zu sein:
    Figure DE102016104240A1_0002
    wobei
    • xs
    der Verbrennungsstartort ist,
    ρf
    eine Kraftstoffdichte ist,
    ρa
    eine Gasdichte in dem Zylinder ist,
    d
    ein Durchmesser des Einspritzlochs ist,
    Lth
    ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist,
    Θ
    ein Sprühwinkel des Kraftstoffs ist, und
    O2_in
    die Sauerstoffkonzentration in dem Zylinder zu der Zeit des Startens der Verbrennung ist.
  • Das Endort-Abschätzmittel kann den Verbrennungsendort basierend auf der folgenden Gleichung abschätzen, während φ der folgenden Gleichung eingestellt ist, um der vorbestimmte Wert zu sein:
    Figure DE102016104240A1_0003
    wobei
    • xe
    der Verbrennungsendort ist,
    ρf
    eine Kraftstoffdichte ist,
    ρa
    eine Gasdichte in dem Zylinder ist,
    d
    ein Durchmesser des Einspritzlochs ist,
    Lth
    ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist,
    Θ
    ein Sprühwinkel des Kraftstoffs ist,
    φ
    das Äquivalenzverhältnis ist, und
    O2_ex
    die Sauerstoffkonzentration in dem Zylinder zu der Zeit des Beendens der Verbrennung ist.
  • Gemäß der vorliegenden Offenbarung ist ebenso eine NOx-Erzeugungsmengen-Abschätzvorrichtung vorgesehen, welche die Verbrennungsbereichs-Abschätzvorrichtung, welche obenstehend diskutiert ist, und ein NOx-Abschätzmittel zum Abschätzen einer Menge von erzeugtem NOx basierend auf dem Verbrennungsbereich, welcher durch das Verbrennungsbereichs-Abschätzmittel abgeschätzt wird, aufweist.
  • Gemäß der vorliegenden Offenbarung ist ebenso eine Gasstrom-Steuervorrichtung vorgesehen, welche die NOx-Erzeugungsmengen-Abschätzvorrichtung, welche obenstehend diskutiert ist, und ein Gasstrom-Anpassungsmittel zum Verringern einer Stärke des Gasstroms in dem Zylinder, wenn die Menge von erzeugtem NOx, welches durch das NOx-Abschätzmittel abgeschätzt wird, größer ist als ein Zielwert, aufweist, und das Gasstrom-Anpassungsmittel ist ebenso zum Erhöhen oder Aufrechterhalten der Stärke des Gasstroms in dem Zylinder, wenn die Menge von erzeugtem NOx, welche durch das NOx-Abschätzmittel abgeschätzt wird gleich oder kleiner als der Zielwert ist.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die Zeichnungen, welche hierin beschrieben sind, sind für Veranschaulichungszwecke ausschließlich und sind nicht vorgesehen, um den Umfang der vorliegenden Offenbarung auf einem beliebigen Wege zu beschränken.
  • 1 ist ein Diagramm, welches eine Struktur eines Maschinensystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
  • 2A bis 2C sind Diagramme, welche jeweils einen Teil eines Querschnitts eines Inneren eines Zylinders zeigen, welcher rechtwinklig zu einer Mittelachse des Zylinders aufgenommen ist, die Änderungen in einem Verbrennungsbereich in dem Zylinder bei einer Änderung einer Stärke eines Gasstroms anzeigen, sowie Änderungen in der Menge von erzeugtem NOx und Änderungen in der Menge von erzeugtem Ruß bei einer Änderung des Verbrennungsbereichs in dem Zylinder;
  • 3 ist ein Flussdiagramm, welches einen Vorgang zum Abschätzen des Verbrennungsbereichs, einen Vorgang zum Abschätzen der Menge von erzeugtem NOx und einem Vorgang zum Anpassen eines Gasstroms in einem Zylinder anzeigt, welche durch eine ECU gemäß der Ausführungsform ausgeführt werden;
  • 4 ist ein Diagramm einer Kraftstoffeinspritzrate über der Zeit gemäß der Ausführungsform;
  • 5A bis 5C sind Diagramme, welche zeigen, wie der Kraftstoff, welcher von einem Einspritzloch eingespritzt wird, verbrennt, wenn der Kraftstoff sich kontinuierlich von einem Ort zu einem anderen Ort gemäß der Ausführungsform bewegt;
  • 6 ist Flussdiagramm, das einen Vorgang zum Abschätzen eines Verbrennungsbereichs gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
  • 7 ist ein Diagramm, welches Inspektionsebenen zeigt, welche eingestellt werden zum Anwenden eines Impulserhaltungsgesetzes auf einen Kraftstoffsprühnebel gemäß der ersten Ausführungsform;
  • 8 ist ein Diagramm, welches eine Änderung in einer Wärmeabgaberate mit der Zeit an einer oberen Seite des Diagramms und eine Änderung in einer durchschnittlichen In-Zylinder-Sauerstoffkonzentration mit der Zeit an einer unteren Seite des Diagramms gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
  • 9 ist ein Diagramm, welches ein Verbrennungsbereichsvolumen in einem Fall der Abwesenheit eines Gasstroms im Zylinder gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
  • 10 ist ein Diagramm, welches ein Verbrennungsbereichsvolumen in einem Fall der Anwesenheit des Gasstroms gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
  • 11 ist ein Diagramm, welches eine Änderung in einer Wärmeabgaberate mit der Zeit an einer oberen Seite des Diagramms, eine Änderung in einer durchschnittlichen In-Zylinder-Sauerstoffkonzentration mit der Zeit an einer mittleren Seite des Diagramms und eine Änderung in einer durchschnittlichen In-Zylinder-Temperatur mit der Zeit an einer unteren Seite des Diagramms gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
  • 12 ist ein Flussdiagramm, welches einen Vorgang des Abschätzens der Menge von erzeugtem NOx gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
  • 13 ist ein Diagramm, welches eine Änderung in einer Einspritzrate mit der Zeit an einer oberen Seite des Diagramms und eine Änderung in einer Wärmeabgaberate mit der Zeit an einer unteren Seite des Diagramms gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
  • 14 ist ein Diagramm, welches eine Abbildung einer Funktion f(O2_ave) relativ zu der durchschnittlichen In-Zylinder-Sauerstoffkonzentration O2_ave gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
  • 15 ist ein Diagramm, welches eine Abbildung der Funktion g(Tave) relativ zu einer durchschnittlichen In-Zylinder-Temperatur Tave gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
  • 16 ist ein Diagramm, welches eine Abbildung einer Funktion h(V) relativ zu einem Verbrennungsbereichsvolumen V gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
  • 17 ist ein Flussdiagramm, welches einen Vorgang zum Abschätzen eines Verbrennungsbereichs gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung anzeigt;
  • 18 ist ein Diagramm, welches eine Verbrennungsbereichs-Oberflächenfläche in einem Fall der Abwesenheit eines Gasstroms in dem Zylinder gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt;
  • 19 ist ein Diagramm, welches eine Verbrennungsbereichs-Oberflächenfläche in einem Fall der Anwesenheit des Gasstroms gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt; und
  • 20 ist ein Diagramm, welches eine Abbildung einer Funktion h(S) relativ zu einer Verbrennungsbereichs-Oberflächenfläche S gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • (Erste Ausführungsform)
  • Nun wird eine erste Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden. 1 ist ein Diagramm, welches eine Struktur eines Maschinensystems 1, welches in einem Fahrzeug installiert ist, anzeigt. Das Maschinensystem 1 weist eine Dieselmaschine (als eine interne Kompressionsselbstzünde-Verbrennungsmaschine dienend) 10 eines Common-Rail-Typs und verschiedene Komponenten auf, welche benötigt werden, um die Maschine 10 zu betreiben. In dieser Ausführungsform ist die Maschine 10 eine Vierzylindermaschine, welche vier Zylinder 11 hat. Die Maschine 10 ist eine Viertaktmaschine, welche Leistung durch vier Takte, das heißt einen Ansaugtakt, einen Kompressionstakt, einen Verbrennungstakt und einen Ausstoßtakt in jedem der vier Zylinder 11 erzeugt. Der Verbrennungszyklus (720 Grad CA-Zyklus beziehungsweise Kurbelwinkel-Zyklus) der vier Takte, welcher den Ansaugtakt, den Kompressionstakt, den Verbrennungstakt und den Ausstoßtakt aufweist, wird nacheinander folgend in den Zylindern durchgeführt derart, dass eine Verzögerung von 180 Grad CA zwischen jeden zwei Zylindern existiert, welche nacheinander folgend einer nach dem anderen unter den vier Zylindern betrieben werden. In einem Fall, in dem die vier Zylinder 11, welche in 1 angezeigt sind, als ein erster bis vierter Zylinder von der rechten Seite zu der linken Seite nummeriert werden, wird der Verbrennungszyklus in der Reihenfolge des ersten Zylinders, des dritten Zylinders, des vierten Zylinders und des zweiten Zylinders ausgeführt.
  • Für jeden der vier Zylinder 11 ist ein Injektor 16 (Kraftstoffeinspritzventil), welcher Kraftstoff (beispielsweise Leichtöl) in den Zylinder 11 einspritzt, in einer Mitte eines entsprechenden Abschnitts eines Zylinderkopfs vorgesehen, welcher eine obere Wand des Zylinders 11 bildet. Eine Mehrzahl von Einspritzlöchern 161 ist an einem distalen Endteil des Injektors 16 gebildet derart, dass die Einspritzlöcher 161 eines nach dem anderen in einer Umfangsrichtung entlang eines imaginären Kreises angeordnet sind, welcher an einer Mittelachse des Injektors 16 zentriert ist. Der Kraftstoff wird von diesen Einspritzlöchern 161 jeweils in unterschiedlichen Richtungen eingespritzt. Ein Kraftstoffsprühnebel (Kraftstoffnebel), welcher von dem Injektor 16 in den Zylinder 11 eingespritzt wird, wird durch Selbstzündung bei einer Verdichtung davon in dem Zylinder gezündet und wird dadurch in dem Zylinder verbrannt. Eine Kühlmittelpassage (Wassermantel), durch welchen Kühlwasser (Kühlmittel) zirkuliert wird, ist in dem Zylinderblock gebildet, welcher eine innere Umfangswand jedes Zylinders 11 bildet. Das Kühlmittel verhindert, dass die Maschine 10 zu heiß wird.
  • An jedem Zylinder 11 sind zwei Einlassanschlüsse, das heißt ein wirbelerzeugender Anschluss 12 (swirl-generating port) und ein rotationserzeugender Anschluss (tumble-generating port) 13, welche als Einlässe von Einlassluft (Gas), welche in den Zylinder gesogen wird, dienen. Diese Einlassanschlüsse 12 und 13 sind in dem Inneren des Zylinderkopfs gebildet. Der wirbelerzeugende Anschluss 12 ist der Einlassanschluss zum Erzeugen eines Wirbelstroms des Gases, welches von dem wirbelerzeugenden Anschluss 12 in den Zylinder genommen wird. Der rotationserzeugende Anschluss 13 ist der Einlassanschluss zum Erzeugen einer Rotation-Strömung des Gases, welches von dem rotationserzeugenden Anschluss 13 in den Zylinder genommen wird. Hier bezieht sich der Wirbelstrom auf eine Wirbel-Strömung (eine Drehströmung oder eine laterale Wirbel-Strömung) des Gases um eine Mittelachse des Zylinders 11. Eine Rotations-Strömung bezieht sich auf eine Drehströmung (vertikale Wirbel-Strömung) um eine Achse, welche in einer Ebene existiert, welche rechtwinklig zu der Mittelachse des Zylinders 11 ist. Das Gas, welches von dem wirbelerzeugenden Anschluss 12 in den Zylinder 11 gesogen wird, wird in der Umfangsrichtung in dem Zylinder an einem Ort zirkuliert, welcher an einer äußeren Seite (Wandoberflächenseite) des Gases ist, welches von dem rotationserzeugenden Anschluss 13 in den Zylinder 11 gesogen wird. Andererseits bewegt sich das Gas, welches von dem rotationserzeugenden Anschluss 13 in den Zylinder 11 gesogen wird, nach unten (in Richtung einer oberen Oberfläche des Kolbens) an einem Ort, welcher an einer inneren Seite des Gases ist, welches von dem wirbelerzeugenden Anschluss 12 in den Zylinder 11 gesogen wird.
  • Zwei Einlassventile 14 sind an Öffnungen jeweils der Einlassanschlüsse 12, 13 vorgesehen, welche sich zu dem Zylinder 11 öffnen derart, dass die Einlassventile 14 jeweils die Öffnungen der Einlassanschlüsse 12, 13 öffnen und verschließen. An jedem Zylinder 11 sind zwei Auslassanschlüsse in dem Zylinderkopf gebildet, um Abgas nach der Verbrennung des Kraftstoffs in dem Zylinder 11 auszustoßen. Zwei Auslassventile 15 sind jeweils an Öffnungen der Abgasanschlüsse vorgesehen, welche sich zu dem Zylinder 11 öffnen derart, dass die Auslassventile 15 die Öffnungen der Auslassanschlüsse jeweils öffnen und verschließen.
  • Das Maschinensystem 1 hat eine Einlasspassage 21, welche frische Luft (Einlassluft), welche in die Zylinder 11 zu saugen ist, führt. Ein Turbolader 31 und ein Ladeluftkühler 32 sind in der Einlasspassage 21 installiert derart, dass der Turbolader 31 an einer stromaufwärtigen Seite des Ladeluftkühlers 32 in einer Strömungsrichtung der frischen Luft platziert ist. Der Turbolader 31 komprimiert die frische Luft und der Ladeluftkühler 32 kühlt die frische Luft, welche durch den Turbolader 31 komprimiert wird. Eine Drossel (Drosselventil) 33, welche die Menge von frischer Luft anpasst, ist in der Einlasspassage 21 an einem Ort installiert, welcher an der stromabwärtigen Seite des Ladeluftkühlers 32 ist. Passagen 22 (Passagen eines Einlasskrümmers, auf welche hierin nachstehend als EGR-Magergaspassagen Bezug genommen werden wird) sind von der Einlasspassage 21 an einem Ort abgezweigt, welcher an der stromabwärtigen Seite der Drossel 33 ist. Jede EGR-Magergaspassage 22 ist mit dem wirbelerzeugenden Anschluss 12 des entsprechenden einen der Zylinder 11 verbunden. Die EGR-Magergaspassagen 22 und die Einlasspassage 21 führen nur die frische Luft oder ein Mischgas (hierin nachstehend wird hierauf Bezug genommen als EGR-Magergas), welches eine Mischung der frischen Luft und von EGR-Gas ist, welches durch eine Verbindungspassage 29, welcher später beschrieben wird, zugeführt wird.
  • Ein Abgaskrümmer 23 ist mit jedem der Zylinder 11 verbunden, um das Abgas, welches von den Zylindern 11 ausgestoßen wird, zu einer Abgaspassage 27 zu sammeln und hindurchzuführen. Eine Turbine 37 (ein Verstellader (VNT = Variable Nozzle Turbo = Verstellader)) des Turboladers, welcher die Energie aus dem Abgas wiedergewinnt, und eine Nachbehandlungsvorrichtung 38, welche eine vorbestimmte Behandlung des Abgases durchführt, sind in der Abgaspassage 27 installiert derart, dass die Turbine 37 an der stromaufwärtigen Seite der Nachbehandlungsvorrichtung 38 platziert ist. Die Nachbehandlungsvorrichtung 38 kann beispielsweise einen Oxidationskatalysator, einen Dieselpartikelfilter (DPF = Diesel Particulate Filter = Dieselpartikelfilter) und/oder einen NOx-Reduktionskatalysator aufweisen. Der Oxidationskatalysator entfernt CO und HC des Abgases durch eine Oxidation von CO und HC. Der DPF entfernt Partikelmaterial aus dem Abgas. Der NOx-Katalysator reinigt NOx des Abgases durch eine Reduktion.
  • Eine EGR-Passage 24, welche einen Teil des Abgases zu dem Einlasssystem als ein EGR-Gas rezirkuliert, ist mit dem Abgaskrümmer 23 verbunden. Ein EGR-Kühler 34 und ein EGR-Ventil 35 sind in der EGR-Passage 24 installiert derart, dass das EGR-Ventil 35 an der stromabwärtigen Seite des EGR-Kühlers 34 platziert ist. Der EGR-Kühler 34 kühlt das EGR-Gas, welches in der EGR-Passage 24 strömt. Das EGR-Ventil 35 passt eine Strömungsrate des EGR-Gases, welches in der EGR-Passage 24 strömt, an. Passagen 25 (hierin nachstehend wird hierauf Bezug genommen als EGR-Reichgaspassagen), welche mit den Zylindern 11 verbunden sind, sind von einem Abschnitt der EGR-Passage 24 abgezweigt, welche an der stromabwärtigen Seite des EGR-Ventils 35 platziert ist. Jede EGR-Reichgaspassage 25 ist mit dem rotationserzeugenden Anschluss 13 eines entsprechenden einen der Zylinder 11 verbunden. Jede EGR-Reichgaspassage 25 führt ein Gas (hierin nachstehend wird Bezug genommen als ein EGR-Reichgas), welches eine höhere EGR-Gaskonzentration (eine hohe Abgaskonzentration und eine niedrige Sauerstoffkonzentration) im Vergleich zu derjenigen einer EGR-Gaskonzentration des EGR-Magergases hat, welches durch die EGR-Magergaspassage 22 geleitet wird.
  • Das Maschinensystem 1 weist die Verbindungspassage 29 auf, welche eine Verbindung zwischen der Einlasspassage 21 und der EGR-Passage 24 bildet. Die Verbindungspassage 29 verbindet einen Abschnitt der Einlasspassage 21, welcher an der stromaufwärtigen Seite des Abzweigungsortes der EGR-Magergaspassagen 22 platziert ist, welche von der Einlasspassage 21 abgezweigt sind, und einen Abschnitt der EGR-Passage 24, welche an der stromaufwärtigen Seite des Abzweigungsortes der EGR-Reichgaspassagen 25 platziert ist, welche von der EGR-Passage 24 abgezweigt ist. Ein EGR-Verhältnis kann auf ein erwünschtes EGR-Verhältnis angepasst werden, während ein vorbestimmter Wert eines Verhältnisses zwischen der Gasmenge, welche von dem wirbelerzeugenden Anschluss 12 in den Zylinder 11 gesogen wird, und der Gasmenge, welche von dem rotationserzeugenden Anschluss 13 in den Zylinder 11 gesogen wird, durch ein Zuführen des EGR-Gases von der EGR-Passage 24 zu der Einlasspassage 21 durch die Verbindungspassage 29 oder durch ein Zuführen der frischen Luft von der Einlasspassage 21 zu der EGR-Passage 24 aufrecht erhalten wird. Die EGR-Rate ist ein Wert, welcher erhalten wird durch ein Dividieren der Menge von EGR-Gas (Abgas), welches in den Zylinder 11 genommen wird, durch eine Gesamtmenge von Einlassgas, welches in den Zylinder 11 (die Menge von frischer Luft und die Menge von EGR-Gas) genommen wird.
  • Ein Wirbelsteuerventil (hierin nachstehend wird hierauf Bezug genommen als SCV) 41 ist in jeder der EGR-Reichgaspassagen 25 installiert. Das SCV 41 passt die Strömungsrate von Gas, welches in der EGR-Reichgaspassage 25 strömt, an, um die Stärke des Wirbelstroms (Gasstrom) in dem Zylinder 11 anzupassen. Wenn die Strömungsrate des EGR-Reichgases durch ein Verringern des Öffnungsgrades des SCV 41 verringert wird, wird die Stärke des Stroms des Gases, welcher in den Zylinder 11 durch den wirbelerzeugenden Anschluss 12 gesogen wird, erhöht. Demnach wird der Wirbelstrom erhöht. Im Gegensatz dazu wird, wenn die Strömungsrate des EGR-Reichgases durch ein Verringern des Öffnungsgrades des SCV 41 verringert wird, die Stärke des Stroms des Gases, welches in den Zylinder 11 durch den wirbelerzeugenden Anschluss 12 gesogen wird, verringert. Demnach wird der Wirbelstrom verringert. Ein Motor 42 ist mit den SCVs 41 verbunden. Der Öffnungsgrad der jeweiligen SCVs 41 wird durch den Motor 42 gesteuert.
  • Das Maschinensystem 1 hat verschiedene Sensoren, welche für die Steueroperation der Maschine 10 notwendig sind. Genauer ist ein Einlassluftdrucksensor 56 in der Einlasspassage 21 vorgesehen. Der Einlassluftdrucksensor 56 tastet einen Druck von Gas (EGR-Magergas in 1) ab, welches in den Zylinder 11 gesogen wird, das heißt einen Einlassluftdruck (Turboladerdruck) P. Ähnlich ist ein Einlasslufttemperatursensor 57 in der Einlasspassage 21 vorgesehen. Der Einlasslufttemperatursensor 57 tastet die Temperatur von Gas, welches in den Zylinder 11 gesogen wird ab, das heißt die Einlasslufttemperatur T. Ein Abgassauerstoffsensor 58 ist in einem Abschnitt der Abgaspassage 27 vorgesehen, welcher an der stromaufwärtigen Seite der Turbine 37 platziert ist. Der Abgassauerstoffsensor 58 tastet die Sauerstoffkonzentration des Abgases ab, welches in der Abgaspassage 27 strömt, das heißt die Sauerstoffkonzentration des Gases, welches von der Maschine 10 abgeführt wird. Der Abgassauerstoffsensor 58 kann in dem Absaugkrümmer 23 vorgesehen sein. Ein Luft-Kraftstoff(A/F)-Sensor, welcher das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases abtastet, kann anstelle des Abgassauerstoffsensors 58 vorgesehen sein.
  • Das Maschinensystem 1 weist ferner Sensoren anders als diese Sensoren 56 bis 58 auf. Insbesondere weist das Maschinensystem 1 einen Drehgeschwindigkeitssensor 52, einen Gaspedalsensor 53, einen Luftstrommesser 54, einen Einspritzdrucksensor 55 und einen In-Zylinder-Drucksensor beziehungsweise Zylinderinnendrucksensor 59 auf. Der Drehgeschwindigkeitssensor 52 tastet die Drehgeschwindigkeit der Maschine 10 ab. Der Gaspedalsensor 53 tastet den Betrag der Betätigung (den Betrag des Niederdrückens) eines Gaspedals ab, um ein Signal, welches ein Drehmoment anzeigt, welches durch einen Fahrzeugführer des Fahrzeugs angefordert wird, zu der Fahrzeugseite zu senden. Der Luftstrommesser 54 tastet die Menge von frischer Luft ab, welche in den Zylinder 11 gesogen wird. Der Einspritzdrucksensor 55 tastet den Einspritzdruck von Kraftstoff ab, welcher von dem Injektor 16 eingespritzt wird. Der In-Zylinder-Drucksensor 59 tastet einen Druck (hierin nachstehend wird hierauf Bezug genommen als Zylinderinnendruck beziehungsweise In-Zylinder-Druck) in dem Zylinder 11 ab. Der Drehgeschwindigkeitssensor 52 ist beispielsweise ein Kurbelwinkelsensor, welcher einen Kurbelwinkel der Maschine 10 abtastet. Der Luftstrommesser 54 ist beispielsweise ein Sensor, welcher in der Einlasspassage 21 vorgesehen ist, um die Volumenströmungsrate von Gas abzutasten, welche in der Einlasspassage 21 strömt. Der Einspritzdrucksensor 55 ist beispielsweise ein Sensor, welcher für die gemeinsame Kraftstoffleitung beziehungsweise Common-Rail (nicht gezeigt) vorgesehen ist, welche den Hochdruckkraftstoff, welcher dem Injektor 16 zuzuführen ist, speichert, um den Druck in dem Inneren der gemeinsamen Kraftstoffleitung abzutasten. Der In-Zylinder-Drucksensor 59 ist an dem Zylinderkopf installiert derart, dass eine distale Endseite des In-Zylinder-Drucksensors 59 in dem Inneren des Zylinders 11 freiliegend ist.
  • Das Maschinensystem 1 weist eine ECU 50 auf. Die ECU 50 steuert den Betrieb der Maschine 10 durch ein Steuern des Öffnens und Schließens (der Öffnungs- und Schließeinstellung sowohl wie des Öffnungsgrades) der jeweiligen Ventile (beispielsweise der Drossel 33 und des EGR-Ventils 35), welche das SCV 41 aufweisen, und die Kraftstoffzufuhr des Injektors 16 basierend auf den abgetasteten Werten der oben beschriebenen Sensoren. Die ECU 50 hat einen Computer, welcher eine CPU, einen ROM und einen RAM als eine Hauptkomponente der ECU 50 aufweist. Die ECU 50 weist einen Speicher 51 wie beispielsweise einen EEPROM, einen Flashspeicher auf. Der Speicher 51 speichert Verarbeitungsprogramme, welche durch die ECU 50 ausgeführt werden, und verschiedene Abbildungen bzw. Kennfelder/Kennlinien (beispielsweise eine Abbildung für eine Kraftstoffeinspritzung und eine Abbildung für eine Gasstromsteuerung).
  • Ferner schätzt die ECU 50 einen Verbrennungsbereich des Kraftstoffs in dem Zylinder 11 ab und schätzt die Menge von erzeugtem NOx basierend auf dem abgeschätzten Verbrennungsbereich ab, um die Menge von NOx und Ruß, welche von der Maschine 10 abgeführt werden, zu beschränken. Dann passt die ECU 50 die Stärke des Gasstroms (den Wirbelstrom) basierend auf der abgeschätzten Menge von erzeugtem NOx ab. Das heißt, die ECU 50 dient als eine Verbrennungsbereichs-Abschätzvorrichtung, eine NOx-Erzeugungsmengen-Abschätzvorrichtung und eine Gasstrom-Steuervorrichtung der vorliegenden Offenbarung. Die 2A bis 2C zeigen jeweils einen Teil eines Querschnitts des Inneren des Zylinders 11, welcher rechtwinklig zu der Mittelachse des Zylinders 11 aufgenommen ist. Die 2A bis 2C zeigen Änderung in dem Verbrennungsbereich in dem Zylinder 11 bei einem Ändern der Stärke des Gasstroms sowie die Änderungen in der Menge von erzeugtem NOx und die Änderungen in der Menge von erzeugtem Ruß bei einem Ändern des Verbrennungsbereich in dem Zylinder 11 an. Die 2A bis 2C zeigen Verbrennungsbereiche 171 bis 173 (die Kraftstoffsprühnebel) der Kraftstoffsprühnebel an, welche von dem Injektor 16 in Richtung einer Wandoberfläche 111 des Zylinders 11 eingespritzt werden. Insbesondere zeigt 2A die Verbrennungsbereiche 171 an, welche erzeugt werden, wenn die Stärke des Gasstroms klein ist. 2B zeigt Verbrennungsbereiche 172 an, welche erzeugt werden, wenn die Stärke des Gasstroms moderat (mittel) ist. 2C zeigt Verbrennungsbereiche 173 an, welche erzeugt werden, wenn die Stärke des Gasstroms groß ist.
  • Wenn die Stärke des Gasstroms erhöht wird, wird ein Vorgang des Zusammenmischens des Kraftstoffsprühnebels und der Luft gefordert. Demnach wird ein Bereich der Gasmischung erhöht. Das heißt, dass, wie in den 2A bis 2C gezeigt ist, wenn die Stärke des Gasstroms erhöht wird, der Verbrennungsbereich in der Strömungsrichtung des Wirbelstroms (die dem Uhrzeigersinn entgegengesetzte Richtung in den 2A bis 2C) in der Reihenfolge des Verbrennungsbereichs 171, des Verbrennungsbereichs 172 und des Verbrennungsbereichs 173 vergrößert wird. Wenn die Stärke des Gasstroms klein ist, ist der Verbrennungsbereich 171 klein. Demnach ist die Menge von erzeugtem NOx klein. Zu der Zeit jedoch wird, da der Sauerstoff in dem Zylinder 11 nicht effektiv verwendet werden kann, die Menge von erzeugtem Ruß erhöht. Wenn die Stärke des Gasstroms moderat (mittel) ist, wird der Verbrennungsbereich 172 von dem Verbrennungsbereich 171 vergrößert, welcher zu der Zeit des Erzeugen des Gasstroms erzeugt wird, welcher die kleine Stärke hat. Zu dieser Zeit jedoch wird die Menge von erzeugtem NOx aufgrund der Zunahme in dem Verbrennungsbereich 172 von dem Verbrennungsbereich 171 erhöht. Ferner wird, da der Verbrennungsbereich erhöht wird, die Verbrauchseffizient des Sauerstoffs in dem Zylinder 11 verbessert. Demnach wird die Menge von erzeugtem Ruß im Vergleich zu der Zeit des Erzeugen des Gasstroms, welcher die kleine Stärke hat, verringert. Wenn die Stärke des Gasstroms größer ist, wird der Verbrennungsbereich 173 weiter vergrößert. Demnach wird ähnlich zu der Zeit des Erzeugen des Gasstroms, welcher die moderate Stärke (mittlere Stärke) hat, die Menge von erzeugtem NOx erhöht. Ferner tritt, wenn die Stärke des Gasstroms übermäßig groß wird, eine Interferenz (Überlappen der Kraftstoffsprühnebel) zwischen benachbarten Verbrennungsbereichen 173 (den benachbarten Kraftstoffsprühnebeln) auf, welche in der Strömungsrichtung des Wirbelstroms benachbart zueinander sind. Demnach tritt der Sauerstoffmangel in der interferierenden Fläche zwischen den benachbarten Verbrennungsbereichen auf, sodass die Menge von erzeugtem Ruß erhöht wird.
  • Wie obenstehend diskutiert ist, ändert sich die Größe des Verbrennungsbereichs abhängig von der Stärke des Gasstroms, und die Menge von erzeugtem NOx und die Menge von erzeugtem Ruß ändern sich abhängig von der Änderung in der Größe des Verbrennungsbereichs. Demnach ist es notwendig, die Stärke des Gasstroms gemäß dem Verbrennungsbereich genau anzupassen, um die Mengen von NOx und Ruß, welche von dem Zylinder 11 abgeführt werden, zu begrenzen. Beispielsweise kann die Nachbehandlungsvorrichtung 38 zu der Zeit beispielsweise des Startens der Maschine 10 nicht ausreichend funktionieren. Zu der Zeit kann, wenn die Stärke des Gasstroms übermäßig erhöht wird, die Menge von erzeugtem NOx möglicherweise auf ein Niveau erhöht werden, welches nicht durch die Nachbehandlungsvorrichtung 38 gereinigt werden kann.
  • Hierin nachstehend werden ein Verbrennungsbereichs-Abschätzvorgang, ein NOx-Erzeugungsmengen-Abschätzvorgang und ein Gasstrom-Anpassungsvorgang, welche durch die ECU 50 ausgeführt werden, beschrieben werden. 3 zeigt ein Beispiel eines Flussdiagramms einer Operation zum Ausführen dieser Vorgänge an. Die Operation der 3 startet gleichzeitig mit beispielsweise dem Starten der Maschine 10 und wird danach zu vorbestimmten Intervallen bis zu der Zeit des Stoppens der Maschine 10 wiederholt.
  • Wenn die Operation der 3 startet, erlangt bei Schritt S1 die ECU 50 verschiedene Zustände, welche benötigt werden, um den Verbrennungsbereich bei Schritt S5, welcher später ausgeführt wird, abzuschätzen. Der Zustandserlangungsvorgang von Schritt S1 weist einen Vorgang (Schritt S2) des Erlangens des Zustands (Maschinenzustand) auf, welcher sich auf die Maschine 10 bezieht. In dem Vorgang des Schritts S2 wird eine Maschinendrehgeschwindigkeit NE von dem Drehgeschwindigkeitssensor 52 als der Maschinenzustand erlangt. Obwohl ein Volumen des Zylinders 11 sich in Antwort auf die Hin- und Herbewegung des Kolbens ändert, werden ein maximales Zylindervolumen Vmax, welches ein maximaler Wert des sich ändernden Volumens des Zylinders 11 ist, und ein minimales Zylindervolumen Vmin, welches ein minimaler Wert des sich ändernden Volumens des Zylinders 11 ist, als der Maschinenzustand erlangt. Das maximale Zylindervolumen Vmax ist ein Zylindervolumen zu der Zeit des Platzierens des Kolbens an seinem unteren Totpunkt. Das minimale Zylindervolumen Vmin ist ein Zylindervolumen zu der Zeit des Platzierens des Kolbens an seinem oberen Totpunkt. Die Werte dieser Volumina Vmax und Vmin können beispielsweise in dem Speicher 51 gespeichert werden und können von dem Speicher 51 bei Schritt S2 erhalten (abgerufen) werden.
  • Der Zustandserlangungsvorgang des Schritts S1 weist ferner einen Vorgang (Schritt S3) des Erlangens eines Einspritzzustandes des Kraftstoffs, welcher von dem Injektor 16 eingespritzt wird, auf. Dieser Vorgang des Schrittes S3 erlangt einen Kraftstoffeinspritzdruck Pc des Kraftstoffs, eine Menge Q der Kraftstoffeinspritzung (hierauf wird auch Bezug genommen als eine Kraftstoffeinspritzmenge Q, welche die Menge von Kraftstoff ist, das heißt eine Menge von eingespritztem Kraftstoff), einen Einspritzzeitpunkt Tinj (einen Wert eines Kurbelwinkels, bei welchem die Kraftstoffeinspritzung ausgeführt wird) und eine Einspritzzeitdauer tinj (eine Weite eines Kurbelwinkels, bei welche die Kraftstoffeinspritzung ausgeführt wird), die als der Einspritzzustand erlangt werden. Der Kraftstoffeinspritzdruck Pc kann von dem Einspritzdrucksensor 55 (siehe 1) erlangt werden. Ein Wert der Menge Q der Kraftstoffeinspritzung, ein Wert des Einspritzzeitpunktes Tinj und ein Wert der Einspritzzeitdauer tinj können Werte sein (adaptierte Werte), welche durch die ECU 50 selbst bestimmt werden derart, dass der beste Maschinenbetrieb mit diesen Werten erhalten wird, während die Maschinendrehgeschwindigkeit und die Maschinenlast (der Betrag des Niederdrückens des Gaspedals, welcher mit dem Gaspedalsensor 53 abgetastet wird), als Parameter verwendet werden.
  • Der Zustandserlangungsvorgang des Schrittes S1 weist weiterhin einen Vorgang (Schritt S4) des Erlangens eines Zustands der Luft (eines Einlassluftzustandes), welche in den Zylinder 11 gesogen wird, auf. In dem Vorgang des Schrittes S4 werden ein Einlassluftdruck P, die Einlasslufttemperatur T, eine Einlassluftsauerstoffkonzentration und ein Wirbelverhältnis SR als der Einlassluftzustand erlangt. Der Einlassluftdruck P kann von dem Einlassluftdrucksensor 56 (siehe 1) erlangt werden. Die Einlasslufttemperatur T kann von dem Einlasslufttemperatursensor 57 (siehe 1) erlangt werden.
  • Die Einlassluftsauerstoffkonzentration (die Sauerstoffkonzentration in dem Zylinder 11) kann basierend auf der Sauerstoffkonzentration (ungefähr 21%) der frischen Luft (Luft), der Sauerstoffkonzentration des EGR-Gases (des Abgases), welches in den Zylinder 11 gesogen wird, und der Menge von EGR-Gas erlangt werden. Die Menge von frischer Luft kann von einem abgetasteten Wert des Luftstrommessers 54 erlangt werden. Insbesondere wird ein Volumen V der frischen Luft, welche in den Zylinder 11 gesogen wird, basierend auf dem abgetasteten Wert des Luftstrommessers 54 erlangt. Die Anzahl n von Molen der frischen Luft, welche in den Zylinder 11 gesogen wird (= m/M, wobei m eine Masse der Luft ist und M ein Molekulargewicht der Luft ist), wird basierend auf dem Volumen V, dem Einlassluftdruck P, der Einlasslufttemperatur T und der idealen Gasgleichung von PV = nRT erlangt. Dann wird die erlangte Anzahl n von Molen der frischen Luft in die Masse m der frischen Luft umgewandelt, sodass die Menge von frischer Luft erhalten wird. Der Sauerstoffprozentsatz in dem EGR-Gas kann die Sauerstoffkonzentration des Abgases sein, welche mit dem Abgassauerstoffsensor 58 abgetastet wird. Die Menge von EGR-Gas kann basierend auf dem Öffnungsgrad des EGR-Ventils 35 (EGR-Rate) erlangt werden. Beispielsweise wird die folgende Situation für veranschaulichende Zwecke angenommen. Das heißt, dass die Menge von frischer Luft 100 ist und die Sauerstoffkonzentration in der frischen Luft 21% ist, und die Menge von EGR-Gas, welche basierend auf der EGR-Rate bestimmt wird, 50 ist, und die Sauerstoffkonzentration in dem EGR-Gas 10% ist (der abgetastete Wert des Abgassauerstoffsensors 58). In solch einem Fall ist die Gesamtmenge von Gas, welches in den Zylinder 11 gesogen wird, 150 (= 100 + 50), in welchem die Menge von Sauerstoff 26 ist (= 21 (= 100 × 21%) + 5 (= 50 × 10%)). Demzufolge wird die Einlassluftsauerstoffkonzentration als ungefähr 17,3% (= 26/150 × 100) berechnet.
  • Hier sollte angemerkt werden, dass ein Sauerstoffsensor, welcher die Sauerstoffkonzentration abtastet, in der Einlasspassage 21 installiert sein kann, und die Einlassluftsauerstoffkonzentration direkt durch diesen Sauerstoffsensor erlangt werden kann.
  • Das Wirbelverhältnis SR ist ein Index, welcher ein Verhältnis zwischen einer Drehgeschwindigkeit ω des Wirbelstroms und der Maschinendrehgeschwindigkeit NE anzeigt. Das heißt, dass das Wirbelverhältnis SR ein Index ist, welcher die Anzahl von Umdrehungen (die Anzahl von Drehungen) des Wirbelstroms während einer Zeitdauer, in welcher sich der Kolben einmal hin und her bewegt, anzeigt. Dieses Wirbelverhältnis SR korreliert mit dem Öffnungsgrad des SCV 41. Genauer wird, wenn der Öffnungsgrad des SCV 41 verringert wird, das Wirbelverhältnis SR erhöht. Demnach wird die Beziehung zwischen dem Öffnungsgrad des SCV 41 und dem Wirbelverhältnis SR vorab bestimmt und in dem Speicher 51 gespeichert. Dann kann das Wirbelverhältnis SR basierend auf dieser Beziehung, welche in dem Speicher 51 gespeichert ist, und dem gegenwärtigen Öffnungsgrad des SCV 41 bestimmt werden.
  • In dem Zustandserlangungsvorgang von Schritt S1 werden neben den Zuständen, welche in den Schritten S2 bis S4 erlangt werden, die abgetasteten Werte der verschiedenen Sensoren, welche in dem Maschinensystem 1 installiert sind, ebenso erlangt. Insbesondere wird beispielsweise ebenso eine Abgassauerstoffkonzentration, welche mit dem Abgassauerstoffsensor 58 abgetastet wird, erlangt. Diese Abgassauerstoffkonzentration wird bei dem Verbrennungsbereichs-Abschätzvorgang verwendet. Die ECU 50, welche den Vorgang von Schritt S1 ausführt, dient als ein Startzeitkonzentrations-Erlangungsmittel und ein Endzeitkonzentrations-Erlangungsmittel der vorliegenden Offenbarung. Die Einlassluftsauerstoffkonzentration dient als eine Startzeitkonzentration der vorliegenden Offenbarung und die Abgassauerstoffkonzentration dient als eine Endzeitkonzentration der vorliegenden Offenbarung.
  • Nach Schritt S1, bei welchem die verschiedenen Zustände erlangt werden, schreitet die Operation zu Schritt S5 voran. Bei Schritt S5 wird der Verbrennungsbereich basierend auf den Zuständen, welche bei Schritt S1 erlangt werden, abgeschätzt. Die 4 bis 5C sind Diagramme zum Beschreiben des Konzepts der Abschätzung des Verbrennungsbereichs durch einen Vorgang bei Schritt S5. Insbesondere ist 4 ein Diagramm, welches eine Kraftstoffeinspritzrate (eine Achse der Ordinaten) relativ zu der Zeit (eine Achse der Abszissen) während der Einspritzzeitdauer anzeigt. Die 5A bis 5C sind Diagramme, welche jeweils Einspritzbereiche 101 bis 103 von dem Kraftstoff anzeigen, welcher von dem Einspritzloch 161 des Injektors 16 eingespritzt wird. Es wird verstanden, dass der Kraftstoff, welcher von dem Injektor 16 eingespritzt wird, progressiv mit der Luft gemischt wird, wenn sich der Kraftstoff von dem Einspritzloch 161 wegbewegt, und dann der Kraftstoff verbrannt wird, wenn der Kraftstoff und die Luft in einen geeigneten Mischzustand gemischt werden. In anderen Worten gesagt, nimmt, da der Kraftstoff sich auf eine weitere Fläche verteilt, wenn sich der Kraftstoff von dem Einspritzloch 161 wegbewegt, das Kraftstoffäquivalenzverhältnis pro Einheitsvolumen, welches in der Einspritzrichtung des Kraftstoffes gemessen wird, progressiv proportional zu dem Abstand von dem Einspritzloch 161 ab. Gemäß der vorliegenden Offenbarung wird verstanden, dass der Kraftstoff verbrannt wird, wenn das Äquivalenzverhältnis einen vorbestimmten Wert erreicht (beispielsweise ist der vorbestimmte Wert des Äquivalenzverhältnisses gleich 1). Das Äquivalenzverhältnis ist ein Index, welcher die Konzentration des Kraftstoffs in dem Gasgemisch des Kraftstoffs und der Luft anzeigt. Das Äquivalenzverhältnis ist ein Inverses eines Überschussluftverhältnisses λ. Das heißt, das Äquivalenzverhältnis ist ein Wert, welcher durch ein Dividieren des stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses durch ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis des aktuellen Gasgemisches des Kraftstoffs und der Luft erlangt wird.
  • Genauer wird, wie in 4 gezeigt ist, in einem Fall, in dem der Kraftstoff 70 kontinuierlich mit der Zeit eingespritzt wird, Kraftstoff (ein anfänglicher Bruchteil des Kraftstoffs 70) 71, welcher in dem Anfangsstadium der Einspritzzeitdauer tinj eingespritzt wird, in dem Bereich 101 verbrannt, welcher nahe zu dem Einspritzloch 161 ist. Wie in 5B gezeigt ist, wird Kraftstoff (ein zweiter Bruchteil des Kraftstoffs 70) 72, welcher in einem mittleren Stadium der Einspritzzeitdauer tinj eingespritzt wird, in dem Bereich 102, welcher von dem Einspritzloch 161 im Vergleich zu dem Bereich 101 weiter beabstandet ist, nach der Verbrennung des Kraftstoffs 71 verbrannt, da die Sauerstoffkonzentration in dem Bereich 101 durch die Verbrennung des Kraftstoffs 71 verringert ist. Ferner wird, wie in 5C gezeigt ist, Kraftstoff (ein dritter Bruchteil oder ein letzter Bruchteil des Kraftstoffs 70) 73, welcher in einem späten Stadium der Einspritzzeitdauer eingespritzt wird, in dem Bereich 103, welcher von dem Einspritzloch 161 in Vergleich zu dem Bereich 102 weiter beabstandet ist, nach der Verbrennung des Kraftstoffs 71 und des Kraftstoffs 72 verbrannt, da die Sauerstoffkonzentration in dem Bereich 101 und die Sauerstoffkonzentration in dem Bereich 102 durch die Verbrennung des Kraftstoffs 71 und des Kraftstoffs 72 verringert sind.
  • Wie obenstehend diskutiert ist, werden die Sprühnebel des Kraftstoffs 70 nacheinander einer nach dem anderen jeweils an unterschiedlichen Orten verbrannt. Demnach entsprechen ein Verbrennungsstartort des Kraftstoffs 70 in der Einspritzrichtung des Kraftstoffs 70 und ein Verbrennungsendort des Kraftstoffs 70 in der Einspritzrichtung des Kraftstoffs 70 jeweils zwei entgegengesetzten Endorten des Verbrennungsbereichs in der Einspritzrichtung des Kraftstoffs 70. In dem Vorgang des Schritts S5 werden der Verbrennungsstartort und der Verbrennungsendort des Kraftstoffs abgeschätzt und danach wird der Verbrennungsbereich basierend auf dem abgeschätzten Verbrennungsstartort und dem abgeschätzten Verbrennungsendort abgeschätzt. 6 ist ein Flussdiagramm des Vorgangs des Schritts S5.
  • In dem Vorgang der 6 wird zu allererst unter dem gesamten Kraftstoff, welcher von einem der Einspritzlöcher 161 während der Einspritzzeitdauer tinj eingespritzt wird, ein Fortbewegungsabstand (ein Verbrennungsort) eines anfänglichen Bruchteils des gesamten Kraftstoffs, welcher zuerst verbrannt wird, d. h. welcher zuerst in der Einspritzzeitdauer tinj eingespritzt wird, als der Verbrennungsstartort bei Schritt S21 abgeschätzt. Hier ist der Fortbewegungsabstand des Kraftstoffs definiert als ein Abstand, welcher von dem Einspritzloch 161 zu der Zeit der Verbrennung des Kraftstoffs gemessen wird. Ferner kann auf den Begriff „Fortbewegungsabstand” auch Bezug genommen werden als „Durchdringungsabstand”. Als nächstes wird unter dem gesamten Kraftstoff, welcher von dem einen der Einspritzlöcher 161 während der Einspritzzeitdauer tinj eingespritzt wird, ein Fortbewegungsabstand (ein Verbrennungsort) eines letzten Bruchteils des gesamten Kraftstoffs, welcher zuletzt verbrannt wird, d. h. welcher zuletzt in der Einspritzzeitdauer tinj eingespritzt wird, als der Verbrennungsendort bei Schritt S22 abgeschätzt. Die ECU 50, welche den Vorgang des Schritts S21 ausführt, dient als ein Startort-Abschätzmittel der vorliegenden Offenbarung. Die ECU 50, welche den Vorgang des Schritts S22 ausführt, dient als ein Endort-Abschätzmittel der vorliegenden Offenbarung. Hierin nachstehend wird ein Verfahren zum Erlangen des Verbrennungsstartorts und des Verbrennungsendorts beschrieben werden.
  • Wie in 7 mit Hinsicht auf einen Kraftstoffsprühnebel 75, welcher von dem Einspritzloch 161 eingespritzt wird, gezeigt ist, wird eine Inspektionsebene 76, welche an dem Ort des Einspritzlochs 161 platziert ist und rechtwinklig zu der Einspritzrichtung ist, eingestellt, und eine Inspektionsebene 77, welche an einem Ort von dem Einspritzloch 161 um einen Abstand x beabstandet platziert ist und rechtwinklig zu der Einspritzrichtung ist, eingestellt. Die folgende Gleichung 1 wird zwischen der Inspektionsebene 76 und der Inspektionsebene 77 gemäß dem Impulserhaltungsgesetz aufgestellt. In der folgenden Gleichung 1 ist ρf eine Kraftstoffdichte, das heißt eine Masse des Kraftstoffs pro Einheitsvolumen. Ferner ist d ein Durchmesser (ein Einspritzlochdurchmesser) des Einspritzlochs 161. Ferner ist v0 eine Geschwindigkeit des Kraftstoffsprühnebels an dem Ort des Einspritzlochs 161, das heißt eine Anfangsgeschwindigkeit des Kraftstoffsprühnebels (eine anfängliche Sprühnebelgeschwindigkeit). Ferner ist ρa eine In-Zylinder-Gasdichte, welche eine Dichte des Gases (hierin nachstehend wird hierauf Bezug genommen als In-Zylinder-Gas) in dem Zylinder 11 zu der Zeit des Einspritzens des Kraftstoffs ist. Ferner ist x ein Fortbewegungsabstand (der Sprühnebelort) von dem Einspritzloch 161 in der Einspritzrichtung des Kraftstoffs. Ferner ist Θ ein Sprühnebelwinkel (ein Verteilungswinkel des Sprühnebels) des Kraftstoffsprühnebels, welcher von dem Einspritzloch 161 eingespritzt wird (eingespritzt durch Einspritzloch 161) in einem Fall einer Abwesenheit eines Gasstroms in dem Zylinder 11. Ferner ist v eine Geschwindigkeit des Sprühnebels an dem Sprühnebelort x.
  • (Gleichung 1)
    • ρfπ( d / 2)2ν 2 / 0 = ρaπ[xtan(θ/2)]2ν2
  • Die linke Seite der Gleichung 1 zeigt einen Impuls des Sprühnebels bei der Inspektionsebene 76 (Einspritzlochort) an. In anderen Worten gesagt zeigt ein Wert von π(d/2)2v0, welcher durch ein Multiplizieren der Querschnittsfläche π(d/2)2 des Einspritzlochs 161 mit der Anfangssprühnebelgeschwindigkeit v0 erhalten wird, ein Volumen des Sprühnebels an, welcher durch die Inspektionsebene 76 pro Einheitszeit hindurchtritt. Ferner zeigt ein Wert ρfπ(d/2)2v0, welcher durch ein Multiplizieren dieses Volumens mit der Kraftstoffdichte ρf erlangt wird, eine Masse des Sprühnebels an, welcher durch die Inspektionsebene 76 pro Einheitszeit hindurchtritt. Ein Wert von ρfπ(d/2)2v0 2, welcher durch ein Multiplizieren dieser Masse mit der Anfangssprühnebelgeschwindigkeit v0 erlangt wird, ist ein Impuls des Sprühnebels an der Inspektionsebene 76.
  • Die rechte Seite der Gleichung 1 zeigt einen Impuls von Gas in dem Sprühnebel an der Inspektionsebene 77 an. Insbesondere wird angenommen, dass der Sprühnebel sich in eine konische Form verteilt, welche einen Apex beziehungsweise Scheitelpunkt an dem Ort des Einspritzloches 161 hat, wenn der Kraftstoff sich von dem Einspritzloch 161 wegbewegt. Dann zeigt, unter dieser Annahme, ein Wert von π[xtan(Θ/2)]2v, welcher durch ein Multiplizieren einer Querschnittsfläche π[xtan(Θ/2)]2 des Sprühnebels an der Inspektionsebene 77 mit der Sprühnebelgeschwindigkeit v erhalten wird, ein Volumen von Gas in dem Sprühnebel an, welches durch die Inspektionsebene 77 pro Einheitszeit hindurchtritt. Ein Wert ρaπ[xtan(Θ/2)]2v, welcher durch ein Multiplizieren dieses Volumens mit der In-Zylinder-Gasdichte ρa erlangt wird, repräsentiert die Masse von Gas in dem Sprühnebel, welcher durch die Inspektionsebene 77 pro Einheitszeit hindurchtritt. Ein Wert von ρaπ[xtan(Θ/2)]2v2, welcher durch ein Multiplizieren dieser Masse mit der Sprühnebelgeschwindigkeit v erlangt wird, ist ein Impuls von Gas in dem Sprühnebel an der Inspektionsebene 77.
  • Hier wird die folgende Gleichung 2 hinsichtlich der Anfangssprühnebelgeschwindigkeit v0 basierend auf einer Mündungsströmungsratenformel (orifice flow rate formula) erlangt. In der Gleichung 2 ist c ein Kontraktionskoeffizient, welcher eine Konstante ist, welche durch eine Düsenform des Injektors 16 bestimmt wird. Ferner ist Pc ein Kraftstoffeinspritzdruck. Ferner ist Pcyl ein In-Zylinder-Druck zu der Zeit des Einspritzens des Kraftstoffs. Ferner ist ρf eine Kraftstoffdichte.
  • (Gleichung 2)
    Figure DE102016104240A1_0004
  • Wenn die Gleichung 1 in eine Gleichung für die Sprühnebelgeschwindigkeit v transformiert wird, wird die folgende Gleichung 3 aufgestellt.
  • (Gleichung 3)
    Figure DE102016104240A1_0005
  • Hier werden die Beziehung von v = dx/dt und die Beziehung von ∫dt = ∫(1/v)dx aufgestellt. Wenn die Sprühnebelgeschwindigkeit v aus der Gleichung 3 durch ein Verwenden dieser Beziehungen beseitigt wird, wird die folgende Gleichung 4 aufgestellt. In der Gleichung 4 ist t eine verstrichene Zeitdauer seit der Zeit des Einspritzens des Kraftstoffs aus dem Einspritzloch 161. Diese Gleichung 4 wird in einem Vorgang bei Schritt S23 verwendet werden, welcher später beschrieben werden wird.
  • (Gleichung 4)
    Figure DE102016104240A1_0006
  • Das Äquivalenzverhältnis φ und der Sprühnebelort x können durch die folgende Gleichung 5 ausgedrückt werden. In der Gleichung 5 ist Lth das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis und O2 ist eine Sauerstoffkonzentration an dem Sprühnebelort x. Die anderen Symbole der Gleichung 5 sind dieselben wie diejenigen, welche obenstehend offenbar sind.
  • (Gleichung 5)
    Figure DE102016104240A1_0007
  • Hier ist ρaπ[xtan(Θ/2)]2v im Nenner der Gleichung 5 die Menge von Gas (Gasmasse) an der Inspektionsebene 77 der 7. Ferner ist ρfπ(d/2)2v0 im Zähler der Gleichung 5 die Menge von Kraftstoff (Kraftstoffmasse) an der Inspektionsebene 77. Die Kraftstoffmenge, welche durch die Inspektionsebene 77 pro Einheitszeit hindurchtritt, ist gleich zu der Kraftstoffmenge, welche durch die Inspektionsebene 76 pro Einheitszeit hindurchtritt. Die Gleichung 5 weist 21/O2 auf, um den Einfluss der Sauerstoffkonzentration O2 an dem Sprühnebelort x in das Äquivalenzverhältnis zu reflektieren. Dies bedeutet, dass wenn die Sauerstoffkonzentration niedriger als 21% an dem Sprühnebelort x ist, das Äquivalenzverhältnis im Vergleich zu dem Äquivalenzverhältnis erhöht wird, welches in dem Fall gemessen wird, in dem die Sauerstoffkonzentration 21% ist. In anderen Worten gesagt wird die Sprühnebelposition x (der Fortbewegungsabstand des Sprühnebels), in welchem das Äquivalenzverhältnis der vorbestimmte Wert (beispielsweise 1) wird, erhöht, wenn die Sauerstoffkonzentration O2 erhöht wird.
  • Ferner wird, wenn die Gleichung 3 auf die Sprühnebelgeschwindigkeit v der Gleichung 5 angewandt wird, die folgende Gleichung 6 erlangt.
  • (Gleichung 6)
    Figure DE102016104240A1_0008
  • Das Konzept zum Herleiten der verschiedenen Gleichungen, welche obenstehend beschrieben sind, ist in der folgenden Literatur beschrieben: "Studies on the Penetration of Fuel Spray of Diesel Engine" von Yutaro WAKURI, Masaru FUJII, Tatsuo AMITANI, and Reijiro TSUNEYA, Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineering, vol. 25–156, 1959, Seite 820.
  • Die obere Seite der 8 ist ein Graph, welcher eine Änderung in der Wärmeabgaberate in dem Zylinder 11 mit der Zeit anzeigt, und die untere Seite der 8 ist ein Graph, welcher eine Änderung in einer durchschnittlichen Sauerstoffkonzentration in dem Zylinder 11 (hierin nachstehend wird hierauf Bezug genommen als eine durchschnittliche In-Zylinder-Sauerstoffkonzentration) mit der Zeit anzeigt. Die durchschnittliche In-Zylinder-Sauerstoffkonzentration ist ein Durchschnittswert der Sauerstoffkonzentrationen an den jeweiligen Orten in dem Zylinder 11. In dem Graphen an der oberen Seite der 8 ist eine Zeitdauer, während welcher die Wärmeabgaberate mit einer durchgezogenen Linie angezeigt wird, eine Verbrennungszeitdauer des Kraftstoffs. In anderen Worten gesagt ist eine Zeitdauer, während welcher die Wärmeabgaberate höher als ein vorbestimmter Wert ist, die Verbrennungszeitdauer des Kraftstoffs. Wie in 8 gezeigt ist, nimmt die durchschnittliche In-Zylinder-Sauerstoffkonzentration in dem Zylinder 11 während der Verbrennungszeitdauer progressiv mit der Zeit ab. Die durchschnittliche In-Zylinder-Sauerstoffkonzentration bei einem Verbrennungsstartzeitpunkt (der Zeit des Startens der Verbrennung) ts dient als die Einlassluftsauerstoffkonzentration. Die durchschnittliche In-Zylinder-Sauerstoffkonzentration zu einem Verbrennungsendzeitpunkt (der Zeit des Endens der Verbrennung) te dient als eine Sauerstoffkonzentration (hierin nachstehend wird hierauf Bezug genommen als Abgassauerstoffkonzentration) in dem Abgas, welches von der Maschine 10 in dem Ausstoßtakt abgeführt wird.
  • Ferner kann in einem Fall, in dem angenommen wird, dass der Kraftstoff in dem Zustand verbrannt wird, in dem das Äquivalenzverhältnis φ1 ist (d. h. φ = 1) und eine Sauerstoffkonzentration in dem Zylinder 11 zu der Zeit des Startens der Verbrennung durch eine Einlassluftsauerstoffkonzentration O2_in bezeichnet wird, die Gleichung 6 in die folgende Gleichung 7 geändert werden, um den Verbrennungsstartort xs zu erlangen. Die Gleichung 6 wird in die Gleichung 7 geändert durch ein Setzen von φ der Gleichung 6 auf 1 (das heißt φ = 1), ein Setzen von O2 der Gleichung 6 auf O2_in, (das heißt O2 = O2_in), ein Setzen von x der Gleichung 6 auf xs und ein Bewegen von xs auf die linke Seite der Gleichung. Die Gleichung 7 zeigt einen Fortbewegungsabstand des Sprühnebels (einen Sprühnebelabstand) an, welcher von dem Einspritzloch 161 gemessen wird und bei welchem das Äquivalenzverhältnis unter der Bedingung 1 wird, dass die Sauerstoffkonzentration in dem Zylinder 11 gleich zu der Einlassluftsauerstoffkonzentration ist (das heißt der Fortbewegungsabstand des Sprühnebels zu einem Ort, an welchem das Äquivalenzverhältnis 1 wird, während die Sauerstoffkonzentration in dem Zylinder 11 gleich der Einlassluftsauerstoffkonzentration ist). Der Verbrennungsstartort xs entspricht einem Verbrennungsort (einem Fortbewegungsabstand von dem Einspritzloch 161) des anfänglichen Kraftstoffbruchteils, welcher zuerst unter dem gesamten Kraftstoff, welcher von dem Einspritzloch 161 während der Einspritzzeitdauer eingespritzt wird, verbrannt wird. In anderen Worten gesagt entspricht der Verbrennungsstartort xs einem Verbrennungsort (einem Fortbewegungsabstand von dem Einspritzloch 161) des Kraftstoffs, welcher als erster während der Einspritzzeitdauer eingespritzt wird.
  • (Gleichung 7)
    Figure DE102016104240A1_0009
  • Ferner kann in einem Fall, in dem angenommen wird, dass der Kraftstoff in dem Zustand verbrannt wird, in dem das Äquivalenzverhältnis φ1 ist (d. h. φ = 1) und eine Sauerstoffkonzentration in dem Zylinder 11 zu der Zeit des Beendens der Verbrennung durch eine Abgassauerstoffkonzentration O2_ex bezeichnet wird, die Gleichung 6 in die folgende Gleichung 8 geändert werden, um den Verbrennungsendort xe zu erlangen. Die Gleichung 6 wird in die Gleichung 8 geändert durch ein Setzen von φ der Gleichung 6 auf 1 (das heißt φ = 1), ein Setzen von O2 der Gleichung 6 auf O2_ex, (das heißt O2 = O2_ex), ein Setzen von x der Gleichung 6 auf xe und ein Bewegen von xe auf die linke Seite der Gleichung. Die Gleichung 8 zeigt einen Fortbewegungsabstand des Sprühnebels (einen Sprühnebelabstand) an, welcher von dem Einspritzloch 161 gemessen wird und bei welchem das Äquivalenzverhältnis unter der Bedingung 1 wird, dass die Sauerstoffkonzentration in dem Zylinder 11 gleich zu der Abgassauerstoffkonzentration ist (das heißt der Fortbewegungsabstand des Sprühnebels zu einem Ort, an welchem das Äquivalenzverhältnis 1 wird, während die Sauerstoffkonzentration in dem Zylinder 11 gleich der Abgassauerstoffkonzentration ist). Der Verbrennungsendort xe entspricht einem Verbrennungsort (einem Fortbewegungsabstand von dem Einspritzloch 161) des letzten Kraftstoffbruchteils, welcher als letzter unter dem gesamten Kraftstoff, welcher von dem Einspritzloch 161 während der Einspritzzeitdauer eingespritzt wird, verbrannt wird. In anderen Worten gesagt entspricht der Verbrennungsendort xe einem Verbrennungsort (einem Fortbewegungsabstand von dem Einspritzloch 161) des Kraftstoffs, welcher als letzter während der Einspritzzeitdauer eingespritzt wird.
  • (Gleichung 8)
    Figure DE102016104240A1_0010
  • In dem Vorgang des Schritts S21 der 6 wird der Verbrennungsstartort xs durch die Gleichung 7 abgeschätzt und in dem Vorgang des Schritts S22 der 6 wird der Verbrennungsendort xe durch die Gleichung 8 abgeschätzt. Zu dieser Zeit können entsprechende vorbestimmte Werte, welche in dem Speicher 51 vorab gespeichert werden, jeweils als die Kraftstoffdichte ρf, der Einspritzdurchmesser d, das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis Lth und der Sprühnebelwinkel Θ verwendet werden. Die Einlassluftsauerstoffkonzentration O2_in der Gleichung 7 wurde bereits in dem Vorgang des Schritts S4, welcher in 3 gezeigt ist, erlangt. Der abgetastete Wert des Abgas-Sauerstoffsensors 58, welcher in dem Vorgang des Schritts S1 erlangt wird, kann als die Abgas-Sauerstoffkonzentration O2_x der Gleichung 8 verwendet werden. Die Abgassauerstoffkonzentration O2_ex kann alternativ basierend auf der Einlassluftsauerstoffkonzentration und der Menge Q der Kraftstoffeinspritzung, welche in dem Vorgang des Schritts S1 erlangt werden, erhalten werden. Die Menge Q der Kraftstoffeinspritzung korreliert zu der Verbrennungsmenge in dem Zylinder 11 und die Verbrennungsmenge korreliert zu der Menge von Sauerstoff, welcher durch die Verbrennung verbraucht wird. Demnach kann die Abgassauerstoffkonzentration O2_ex durch ein Erlangen der Menge von Sauerstoff erlangt werden, welche durch die Verbrennung verbraucht wird, basierend auf der Menge Q der Kraftstoffeinspritzung und durch ein Verringern der Einlassluftsauerstoffkonzentration um die erlangte Sauerstoffmenge.
  • In einem Fall, in dem angenommen wird, dass der Kraftstoff in den Zylinder 11 zu der Zeit eingespritzt wird, wenn der Kolben den oberen Totpunkt erreicht, ist die In-Zylinder-Gasdichte ρa der Gleichungen 7 und 8 ein Wert, welcher durch ein Dividieren einer Masse mcyl des In-Zylinder-Gases an dem oberen Totpunkt des Kolbens durch das Volumen des Zylinders 11 (das minimale Zylindervolumen) Vmin erlangt wird, wie in der folgenden Gleichung 9 angezeigt wird.
  • (Gleichung 9)
    Figure DE102016104240A1_0011
  • Das minimale Zylindervolumen Vmin wurde bereits in dem Vorgang des Schritts 2, welcher in 3 gezeigt ist, erlangt. Die Masse mcyl des In-Zylinder-Gases kann durch die folgende Gleichung 10 durch ein Verwenden des Zylinderinnendrucks Pcyl an dem oberen Totpunkt des Kolbens, das minimale Zylindervolumen Vmin, das Molekulargewicht M des In-Zylinder-Gases, eine Gaskonstante R und eine Temperatur (hierin nachstehend wird hierauf Bezug genommen als In-Zylinder-Gastemperatur) Tcyl des In-Zylinder-Gases an dem oberen Totpunkt des Kolbens erlangt werden. Die Gleichung 10 kann aus der idealen Gasgleichung PV = nRT abgeleitet werden.
  • (Gleichung 10)
    Figure DE102016104240A1_0012
  • Das minimale Zylindervolumen Vmin der Gleichung 10 wurde bereits in dem Vorgang von Schritt S2, welcher in 3 gezeigt ist, erlangt. Ein vorbestimmter Wert (ungefähr 29), welcher das Molekulargewicht der Luft ist, kann als ein Wert des Molekulargewichts M des In-Zylinder-Gases verwendet werden. Der In-Zylinder-Druck Pcyl und die In-Zylinder-Gastemperatur Tcyl können aus den folgenden Gleichungen 11 und 12 erlangt werden. Die Gleichung 11 und die Gleichung 12 werden basierend auf Poisson's Gesetz erlangt. In den Gleichungen 11 und 12 ist P der Einlassluftdruck, Vmax ist das maximale Zylindervolumen, Vmin ist das minimale Zylindervolumen, T ist die Einlasslufttemperatur und γ ist ein spezifisches Wärmeverhältnis des Gases in dem Zylinder 11. Ferner wurden P, Vmax, Vmin und T bereits in dem Vorgang des Schritts S1 erlangt. Zusätzlich kann ein vorbestimmter Wert als ein Wert des spezifischen Wärmeverhältnisses γ verwendet werden. Der In-Zylinder-Druck kann ebenso direkt von dem In-Zylinder-Drucksensor 59 (siehe 1) erlangt werden.
  • (Gleichung 11)
    Figure DE102016104240A1_0013
  • (Gleichung 12)
    Figure DE102016104240A1_0014
  • Sobald der Verbrennungsstartort und der Verbrennungsendort bei bei Schritt S21 und Schritt S22 jeweils abgeschätzt sind, wird ein Volumen des Verbrennungsbereichs, welches eine Summe der Verbrennungsorte des Kraftstoffs, welcher während der Einspritzzeitdauer eingespritzt wird, ist, basierend auf dem Verbrennungsstartort und dem Verbrennungsendort bei Schritt S23 abgeschätzt. Genauer wird ein Volumen (hierin nachstehend wird hierauf Bezug genommen als Verbrennungsbereichsvolumen) V0 des Verbrennungsbereichs (ein Volumen eines Abschnitts, welcher mit schrägen schraffierten Linien in 9 schraffiert ist) durch die folgende Gleichung 13 in dem Fall der Abwesenheit des Gasstroms in dem Zylinder 11, welcher in 9 gezeigt ist, abgeschätzt. Die Gleichung 13 ist eine Gleichung zum Erlangen des Verbrennungsbereichsvolumens des Kraftstoffs, welcher von dem einen der Einspritzlöcher 161 eingespritzt wird. In der Gleichung 13 ist Θ der Sprühwinkel und ein vorbestimmter Wert kann als ein Wert von Θ verwendet werden. Die Werte, welche jeweils bei Schritt S21 und S22 erlangt werden, werden jeweils als der Wert des Verbrennungsstartorts xs und der Wert des Verbrennungsendorts xe der Gleichung 13 verwendet.
  • (Gleichung 13)
    Figure DE102016104240A1_0015
  • 9 und die Gleichung 13 sind auf der Annahme basiert, dass der Kraftstoffsprühnebel von jedem Einspritzloch 161 in der Form eines Konus (einer konischen Form) verteilt wird. Das Verbrennungsbereichsvolumen V0 ist ein Volumen eines Abschnitts dieses Konus, welches zwischen dem Verbrennungsstartort xs und dem Verbrennungsendort xe platziert ist, während ein Winkel (Apex-Winkel eines Apex des Konus) als der Sprühwinkel Θ dient, und eine Höhe einer Mittellinie (eine x-Achse) des Sprühnebels als eine Höhe des Konus dient. Das heißt, dass der erste Term auf der rechten Seite in der oberen Zeile der Gleichung 13 ein Volumen eines Konus ist, welches eine Basis (eine Basisoberfläche) hat, welche durch einen Querschnitt des Sprühnebels gebildet wird, welcher in einer Richtung rechtwinklig zu der Mittellinie des Sprühnebels an dem Verbrennungsendort xe aufgenommen ist. Ferner ist der zweite Term auf der rechten Seite in der oberen Zeile der Gleichung 13 ein Volumen eines Konus, welcher eine Basis (eine Basisoberfläche) hat, welche durch einen Querschnitt des Sprühnebels gebildet wird, welcher in der Richtung rechtwinklig zu der Mittellinie des Sprühnebels an dem Verbrennungsstartort xs aufgenommen ist.
  • Bei Schritt S23 wird, wie obenstehend diskutiert ist, zuerst das Verbrennungsbereichsvolumen V0 in dem Fall der Abwesenheit des Gasstroms in dem Zylinder 11 erlangt, und dann wird ein Volumen (hierin nachstehend wird hierauf als Verbrennungsbereichsvolumen Bezug genommen) V eines Verbrennungsbereichs in einem Fall der Anwesenheit des Gasstroms in dem Zylinder 11 basierend auf dem Verbrennungsbereichsvolumen V0 erlangt. Genauer wird zuallererst angenommen, dass eine Winkelgeschwindigkeit des Gasstroms, welche ein Index ist, welcher die Stärke des Gasstroms (des Wirbelstroms) anzeigt, durch ω bezeichnet wird. Ferner wird eine Zeitdauer, welche benötigt wird, dass der letzte Kraftstoffbruchteil, welcher von dem Einspritzloch 161 während der Einspritzzeitdauer zuletzt eingespritzt wird, sich von dem Einspritzloch 161 zu dem Verbrennungsendort xe bewegt (d. h. eine Zeitdauer von einem Zeitpunkt, zu welchem der Kraftstoff von dem Einspritzloch 161 an einem Ende der Einspritzzeitdauer des Kraftstoffs eingespritzt wird, zu einem Zeitpunkt, zu welchem der Kraftstoff, welcher von dem Einspritzloch 161 an dem Ende der Einspritzzeitdauer eingespritzt wird, den Verbrennungsendort xe erreicht) durch Δt bezeichnet. In solch einem Fall wird verstanden, dass das Volumen des Verbrennungsbereichs von dem Verbrennungsbereichsvolumen V0 um einen Winkel von ω·Δt erhöht wird, welches ein Produkt der Winkelgeschwindigkeit ω multipliziert mit Δt ist, wie in 10 gezeigt ist. Hier wird angenommen, dass der Gasstrom der Wirbelstrom ist. Demnach wird eine Flanke des Verbrennungsbereichs (eine stromabwärtsseitige Flanke des Verbrennungsbereichs in der Strömungsrichtung des Wirbelstroms) in dem Fall der Abwesenheit des Gasstroms in dem Zylinder 11 zu der stromabwärtigen Seite um den Winkel ω·Δt durch den Wirbelstrom verschoben. In 10 ist der Zunahmebetrag in dem Volumen des Verbrennungsbereichs durch ΔV angezeigt (siehe eine Fläche, schraffiert mit vertikal schraffierten Linien in 10). Demzufolge kann das Volumen V (d. h. V = V0 + ΔV) des Verbrennungsbereichs, welches durch ein Berücksichtigen der Zunahme in dem Volumen, welche durch den Gasstrom verursacht wird, erzeugt wird, durch die folgende Gleichung 14 erlangt werden.
  • (Gleichung 14)
    • V = ( θ + ω·Δt / θ)V0
  • Ein vorbestimmter Wert kann als ein Wert des Sprühnebelwinkels Θ der Gleichung 14 verwendet werden. Das Verbrennungsbereichsvolumen V0 in dem Fall der Abwesenheit des Gasstroms in dem Zylinder 11 wird durch die Gleichung 13 erlangt. Die Winkelgeschwindigkeit ω des Gasstroms (des Wirbelstroms) kann durch die folgende Gleichung 15 erlangt werden. In der Gleichung 15 ist NE die Drehgeschwindigkeit der Maschine 10, welche bereits in dem Vorgang von Schritt S2, welcher in 3 gezeigt ist, erlangt wurde. Ferner ist in der Gleichung 15 SR das Wirbelverhältnis, welches bereits in dem Vorgang von Schritt S4 erlangt worden ist. Alternativ kann ein Sensor, welcher die Winkelgeschwindigkeit ω abtastet, vorgesehen sein, und die Winkelgeschwindigkeit ω kann durch diesen Sensor erlangt werden.
  • (Gleichung 15)
    • ω = π / 30·NE·SR
  • Die Zeitdauer Δt der Gleichung 14, welche benötigt wird, dass der letzte Kraftstoffbruchteil, welcher als letzter von dem Einspritzloch 161 während der Einspritzzeitdauer eingespritzt wird, sich von dem Einspritzloch 161 zu dem Verbrennungsendort xe fortbewegt, kann basierend auf der Gleichung 4 und der Gleichung 8 erlangt werden. Insbesondere wird die folgende Gleichung 16 durch ein Ändern von x der Gleichung 4 zu xe und ein Ändern von t der Gleichung 4 zu Δt erlangt. Wenn die Gleichung 16 in eine Gleichung für Δt transformiert wird, wird die folgende Gleichung 17 erlangt. Wenn der Wert, welcher durch die Gleichung 8 erlangt wird, als der Wert von xe in der Gleichung 17 angewandt wird, wird die Zeitdauer Δt erlangt. Entsprechende vorbestimmte Werte können jeweils als der Wert für die Kraftstoffdichte ρf, den Wert des Einspritzdurchmessers d und den Wert des Sprühnebelwinkels Θ in der Gleichung 17 verwendet werden. Die In-Zylinder-Gasdichte ρa wird durch die Gleichung 9 erlangt. Die anfängliche Sprühnebelgeschwindigkeit v0 wird durch die Gleichung 2 erlangt. Vorbestimmte entsprechende konstante Werte können als ein Wert für den Kontraktionskoeffizienten c und einen Wert der Kraftstoffdichte ρf der Gleichung 2 verwendet werden. Der Kraftstoffeinspritzdruck Pc wurde bereits in dem Vorgang des Schritts S3 erlangt. Der In-Zylinder-Druck Pcyl wird durch die Gleichung 11 erlangt.
  • (Gleichung 16)
    Figure DE102016104240A1_0016
  • (Gleichung 17)
    Figure DE102016104240A1_0017
  • Das Verbrennungsbereichsvolumen V, welches durch die Gleichung 14 erlangt wird, ist das Verbrennungsbereichsvolumen des Kraftstoffs, welcher von dem einen der Einspritzlöcher 161 eingespritzt wird. Demnach wird, wenn dieses Verbrennungsbereichsvolumen V mit der Anzahl N der Einspritzlöcher multipliziert wird, das gesamte Verbrennungsbereichsvolumen erlangt. Auf diesem Wege sieht die Gleichung 14 das Verbrennungsbereichsvolumen vor, welches in Hinsicht auf den Einfluss des Gasstroms basierend auf der Zeitdauer Δt erlangt wird, welche benötigt wird, dass der letzte Kraftstoffbruchteil, welcher zuletzt von dem Einspritzloch 161 während der Einspritzzeitdauer eingespritzt wird, sich von dem Einspritzloch 161 zu dem Verbrennungsendort xe fortbewegt. Der Verbrennungsendort xc ist ein Ort, welcher von dem Einspritzloch 161 in dem Verbrennungsbereich am weitesten entfernt ist. Demnach kann, wenn die Zeitdauer Δt, welche benötigt wird, dass sich der letzte Kraftstoffbruchteil zu dem Verbrennungsendort xe fortbewegt, verwendet wird, eine Änderung in dem Verbrennungsbereich in dem Fall der Anwesenheit des Gasstroms genau abgeschätzt werden. Die ECU 50 beendet die Operation der 6 nach dem Abschätzen des Verbrennungsbereichsvolumens bei Schritt S23 und die ECU 50 kehrt zu der Operation der 3 zurück. Die ECU 50, welche den Vorgang des Schritts S23 ausführt, dient als ein Index-Erlangungsmittel, ein Verbrennungsbereichs-Abschätzmittel, ein erstes Abschätzmittel, ein zweites Abschätzmittel und ein Zeiterlangungsmittel der vorliegenden Offenbarung. Ferner dient das Verbrennungsbereichsvolumen V0 als ein erster Verbrennungsbereich der vorliegenden Offenbarung und das Verbrennungsbereichsvolumen V dient als ein zweiter Verbrennungsbereich der vorliegenden Offenbarung.
  • Zurückverweisend zu den Operationen der 3 schreitet die Operation zu Schritt S6 voran. Bei Schritt S6 wird die Menge von erzeugtem NOx basierend auf dem Verbrennungsbereich abgeschätzt, welcher bei Schritt S5 abgeschätzt wird. Hier kann die Menge von erzeugtem NOx ausgedrückt werden durch die folgende Gleichung 18. In der Gleichung 18 ist NOx auf der linken Seite die Menge von erzeugtem NOx. Ferner ist k ein Frequenzkoeffizient, welcher eine Frequenz der Kollision zwischen Sauerstoff O2 und Stickstoff N2 im Raum anzeigt. Ferner ist O2 eine Sauerstoffkonzentration in dem Zylinder 11. Ferner ist E eine Aktivierungsenergie. Ferner ist R die Gaskonstante. Ferner ist T eine Temperatur in dem Zylinder 11. Ferner ist ∫dV ein Volumen des Verbrennungsbereichs (ein NOx-Erzeugungsbereich). Ferner ist ∫dt eine Verbrennungszeitdauer (eine NOx-Erzeugungszeitdauer). Wie in der Gleichung 18 angezeigt, wird, wenn die Sauerstoffkonzentration in dem Zylinder 11 erhöht wird, die Menge von erzeugtem NOx erhöht. Ebenso wird, wenn die Temperatur in dem Zylinder 11 erhöht wird, die Menge von erzeugtem NOx erhöht. Ferner wird, wenn das Volumen des Verbrennungsbereichs erhöht wird, die Menge von erzeugtem NOx erhöht. Zusätzlich wird, wenn die Verbrennungszeitdauer erhöht wird, die Menge von erzeugtem NOx erhöht. Obwohl die Menge von erzeugtem NOx durch die Gleichung 18 abgeschätzt werden kann, wird die Menge von erzeugtem NOx in einer einfachen Art und Weise in diesem Beispiel abgeschätzt.
  • (Gleichung 18)
    Figure DE102016104240A1_0018
  • 11 zeigt Änderungen in den Parametern, welche relevant für die Erzeugung von NOx mit der Zeit sind. Genauer zeigt ein Graph an der oberen Seite der 11 eine Änderung in der Wärmeabgaberate in dem Zylinder 11 mit der Zeit an. Ein Graph in der Mitte der 11 zeigt eine Änderung in einer durchschnittlichen In-Zylinder-Sauerstoffkonzentration (ein Durchschnitt der Sauerstoffkonzentration an den jeweiligen Orten in dem Zylinder 11) mit der Zeit an. Ein Graph an der unteren Seite der 11 zeigt eine durchschnittliche In-Zylinder-Temperatur (einen Durchschnitt der Temperatur an den jeweiligen Orten in dem Zylinder 11) an. In dem Graphen an der oberen Seite der 11 ist eine Zeitdauer tb, in welcher die Wärmeabgaberate mit einer durchgezogenen Linie angezeigt ist, eine Verbrennungszeitdauer. In anderen Worten gesagt ist eine Zeitdauer, welche während die Wärmeabgaberate höher als ein vorbestimmter Wert ist, die Verbrennungszeitdauer. Wie in dem Graphen in der Mitte der 11 und dem Graphen an der unteren Seite der 11 gezeigt ist, sind die durchschnittliche In-Zylinder-Sauerstoffkonzentration und die durchschnittliche In-Zylinder-Temperatur in der Verbrennungszeitdauer tb nicht konstant und ändern sich, wenn die Verbrennung voranschreitet. Insbesondere ist die durchschnittliche In-Zylinder-Sauerstoffkonzentration zu dem Verbrennungsstartzeitpunkt am höchsten und wird progressiv verringert, wenn die Verbrennung voranschreitet. Die durchschnittliche In-Zylinder-Temperatur wird progressiv erhöht, wenn der Kolben sich in dem Verdichtungstakt nach oben bewegt. Die durchschnittliche In-Zylinder-Temperatur ist am höchsten in einem Anfangsstadium der Verbrennungszeitdauer tb und wird progressiv verringert, wenn die Verbrennung voranschreitet.
  • In dem Fall, in dem die Menge von erzeugtem NOx durch die Gleichung 18 abgeschätzt wird, ist es notwendig, dass die durchschnittliche In-Zylinder-Sauerstoffkonzentration O2, die durchschnittliche In-Zylinder-Temperatur T und der Verbrennungsbereich dV zu jedem Zeitpunkt während der Verbrennungszeitdauer tb abgeschätzt werden, um die Menge von erzeugtem NOx zu jedem Zeitpunkt während der Verbrennungszeitdauer tb abzuschätzen, und dann muss die Menge von erzeugtem NOx zu jedem Zeitpunkt eine nach der anderen kumuliert werden. Demnach wird die Berechnungslast unvorteilhaft erhöht. Um den obigen Nachteil zu adressieren, wird die Gleichung 18 in die folgende Gleichung 19 vereinfacht.
  • (Gleichung 19)
    Figure DE102016104240A1_0019
  • In der Gleichung 19 ist NOx auf der linken Seite die Menge von erzeugtem NOx. Ferner ist k in der Gleichung 19 der Frequenzkoeffizient, welcher dasselbe ist wie der Frequenzkoeffizient in der Gleichung 18. Ferner ist O2_ave der Gleichung 19 ein durchschnittlicher Wert der durchschnittlichen In-Zylinder-Sauerstoffkonzentrationen, welche eine nach der anderen zu den jeweiligen Zeitpunkten über die Verbrennungszeitdauer tb hinweg erlangt werden, wie in der Mitte der 11 gezeigt ist (hierin nachstehend wird hierauf einfach Bezug genommen als eine durchschnittliche In-Zylinder-Sauerstoffkonzentration O2_ave der gesamten Verbrennungszeitdauer). Ferner ist f(O2_ave) der Gleichung 19 eine Funktion, welche die durchschnittliche In-Zylinder-Sauerstoffkonzentration O2_ave der gesamten Verbrennungszeitdauer als eine Variable hat.
  • Ferner ist Tave der Gleichung 19 ein Durchschnittswert der durchschnittlichen In-Zylinder-Temperaturen, welche eine nach der anderen zu den jeweiligen Zeitpunkten über die Verbrennungszeitdauer tb erlangt werden, wie in der unteren Seite der 11 gezeigt ist. Hierin nachstehend wird auf diesen Durchschnittswert einfach Bezug genommen werden als eine durchschnittliche In-Zylinder-Temperatur Tave der gesamten Verbrennungszeitdauer. Ferner ist g(Tave) der Gleichung 19 eine Funktion, welche die durchschnittliche In-Zylinder-Temperatur Tave der gesamten Verbrennungszeitdauer als eine Variable davon hat. Ferner ist V der Gleichung 19 das Volumen des Verbrennungsbereichs, welches in dem Vorgang des Schritts S5 erlangt wird. Das Volumen V ist ein Gesamtvolumen des Verbrennungsbereichs des gesamten Kraftstoffs, welcher von jedem der Einspritzlöcher 161 eingespritzt wird. Ferner ist h(V) der Gleichung 19 eine Funktion, welche das Verbrennungsvolumen als eine Variable davon hat. Ferner ist tb der Gleichung 19 die Verbrennungszeitdauer.
  • In dem Vorgang des Schritts S6 wird die Menge von erzeugtem NOx basierend auf der Gleichung 19 abgeschätzt. 12 veranschaulicht das Flussdiagramm des Vorgangs von Schritt S6. Wenn die ECU 50 zu der Operation der 12 voranschreitet, wird der Vorgang des Schritts S31 ausgeführt. Bei Schritt S31 wird die durchschnittliche In-Zylinder-Sauerstoffkonzentration O2_ave der gesamten Verbrennungszeitdauer basierend auf der folgenden Gleichung 20 abgeschätzt. Hier ist O2_in der Gleichung 20 die Einlassluft-Sauerstoffkonzentration und wurde bereits in dem Vorgang des Schritts S4, welcher in 3 gezeigt ist, erlangt. Ferner ist O2_ex der Gleichung 20 die Abgas-Sauerstoffkonzentration und wurde bereits in dem Vorgang des Schritts S1 erlangt. Auf diesem Wege werden ein durchschnittlicher Wert der Einlassluft-Sauerstoffkonzentration, welcher der durchschnittlichen In-Zylinder-Sauerstoffkonzentration zu dem Verbrennungsstartzeitpunkt entspricht, und der Abgas-Sauerstoffkonzentration O2_ex, welche der durchschnittlichen In-Zylinder-Sauerstoffkonzentration zu dem Verbrennungsendzeitpunkt entspricht, als die durchschnittliche In-Zylinder-Sauerstoffkonzentration O2_ave der gesamten Verbrennungszeitdauer abgeschätzt. Gemäß diesem Verfahren ist es nur notwendig, zwei Sauerstoffkonzentrationen zu erlangen, d. h. die Einlassluft-Sauerstoffkonzentration O2_en und die Abgas-Sauerstoffkonzentration O2_ex. Demnach kann die durchschnittliche In-Zylinder-Sauerstoffkonzentration O2_ave der gesamten Verbrennungszeitdauer in einer einfachen Art und Weise erlangt werden. Die ECU 50, welche den Vorgang des Schritts S31 ausführt, dient als ein erstes Erlangungsmittel der vorliegenden Offenbarung.
  • (Gleichung 20)
    Figure DE102016104240A1_0020
  • Als nächstes schreitet die Operation zu Schritt S32 voran. Bei Schritt S32 wird die durchschnittliche In-Zylinder-Temperatur Tave der gesamten Verbrennungszeitdauer basierend auf der folgenden Gleichung 21 abgeschätzt.
  • (Gleichung 21)
    Figure DE102016104240A1_0021
  • Tcyl0_s der Gleichung 21 ist eine In-Zylinder-Temperatur zu dem Verbrennungsstartzeitpunkt und diese In-Zylinder-Temperatur berücksichtigt keine Temperaturzunahme, welche durch die Verbrennung verursacht wird (das heißt diese In-Zylinder-Temperatur Tcyl0_s ist in dem Fall, in dem es keine Verbrennung gibt). Die In-Zylinder-Temperatur Tcyl0_s kann durch die folgende Gleichung 22 erlangt werden. Die Gleichung 22 wird basierend auf Poisson's Gesetz erlangt. In der Gleichung 22 ist T die Einlasslufttemperatur, Vmax ist das maximale Zylindervolumen, γ ist das spezifische Wärmeverhältnis und VS ist das Zylindervolumen zu dem Verbrennungsstartzeitpunkt. Die Einlasslufttemperatur T und das maximale Zylindervolumen Vmax. wurden bereits in dem Vorgang des Schritts S1 erlangt. Ein vorbestimmter Wert kann für das spezifische Wärmeverhältnis γ verwendet werden. Beispielsweise wird das Zylindervolumen VS zu dem Verbrennungsstartzeitpunkt in einer Art und Weise, welche untenstehend beschrieben ist, erlangt.
  • (Gleichung 22)
    Figure DE102016104240A1_0022
  • Ein oberer Graph der 13 zeigt eine Änderung in der Kraftstoffeinspritzrate mit der Zeit an, und ein unterer Graph der 13 zeigt eine Änderung in der Wärmeabgaberate mit der Zeit an. Wie in 13 gezeigt ist, ist der Verbrennungsstartzeitpunkt tS ein Zeitpunkt, welcher durch ein Addieren einer Zeitdauer Δts (das heißt einer Zeitdauer, welche benötigt wird, dass sich der anfängliche Kraftstoffbruchteil, welcher als erstes von dem Einspritzloch 161 während der Einspritzzeitdauer tinj eingespritzt wird, von dem Einspritzloch 161 zu dem Verbrennungsstartort xs fortbewegt) zu einem Startzeitpunkt Tinj_s der Einspritzzeitdauer tinj erlangt wird. In anderen Worten gesagt wird der Verbrennungsstartzeitpunkt ts durch die Gleichung ts = Tinj_s + Δts erlangt. Der Einspritzstartzeitpunkt Tinj_s wurde bereits als der Einspritzstartzeitpunkt beziehungsweise das Einspritztiming Tinj in dem Vorgang des Schritts S3 erlangt. Die Zeitdauer Δts kann durch die folgende Gleichung 23 erlangt werden. Die Gleichung 23 wird durch ein Transformieren der Gleichung 4 in eine Gleichung für Δts erlangt durch ein Ändern von x der Gleichung 4 zu xs und ein Ändern von t der Gleichung 4 zu Δts. Der Verbrennungsstartort xs der Gleichung 23 wurde bereits durch die Gleichung 7 erlangt. Parameter Θ, d, v0, ρa und ρf anders als der Verbrennungsstartort xs der Gleichung 23 sind dieselben wie diejenigen der Gleichung 17.
  • (Gleichung 23)
    Figure DE102016104240A1_0023
  • Die Beziehung zwischen dem Kurbelwinkel und dem Zylindervolumen wird im vorab in dem Speicher 51 gespeichert. Wenn der Verbrennungsstartzeitpunkt ts basierend auf der Gleichung ts = Tinj_s + Δts bekannt ist, kann das Zylindervolumen Vs zu dem Verbrennungsstartzeitpunkt ts basierend auf dem Kurbelwinkel zu dem Verbrennungsstartzeitpunkt ts erlangt werden, und der Beziehung zwischen dem Kurbelwinkel und dem Zylindervolumen, welche in dem Speicher 51 gespeichert ist. Alternativ kann der Verbrennungsstartzeitpunkt ts basierend auf einer Wärmeabgaberate bestimmt werden, welche basierend auf dem In-Zylinder-Druck berechnet wird, welcher mit dem In-Zylinder-Drucksensor 59 abgetastet wird. In solch einem Fall kann ein Zeitpunkt, zu welchem die Wärmeabgaberate sich von einem Wert kleiner als einem vorbestimmten Wert zu einem Wert gleich oder größer als dem vorbestimmten Wert ändert, als der Verbrennungsstartzeitpunkt ts verwendet werden.
  • Tcyl0_e der Gleichung 21 ist eine In-Zylinder-Temperatur zu dem Verbrennungsendzeitpunkt und diese In-Zylinder-Temperatur berücksichtigt eine Temperaturerhöhung nicht, welche durch die Verbrennung verursacht wird (das heißt, diese In-Zylinder-Temperatur herrscht in dem Fall vor, in dem es keine Verbrennung gibt). Die In-Zylinder-Temperatur Tcyl0_e kann durch die folgende Gleichung 24 erlangt werden. Die Gleichung 24 wird basierend auf Poisson's Gesetz erlangt. In der Gleichung 24 ist T die Einlasslufttemperatur, Vmax ist das maximale Zylindervolumen, γ ist das spezifische Wärmeverhältnis und Ve ist das Zylindervolumen zu dem Verbrennungsendzeitpunkt. Die Einlasslufttemperatur T und das maximale Zylindervolumen Vmax wurden bereits in dem Vorgang des Schritts S1 erlangt. Ein vorbestimmter Wert kann für das spezifische Wärmeverhältnis γ verwendet werden. Beispielsweise wird das Zylindervolumen Ve zu dem Verbrennungsendzeitpunkt in einer Art und Weise, welche untenstehend beschrieben ist, erlangt.
  • (Gleichung 24)
    Figure DE102016104240A1_0024
  • Wie in 13 gezeigt ist, ist ein Verbrennungsendzeitpunkt te ein Zeitpunkt, welcher durch ein Addieren einer Zeitdauer Δt (das heißt einer Zeitdauer, welche benötigt wird, dass der letzte Kraftstoffbruchteil, welcher von dem Einspritzloch 161 während der Einspritzzeitdauer tinj eingespritzt wird, sich von dem Einspritzloch 161 zu dem Verbrennungsendort xe fortbewegt) zu einem Endzeitpunkt Tinj_e der Einspritzzeitdauer erlangt wird. In anderen Worten gesagt wird der Verbrennungsendzeitpunkt te durch die Gleichung te = Tinj_e + Δt erlangt. Der Einspritzendzeitpunkt Tinj_e wurde bereits als das Einspritztiming beziehungsweise der Einspritzzeitpunkt Tinj in dem Vorgang von Schritt S3 erlangt. Die Zeitdauer Δt wird durch die Gleichung 17 erlangt. Die Beziehung zwischen dem Kurbelwinkel und dem Zylindervolumen wird vorab in dem Speicher 51 gespeichert. Wenn der Verbrennungsendzeitpunkt te basierend auf der Gleichung te = Tinj_e + Δt bekannt ist, kann das Zylindervolumen Ve zu dem Verbrennungsendzeitpunkt te basierend auf dem Kurbelwinkel zu dem Verbrennungsendzeitpunkt te und der Beziehung zwischen dem Kurbelwinkel und dem Zylindervolumen, welche in dem Speicher 51 gespeichert ist, erlangt werden. Alternativ kann der Verbrennungsendzeitpunkt te bestimmt werden basierend auf der Wärmeabgaberate, welche basierend auf dem In-Zylinder-Druck, welcher mit dem In-Zylinder-Drucksensor 51 abgetastet wird, berechnet wird. In solch einem Fall kann ein Zeitpunkt, zu welchem die Wärmeabgaberate sich von einem Wert gleich oder größer als dem vorbestimmten Wert zu einem Wert kleiner als dem vorbestimmten Wert ändert, als der Verbrennungsendzeitpunkt te verwendet werden.
  • ΔT der Gleichung 21 ist der Zunahmebetrag in der Zylindertemperatur, welcher durch die Kraftstoffverbrennung verursacht wird, und kann durch die folgende Gleichung 25 erlangt werden. In der Gleichung 25 ist n die Anzahl von Molen des Gases in dem Zylinder 11 und kann durch eine Gleichung n = mcyl/M = (Pcyl·Vmin)/(R·Tcyl) erlangt werden, welche durch ein Transformieren der Gleichung 10 erlangt wird. Ferner ist CP der Gleichung 25 eine Konstant-Druck spezifische Wärme (das heißt eine spezifische Wärme bei einem konstanten Druck), welches die Wärmemenge ist, welche benötigt wird, um die Temperatur um ein Grad Celsius zu erhöhen, während der Druck auf einem konstanten Wert aufrecht erhalten wird. Ein vorbestimmter Wert kann als die Konstant-Druck spezifische Wärme CP verwendet werden. Ferner ist ΔQ der Gleichung 25 die Gesamtmenge der Wärmeabgabe zu der Zeit des Verbrennens des Kraftstoffs. Die Gesamtmenge ΔQ der Wärmeabgabe korreliert mit der Menge der Kraftstoffeinspritzung. Insbesondere wird, wenn die Menge der Kraftstoffeinspritzung erhöht wird, die Gesamtmenge ΔQ der Wärmeabgabe erhöht. Demnach können beispielsweise eine Beziehung zwischen der Menge der Kraftstoffeinspritzung und der Gesamtmenge ΔQ der Wärmeabgabe bestimmt werden und in dem Speicher 51 vorab gespeichert werden. Dann kann die Gesamtmenge ΔQ der Wärmeabgabe basierend auf der gegenwärtigen Menge der Kraftstoffeinspritzung und der Beziehung zwischen der Menge der Kraftstoffeinspritzung und der Gesamtmenge ΔQ der Wärmeabgabe, welche in dem Speicher 51 gespeichert ist, erlangt werden. Die Menge der Kraftstoffeinspritzung wurde bereits in dem Vorgang des Schritts S3 erlangt. Alternativ kann die Gesamtmenge ΔQ der Wärmeabgabe basierend auf dem In-Zylinder-Druck erlangt werden, welcher mit dem In-Zylinder-Drucksensor 59 abgetastet wird (siehe 1).
  • (Gleichung 25)
    • ΔT = nCpΔQ
  • Ferner ist tb der Gleichung 21 die Verbrennungszeitdauer. Die Verbrennungszeitdauer tb kann durch die folgende Gleichung 26 basierend auf 13 ausgedrückt werden. In der Gleichung 26 ist tinj die Einspritzzeitdauer des Kraftstoffs (siehe oberer Graph der 13) und wurde bereits in dem Vorgang des Schritts S3 erlangt. Ferner ist Δt die Zeitdauer, welche benötigt wird, dass sich der letzte Kraftstoffbruchteil, welcher als letztes von dem Einspritzloch 161 während der Einspritzzeitdauer tinj eingespritzt wird, von dem Einspritzloch 161 zu dem Verbrennungsendort xe fortbewegt, und Δt wird durch die Gleichung 17 erlangt. Ferner ist Δt die Zeitdauer, welche benötigt wird, dass sich der erste Kraftstoffbruchteil, welcher zuerst von dem Einspritzloch 161 während der Einspritzzeitdauer eingespritzt wird, von dem Einspritzloch 161 zu dem Verbrennungsstartort xs fortbewegt, und Δt wird durch die Gleichung 23 erlangt. Alternativ kann die Verbrennungszeitdauer tb basierend auf einer Wärmeabgaberate bestimmt werden, welche basierend auf dem In-Zylinder-Druck berechnet wird, welcher mit dem In-Zylinder-Drucksensor 59 abgetastet wird (siehe 1). In solch einem Fall wird eine Zeitdauer, während welcher die Wärmeabgaberate gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert ist, als die Verbrennungszeitdauer tb bestimmt.
  • (Gleichung 26)
    • tb = tinj + Δt – Δts
  • Der erste Term ((Tcyl0_s + Tcyl0_e)/2) auf der rechten Seite der Gleichung 21 ist eine durchschnittliche In-Zylinder-Temperatur während der Verbrennungszeitdauer in dem Fall, in dem die Temperaturzunahme, welche durch die Verbrennung verursacht wird, nicht in Betracht gezogen wird. Ferner ist der zweite Term (ΔT/tb) auf der rechten Seite der Gleichung 21 ein Wert, welcher durch ein Mitteln einer Temperaturzunahme erlangt wird, welche durch die Verbrennung in der Verbrennungszeitdauer tb verursacht wird. Durch ein Verwenden der Gleichung 21 auf diesem Wege kann die durchschnittliche In-Zylinder-Temperatur Tave der gesamten Verbrennungszeitdauer leicht abgeschätzt werden ohne die In-Zylinder-Temperaturen zu allen Zeitpunkten während der Verbrennungszeitdauer zu bestimmen. Die ECU 50, welche den Vorgang des Schritts S32 ausführt, dient als ein zweites Erlangungsmittel der vorliegenden Offenbarung.
  • Zurückverweisend auf die Operation der 12 wird nach der Ausführung der Schritte S31 und S32 die Menge von erzeugtem NOx bei Schritt S33 durch die Gleichung 19 abgeschätzt. Ein vorbestimmter Wert kann als der Frequenzkoeffizient k der Gleichung 19 verwendet werden. Wie in 14 gezeigt ist, wird eine Abbildung der Funktion f(O2_ave) relativ zu der durchschnittlichen In-Zylinder-Sauerstoffkonzentration O2_ave in dem Speicher 51 vorab gespeichert. Der Wert der Funktion f relativ zu der durchschnittlichen In-Zylinder-Sauerstoffkonzentration O2_ave, welche in dem Vorgang des Schritts S31 erlangt wird, kann aus der Abbildung gelesen werden. Wie in der Gleichung 18 angezeigt, wird die Menge von erzeugtem NOx erhöht, wenn die In-Zylinder-Sauerstoffkonzentration O2 erhöht wird. Demnach ist die Abbildung der 14 derart eingestellt, dass der Wert der Funktion f erhöht wird, wenn die durchschnittliche In-Zylinder-Sauerstoffkonzentration O2_ave erhöht wird. 14 zeigt das Beispiel, in welchem der Wert der Funktion f sich proportional relativ zu der durchschnittlichen In-Zylinder-Sauerstoffkonzentration O2_ave ändert. Der Wert der Funktion f jedoch ändert sich nicht notwendigerweise in Proportion zu der durchschnittlichen In-Zylinder-Sauerstoffkonzentration O2_ave.
  • Wie in 15 gezeigt ist, wird eine Abbildung der Funktion g(tave) der Gleichung 19 relativ zu der durchschnittlichen In-Zylinder-Temperatur Tave in dem Speicher 51 im Vorab gespeichert. Der Wert der Funktion g relativ zu der durchschnittlichen In-Zylinder-Temperatur Ta, welche in dem Prozess des Schritts S32 erlangt wird, kann aus der Abbildung gelesen werden. Wie in der Gleichung 18 angezeigt, wird die Menge von erzeugtem NOx erhöht, wenn die In-Zylinder-Temperatur T erhöht wird. Demnach ist die Abbildung der 15 derart eingestellt, dass der Wert der Funktion g erhöht wird, wenn die durchschnittliche In-Zylinder-Temperatur Tave erhöht wird. 15 zeigt das Beispiel, in welchem der Wert der Funktion g sich exponentiell relativ zu der durchschnittlichen In-Zylinder-Temperatur Tave ändert. Der Wert der Funktion g jedoch ändert sich nicht notwendigerweise exponentiell relativ zu der durchschnittlichen In-Zylinder-Temperatur Tave.
  • Wie in 16 gezeigt ist, wird eine Abbildung der Funktion h(V) der Gleichung 19 relativ zu dem Verbrennungsbereichsvolumen V in dem Speicher 51 im Vorab gespeichert. Der Wert der Funktion h relativ zu dem Verbrennungsbereichsvolumen V, welches in dem Vorgang des Schritts S5 erlangt wird, kann aus der Abbildung gelesen werden. Wie in der Gleichung 18 angezeigt ist, wird die Menge von erzeugtem NOx erhöht, wenn das Verbrennungsbereichsvolumen V erhöht wird. Demnach ist die Abbildung der 16 derart eingestellt, dass der Wert der Funktion h erhöht wird, wenn das Verbrennungsbereichsvolumen V erhöht wird. 16 zeigt das Beispiel, in welchem der Wert der Funktion h sich proportional relativ zu dem Verbrennungsbereichsvolumen V ändert. Der Wert der Funktion h muss sich jedoch nicht notwendigerweise proportional relativ zu dem Verbrennungsbereichsvolumen V ändern.
  • Die Verbrennungszeitdauer tb der Gleichung 19 kann basierend auf der Gleichung 26 oder einem In-Zylinder-Druck bestimmt werden, welcher mit dem In-Zylinder-Drucksensor 59 abgetastet wird. Durch ein Verwenden der Gleichung 19 auf diesem Wege kann die Menge von erzeugtem NOx in einer einfachen Art und Weise abgeschätzt werden im Vergleich zu dem Fall, in dem die Gleichung 18 verwendet wird. Die ECU 50 beendet die Operation der 12 nach der Ausführung von Schritt S33 und kehrt zu der Operation der 3 zurück. Die ECU 50, welche den Vorgang von Schritt S33 ausführt, dient als ein NOx-Abschätzmittel der vorliegenden Offenbarung.
  • Dann schreitet die Operation zu Schritt S7 der 3 voran. Bei Schritt S7 wird ein Zielwert für die Menge von erzeugtem NOx basierend auf dem Betriebszustand der Maschine 10 und der NOx-Reinigungsleistungsfähigkeit der Nachbehandlungsvorrichtung 38 eingestellt. Beispielsweise kann eine Abbildung des Zielwerts für die Menge von erzeugtem NOx relativ zu dem Betriebszustand der Maschine (beispielsweise der Maschinendrehgeschwindigkeit und/oder der Maschinenlast (der Kraftstoffeinspritzmenge)) in dem Speicher 51 vorab gespeichert werden. Dann kann der Zielwert basierend auf dieser Abbildung eingestellt werden. Zu dieser Zeit kann die Nachbehandlungsvorrichtung 38 zu beispielsweise der Zeit unmittelbar nach dem Start der Maschine 10 nicht vollständig funktionsfähig sein. Dadurch wird der Zielwert in Übereinstimmung mit der NOx-Reinigungsleistungsfähigkeit der Nachbehandlungsvorrichtung 38 korrigiert. Wenn beispielsweise die Nachbehandlungsvorrichtung 38 nicht vollständig funktionsfähig ist, wird der Zielwert für die Menge von erzeugtem NOx verringert. Im Gegensatz dazu wird, wenn die Nachbehandlungsvorrichtung 38 vollständig funktionsfähig ist, der Zielwert für die Menge von erzeugtem NOx erhöht.
  • Als nächstes schreitet die Operation zu Schritt S8 voran. Bei Schritt S8 wird bestimmt, ob die abgeschätzte Menge von erzeugtem NOx, welche bei Schritt S6 abgeschätzt wird, größer ist als der Zielwert, welcher bei Schritt S7 eingestellt wird. Wenn die abgeschätzte Menge von erzeugtem NOx größer ist als der Zielwert (Schritt S8: Ja), schreitet die Operation zu Schritt S9 voran. Bei Schritt S9 wird der Öffnungsgrad des SCV41 erhöht, um die Stärke des Gasstroms (Wirbelstrom) zu verringern. Zu dieser Zeit kann der Öffnungsgrad des SCV41 bei einer konstanten Änderungsrate geändert werden, unabhängig von der abgeschätzten Menge von erzeugtem NOx oder kann gemäß der abgeschätzten Menge von erzeugtem NOx geändert werden. In dem Fall, in dem der Öffnungsgrad des SCV41 gemäß der abgeschätzten Menge von erzeugtem NOx geändert wird, wird der Öffnungsgrad des SCV41 erhöht, wenn die abgeschätzte Menge von erzeugtem NOx erhöht wird. In anderen Worten gesagt wird, wenn die abgeschätzte Menge von erzeugtem NOx erhöht wird, die Stärke des Gasstroms verringert. Wenn die Stärke des Gasstroms in dieser Art und Weise verringert wird, wird der Verbrennungsbereich verringert. Demnach kann die Menge von erzeugtem NOx verringert werden, um sich dem Zielwert anzunähern. Ferner ist es möglich, eine Interferenz zwischen den benachbarten Verbrennungsbereichen zu beschränken, so dass die Erzeugung des Rußes beschränkt werden kann. Wenn der Vorgang von Schritt S9 vollendet ist, wird die Operation der 3 beendet.
  • Im Gegensatz dazu schreitet, wenn die abgeschätzte Menge von erzeugtem NOx gleich oder kleiner als der Zielwert ist (Schritt S8: NEIN) die Operation zu Schritt S10 voran. Bei Schritt S10 wird der Öffnungsgrad des SCV41 verringert, um die Stärke des Gasstroms zu erhöhen, oder der gegenwärtige Öffnungsgrad des SCV41 wird aufrechterhalten, um die gegenwärtige Stärke des Gasstroms aufrechtzuerhalten. Zu dieser Zeit wird beispielsweise in einem Fall, in dem eine Differenz zwischen der abgeschätzten Menge von erzeugtem NOx und dem Zielwert für die abgeschätzte Menge von erzeugtem NOx geringer ist als ein vorbestimmter Wert, d. h. in einem Fall, in dem die abgeschätzte Menge von erzeugtem NOx um den Zielwert herum ist, die gegenwärtige Stärke des Gasstroms aufrechterhalten. Im Gegensatz dazu wird, in einem Fall, in dem die Differenz zwischen der abgeschätzten Menge von erzeugtem NOx und dem Zielwert für die abgeschätzte Menge von erzeugtem NOx gleich oder größer als der vorbestimmte Wert ist, d. h. in einem Fall, in dem die abgeschätzte Menge von erzeugtem NOx in großem Maße von dem Zielwert abweicht, die Stärke des Gasstroms erhöht. Ferner kann in dem Fall, in dem die Stärke des Gasstroms erhöht wird, der Öffnungsgrad des SCV41 bei der konstanten Änderungsrate unabhängig von der abgeschätzten Menge von erzeugtem NOx geändert werden oder kann gemäß der abgeschätzten Menge von erzeugtem NOx geändert werden. In dem Fall, in dem der Öffnungsgrad des SCV41 gemäß der abgeschätzten Menge von erzeugtem NOx geändert wird, wird der Öffnungsgrad des SCV verringert, wenn die abgeschätzte Menge von erzeugtem NOx verringert wird. In anderen Worten gesagt wird, wenn die abgeschätzte Menge von erzeugtem NOx verringert wird, die Stärke des Gasstroms erhöht.
  • Wenn die Stärke des Gasstroms erhöht oder aufrechterhalten wird, kann der Verbrennungsbereich erhöht werden, während die Menge von erzeugtem NOx gehalten wird, um gleich oder kleiner als der Zielwert zu sein. Wenn der Verbrennungsbereich erhöht wird, kann der Sauerstoff in dem Zylinder 11 effektiv verwendet werden. Dadurch kann die Erzeugung von Ruß beschränkt werden. Wenn der Vorgang des Schritts S10 vollendet wird, wird die Operation der 3 beendet. Die ECU 50, welche den Vorgang der Schritte S7 bis S10 ausführt, dient als ein Gasstrom-Anpassungsmittel der vorliegenden Offenbarung.
  • Wie obenstehend beschrieben ist, wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Verbrennungsbereich basierend auf dem Mischzustand (Äquivalenzverhältnis) des Kraftstoffs und des Gases in dem Zylinder 11 und der Sauerstoffkonzentration (der Sauerstoffkonzentration zu dem Verbrennungsstartzeitpunkt, der Sauerstoffkonzentration zu dem Verbrennungsendzeitpunkt) in dem Zylinder 11 abgeschätzt. Demnach kann die Abschätzungsgenauigkeit des Mischzustandes verbessert werden. Ferner wird der Verbrennungsbereich in Hinsicht auf die Stärke des Gasstroms abgeschätzt, so dass der Verbrennungsbereich mit hoher Genauigkeit abgeschätzt werden kann. Ferner wird der Verbrennungsbereich basierend auf dem Verbrennungsstartort und dem Verbrennungsendort abgeschätzt, so dass der Verbrennungsbereich leicht ohne ein Berechnen des Verbrennungszustandes der Verbrennung zwischen dem Verbrennungsstartort und dem Verbrennungsendort abgeschätzt werden kann. Beim Vorgang des Abschätzens des Verbrennungsstartorts wird die Einlassluft-Sauerstoffkonzentration als die Sauerstoffkonzentration in dem Zylinder 11 zu dem Verbrennungsstartzeitpunkt verwendet. Demnach kann die Sauerstoffkonzentration zu dem Verbrennungsstartzeitpunkt in einer einfachen Art und Weise ohne einer Notwendigkeit zum Spezifizieren des Verbrennungsstartzeitpunkts erlangt werden. In dem Vorgang des Abschätzens des Verbrennungsendorts wird die Abgas-Sauerstoffkonzentration als die Sauerstoffkonzentration in dem Zylinder 11 zu dem Verbrennungsendzeitpunkt verwendet. Demnach kann die Sauerstoffkonzentration zu dem Verbrennungsendzeitpunkt in einer einfachen Art und Weise ohne eine Notwendigkeit zum Spezifizieren des Verbrennungsendzeitpunkts erlangt werden.
  • Ferner wird die Menge von erzeugtem NOx basierend auf der Gleichung 19 abgeschätzt, so dass die Menge von erzeugtem NOx in einer einfachen Art und Weise abgeschätzt werden kann. In dem Vorgang des Abschätzens der Menge von erzeugtem NOx wird die Menge von erzeugtem NOx basierend auf dem Verbrennungsbereich abgeschätzt, welcher mit hoher Genauigkeit gemäß dem Verfahren der vorliegenden Offenbarung abgeschätzt wird, so dass die Abschätzgenauigkeit der Menge von erzeugtem NOx verbessert werden kann. Ferner wird die Stärke des Gases basierend auf der abgeschätzten Menge von erzeugtem NOx angepasst, so dass der Verbrennungsbereich zu einer geeigneten Größe angepasst werden kann. Dadurch kann die Menge von erzeugtem NOx und die Menge von erzeugtem Ruß beschränkt werden.
  • (Zweite Ausführungsform)
  • Als nächstes wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung hauptsächlich bezüglich den Merkmalen, welche von der ersten Ausführungsform unterschiedlich sind, beschrieben werden. In der ersten Ausführungsform wird das Volumen des Verbrennungsbereichs als die Größe des Verbrennungsbereichs erlangt. In der vorliegenden Ausführungsform wird eine Oberflächenfläche des Verbrennungsbereichs als eine Größe des Verbrennungsbereichs erlangt. Die Oberflächenflächenseite (die äußere Seite) des Verbrennungsbereichs hat eine hohe Temperatur und eine hohe Sauerstoffkonzentration. NOx tendiert dazu, an der Oberflächenseite des Verbrennungsbereichs erzeugt zu werden, welche die hohe Temperatur und die hohe Sauerstoffkonzentration hat. In anderen Worten gesagt ist die Menge von erzeugtem NOx in der inneren Seite des Verbrennungsbereichs kleiner im Vergleich zu der Oberflächenseite. Demnach kann die Abschätzungsgenauigkeit der Menge von erzeugtem NOx erhöht werden, wenn die Menge von erzeugtem NOx basierend auf der Oberflächenseite des Verbrennungsbereichs, d. h. der Größe der Oberflächenfläche des Verbrennungsbereichs abgeschätzt wird im Vergleich zu dem Fall, in dem die Menge von erzeugtem NOx basierend auf dem Volumen des Verbrennungsbereichs abgeschätzt wird.
  • Gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind die Vorgänge der Schritte S5 und S6 in 3 unterschiedlich von denjenigen der ersten Ausführungsform. Die anderen Vorgänge der Schritte sind dieselben wie diejenigen der ersten Ausführungsform. Bei Schritt S5 der vorliegenden Ausführungsform wird die Operation der 17 anstelle der Operation der 6 ausgeführt. In 17 werden die Vorgänge, welche dieselben sind wie diejenigen der 6 mit denselben Bezugszeichen angezeigt werden. Die Vorgänge der Schritte S21 und S22 der 17 sind dieselben wie die Vorgänge der Schritte S21 und S22 der 6 und nur der Vorgang des Schritts S24 der 17 ist unterschiedlich von dem Vorgang des Schritts S23 der 6.
  • In der Operation der 17 werden der Verbrennungsstartort und der Verbrennungsendort in einer Art und Weise ähnlich zu derjenigen der ersten Ausführungsform bei den Schritten S21 und S22 abgeschätzt. Danach schreitet die Operation zu Schritt S24 voran. Bei Schritt S24 wird eine Oberflächenfläche des Verbrennungsbereichs des Kraftstoffs basierend auf dem Verbrennungsstartort und dem Verbrennungsendort abgeschätzt. Insbesondere wird eine Verbrennungsbereichs-Oberflächenfläche S0 (eine Oberflächenfläche eines Abschnitts, welche mit schrägen Schraffurlinien in 18 schraffiert ist) eines Verbrennungsbereichs in einem Fall der Abwesenheit eines Gasstroms durch die folgende Gleichung 27 abgeschätzt. Die Gleichung 27 ist eine Gleichung zum Erlangen der Oberflächenfläche des Verbrennungsbereichsvolumens des Kraftstoffs, welcher von einem der Einspritzlöcher 161 eingespritzt wird. In der Gleichung 27 ist Θ der Sprühnebelwinkel und ein vorbestimmter Wert kann als ein Wert von Θ verwendet werden. Der Wert, welcher bei Schritt S21 erlangt wird, wird als der Wert des Verbrennungsstartorts xs der Gleichung 27 verwendet und der Wert, welcher bei Schritt S22 erlangt wird, wird als der Wert des Verbrennungsendorts xe der Gleichung 27 verwendet.
  • (Gleichung 27)
    Figure DE102016104240A1_0025
  • 18 und die Gleichung 27 sind auf der Annahme basiert, dass der Kraftstoffsprühnebel von jedem Einspritzloch 161 in der Form des Konus (der konischen Form) verbreitet wird. Die Verbrennungsbereichs-Oberflächenfläche S0 ist eine Oberflächenfläche eines Abschnitts dieses Konus, welche zwischen dem Verbrennungsstartort xs und dem Verbrennungsendort xe platziert ist, während ein Winkel (Apex-Winkel) eines Apex des Konus als der Sprühnebelwinkel Θ dient und eine Höhe einer Mittellinie (einer x-Achse) des Sprühnebels als eine Höhe des Konus dient. Das heißt, dass der erste Term auf der rechten Seite in der oberen Zeile der Gleichung 27 eine Oberflächenfläche eines Konus ist, welcher eine Basis (eine Basisoberfläche) hat, welche durch einen Querschnitt des Sprühnebels gebildet wird, welcher in einer Richtung rechtwinklig zu der Mittellinie des Sprühnebels an dem Verbrennungsendort xe aufgenommen ist. Ferner ist der zweite Term auf der rechten Seite in der oberen Zeile der Gleichung 27 eine Oberflächenfläche eines Konus, welcher eine Basis (eine Basisoberfläche) hat, welche durch einen Querschnitt des Sprühnebels gebildet wird, welcher in der Richtung rechtwinklig zu der Mittellinie des Sprühnebels an dem Verbrennungsstartort xs aufgenommen ist.
  • Bei S24 wird, wie obenstehend diskutiert ist, zuerst die Verbrennungsbereichs-Oberflächenfläche S0 in dem Fall der Abwesenheit des Gasstroms in dem Zylinder 11 erlangt, und dann wird eine Oberflächenfläche (hierin nachstehend wird hierauf Bezug genommen als eine Verbrennungsbereichs-Oberflächenfläche) S eines Verbrennungsbereichs in einem Fall der Anwesenheit des Gasstroms in dem Zylinder 11 basierend auf der Verbrennungsbereichs-Oberflächenfläche S0 erlangt. Genauer wird zuallererst angenommen, dass eine Winkelgeschwindigkeit des Gasstroms durch ω bezeichnet ist und eine Zeitdauer, welche benötigt wird, dass sich der letzte Kraftstoffbruchteil, welcher zuletzt von dem Einspritzloch 161 während der Einspritzzeitdauer eingespritzt wird, von dem Einspritzloch 161 zu dem Verbrennungsendort xe fortbewegt, wird durch Δt bezeichnet. In solch einem Fall wird verstanden, dass die Oberflächenfläche des Verbrennungsbereichs von der Verbrennungsbereichs-Oberflächenfläche S0 um einen Winkel von ωΔt vergrößert wird, welches ein Produkt der Winkelgeschwindigkeit ω multipliziert mit Δt ist, wie in 19 gezeigt ist. Hier wird angenommen, dass der Gasstrom der Wirbelstrom ist. Demnach wird eine Flanke des Verbrennungsbereichs (eine stromabwärtsseitige Flanke des Verbrennungsbereichs in der Strömungsrichtung des Wirbelstroms) in dem Fall der Abwesenheit des Gasstroms in dem Zylinder 11 zu der stromabwärtigen Seite um den Winkel ωΔt durch den Wirbelstrom verschoben. In 19 wird der Zunahmebetrag in der Oberflächenfläche des Verbrennungsbereichs ΔS angezeigt (siehe eine Fläche, welche mit vertikalen Schraffurlinien in 19 schraffiert ist). Demzufolge kann die Oberflächenfläche S (d. h. S = S0 + ΔS) des Verbrennungsbereichs, welche durch ein Berücksichtigen der Zunahme in dem Volumen, welche durch den Gasstrom verursacht wird, erzeugt wird, durch die folgende Gleichung 28 erlangt werden. Ein vorbestimmter Wert kann als ein Wert des Sprühnebelwinkels Θ der Gleichung 28 verwendet werden. Die Oberflächenfläche S0 der Gleichung 28 wird durch die Gleichung 27 erlangt. Die Winkelgeschwindigkeit ω der Gleichung 28 wird durch die Gleichung 15 erlangt. Die Zeitdauer Δt der Gleichung 28 wird durch die Gleichung 17 erlangt.
  • (Gleichung 28)
    • S = ( θ + ω·Δt / θ)S0
  • Die Verbrennungsbereichs-Oberflächenfläche S, welche durch die Gleichung 28 erlangt wird, ist die Verbrennungsbereichs-Oberflächenfläche des Kraftstoffs, welcher von dem einen der Einspritzlöcher 161 eingespritzt wird. Demnach wird, wenn diese Verbrennungsbereichs-Oberflächenfläche S mit der Anzahl N der Einspritzlöcher 161 multipliziert wird, die gesamte Verbrennungsbereichs-Oberflächenfläche erlangt. Die ECU 50 beendet die Operation der 17 nach Schritt S24 und die ECU 50 kehrt zu der Operation der 3 zurück. Die ECU 50, welche den Vorgang des Schritts S24 ausführt, dient als ein Index-Erlangungsmittel, ein Verbrennungsbereichs-Abschätzmittel, ein erstes Abschätzmittel, ein zweites Abschätzmittel und ein Zeiterlangungsmittel der vorliegenden Offenbarung. Ferner dient die Verbrennungsbereichs-Oberflächenfläche S0 als ein erster Verbrennungsbereich der vorliegenden Offenbarung und die Verbrennungsbereichs-Oberflächenfläche S dient als ein zweiter Verbrennungsbereich der vorliegenden Offenbarung.
  • Zurückverweisend auf die Operation der 3 schreitet die Operation zu Schritt S6 voran. Bei Schritt S6 wird die Menge von erzeugtem NOx basierend auf der folgenden Gleichung 29 abgeschätzt. Die Gleichung 29 unterscheidet sich von der Gleichung 19, welche eine NOx-Abschätzungsgleichung der ersten Ausführungsform ist, nur hinsichtlich h(S), und der Rest der Gleichung 29 ist derselbe wie die Gleichung 19. Dieses h(S) ist eine Funktion, welche die Verbrennungsbereichs-Oberflächenfläche S hat, welche in dem Vorgang von Schritt S5 als eine Variable davon erlangt wird. Wie in 20 gezeigt ist, nimmt der Wert dieser Funktion zu, wenn die Verbrennungsbereichs-Oberflächenfläche S vergrößert wird. 20 zeigt das Beispiel, in welchem der Wert der Funktion h sich proportional relativ zu der Verbrennungsbereichs-Oberflächenfläche S ändert. Der Wert der Funktion h ändert sich jedoch nicht notwendigerweise proportional relativ zu der Verbrennungsbereichs-Oberflächenfläche S. Die Abbildung der 20 kann in den Speicher 51 vorab gespeichert werden, und der Wert der Funktion h relativ zu der Verbrennungsbereichs-Oberflächenfläche S, welche in dem Vorgang des Schritts S5 erlangt wird, kann aus der Abbildung gelesen werden. Ein Erlangungsverfahren der anderen Parameter, welche anders sind als h(s) ist dasselbe wie dasjenige der ersten Ausführungsform. Wie obenstehend diskutiert ist, unterscheidet sich der NOx-Abschätzvorgang der vorliegenden Ausführungsform von demjenigen der ersten Ausführungsform nur hinsichtlich dessen, dass der Vorgang des Schritts S33 der 12 die Gleichung 29 verwendet.
  • (Gleichung 29)
    • NOx ≈ k·f(O2_ave)·g(Tave)·h(S)·Δt
  • Wie obenstehend beschrieben ist, können gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Vorteile, welche dieselben sind wie diejenigen der ersten Ausführungsform erlangt werden. Ferner kann abhängig von Fällen die Menge von erzeugtem NOx mit höherer Genauigkeit im Vergleich zu der ersten Ausführungsform abgeschätzt werden.
  • Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die obigen Ausführungsformen beschränkt und die obigen Ausführungsformen können auf verschiedenen Wegen modifiziert werden, ohne von dem Umfang und Prinzip der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. In den Ausführungsformen, welche obenstehend beschrieben sind, werden beispielsweise der Verbrennungsstartort und der Verbrennungsendort durch ein Verwenden des Äquivalenzverhältnisses φ, welches eingestellt ist, um Eins zu sein, in den Gleichungen 7 und 8 abgeschätzt. In einem Fall, in dem die Verbrennung stattfindet, wenn das Äquivalenzverhältnis φ anders als Eins ist, kann das Äquivalenzverhältnis φ ein Wert anders als Eins sein.
  • Ferner wird in den obigen Ausführungsformen die Stärke des Gasstroms (des Wirbelstroms) mit dem SCV angepasst. Alternativ kann die Stärke des Gasstroms (des Wirbelstroms) durch einen beliebigen anderen Weg angepasst werden. Insbesondere können beispielsweise der Öffnungszeitpunkt und der Schließzeitpunkt der Einlassventile 14 und/oder der Öffnungsgrad der Einlassventile 14 unterschiedlich zwischen dem wirbelerzeugenden Anschluss 12 und dem rotationserzeugenden Anschluss 13 in den jeweiligen Zylindern 11 eingestellt werden, um die Stärke des Wirbelstroms anzupassen. Beispielsweise kann, wenn der Öffnungsgrad des Einlassventils 14 des rotationserzeugenden Anschlusses 13 von dem Öffnungsgrad des Einlassventils 14 des wirbelerzeugenden Anschlusses 12 verringert wird, die Stärke des Wirbelstroms erhöht werden. Wenn die Stärke des Wirbelstroms durch die Verwendung der Einlassventile 14 angepasst wird, können die SCVs beseitigt werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2013-160194 A [0005, 0006]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • ”Studies on the Penetration of Fuel Spray of Diesel Engine” von Yutaro WAKURI, Masaru FUJII, Tatsuo AMITANI, and Reijiro TSUNEYA, Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineering, vol. 25–156, 1959, Seite 820 [0071]

Claims (14)

  1. Verbrennungsbereichs-Abschätzvorrichtung für eine interne Kompressionsselbstzünde-Verbrennungsmaschine (10), welche einen Zylinder (11) hat, in welchen Kraftstoff von einem Injektor (16) bei einer Erzeugung eines Gasstroms in dem Zylinder (11) eingespritzt wird, um den Kraftstoff durch Selbstzündung des Kraftstoffs zu verbrennen, wobei die Verbrennungsbereichs-Abschätzvorrichtung Folgendes aufweist: ein Startzeit-Konzentrationserlangungsmittel zum Erlangen einer Startzeitkonzentration, welche eine Sauerstoffkonzentration in dem Zylinder (11) zu einer Zeit des Startens der Verbrennung des Kraftstoffs ist, welcher von dem Injektor (16) in den Zylinder (11) eingespritzt wird; ein Endzeit-Konzentrationserlangungsmittel zum Erlangen einer Endzeitkonzentration, welche eine Sauerstoffkonzentration in dem Zylinder (11) zu einer Zeit des Beendens der Verbrennung des Kraftstoffs in dem Zylinder ist; ein Startort-Abschätzmittel (S21) zum Abschätzen eines Fortbewegungsabstands des Kraftstoffs von einem Einspritzloch (161) des Injektors (16) zu einem Ort, an welchem eine Äquivalenzverhältnis ein vorbestimmter Wert wird, während die Sauerstoffkonzentration in dem Zylinder (11) die Startkonzentration ist, wobei das Startort-Abschätzmittel (S21) den Fortbewegungsabstand des Kraftstoffs als einen Verbrennungsstartort abschätzt; ein Endort-Abschätzmittel (S22) zum Abschätzen eines Fortbewegungsabstands des Kraftstoffs von dem Einspritzloch (161) des Injektors (16) zu einem Ort, an welchem das Äquivalenzverhältnis der vorbestimmte Wert wird, während die Sauerstoffkonzentration im Zylinder (11) die Endzeitkonzentration ist, wobei das Endort-Abschätzmittel (S22) den Fortbewegungsabstand des Kraftstoffs als einen Verbrennungsendort abschätzt; ein Index-Erlangungsmittel zum Erlangen eines Index, welcher eine Stärke des Gasstroms anzeigt, welcher in dem Zylinder (11) erzeugt wird; und ein Verbrennungsbereich-Abschätzmittel (S23, S24) zum Abschätzen eines Verbrennungsbereichs des Kraftstoffs basiert auf dem Verbrennungsstartort, dem Verbrennungsendort und dem Index.
  2. Verbrennungsbereichs-Abschätzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Startort-Abschätzmittel (S21) den Verbrennungsstartort basierend auf der folgenden Gleichung abschätzt, während φ der folgenden Gleichung das Äquivalenzverhältnis ist und eingestellt ist, um der vorbestimmte Wert zu sein:
    Figure DE102016104240A1_0026
    wobei xs der Verbrennungsstartort ist, ρf eine Kraftstoffdichte ist, ρa eine Gasdichte in dem Zylinder ist, d ein Durchmesser des Einspritzlochs ist, Lth ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, Θ ein Sprühwinkel des Kraftstoffs ist, und O2_in die Sauerstoffkonzentration in dem Zylinder zu der Zeit des Startens der Verbrennung ist.
  3. Verbrennungsbereichs-Abschätzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Startzeit-Konzentrationserlangungsmittel eine Einlassluftsauerstoffkonzentration, welche eine Sauerstoffkonzentration des Gases, welches in den Zylinder (11) gesogen wird, als die Startzeitkonzentration erlangt.
  4. Verbrennungsbereichs-Abschätzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Endortabschätzmittel (S22) den Verbrennungsendort basierend auf der folgenden Gleichung abschätzt, während φ der folgenden Gleichung eingestellt ist, um der vorbestimmte Wert zu sein:
    Figure DE102016104240A1_0027
    wobei xe der Verbrennungsendort ist, ρf eine Kraftstoffdichte ist, ρa eine Gasdichte in dem Zylinder ist, d ein Durchmesser des Einspritzlochs ist, Lth ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, Θ ein Sprühwinkel des Kraftstoffs ist, φ das Äquivalenzverhältnis ist, und O2_ex die Sauerstoffkonzentration in dem Zylinder zu der Zeit des Beendens der Verbrennung ist.
  5. Verbrennungsbereichs-Abschätzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Endzeit-Konzentrationserlangungsmittel eine Abgassauerstoffkonzentration, welche eine Sauerstoffkonzentration des Gases ist, welches von dem Zylinder (11) abgeführt wird, als die Endzeitkonzentration erlangt.
  6. Verbrennungsbereichs-Abschätzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der vorbestimmte Wert 1 ist.
  7. Verbrennungsbereichs-Abschätzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Verbrennungsbereichs-Abschätzmittel (S23) ein Volumen eines Bereichs, welcher zwischen dem Verbrennungsstartort und dem Verbrennungsendort ist, als den Verbrennungsbereich abschätzt.
  8. Verbrennungsbereichs-Abschätzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Verbrennungsbereichs-Abschätzmittel (S24) eine Oberflächenfläche eines Bereichs, welcher zwischen dem Verbrennungsstartort und dem Verbrennungsendort ist, als den Verbrennungsbereich abschätzt.
  9. Verbrennungsbereichs-Abschätzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Verbrennungsbereichs-Abschätzmittel (S23, S24) Folgendes aufweist: ein erstes Abschätzmittel zum Abschätzen eines ersten Verbrennungsbereichs, welcher ein Verbrennungsbereich in einem Fall der Abwesenheit des Gasstroms in dem Zylinder (11) ist, basierend auf dem Verbrennungsstartort und dem Verbrennungsendort; und ein zweites Abschätzmittel zum Abschätzen eines zweiten Verbrennungsbereichs, welcher ein Verbrennungsbereich in einem Fall der Anwesenheit des Gasstroms in dem Zylinder (11) ist, basierend auf dem Index und dem ersten Verbrennungsbereich.
  10. Verbrennungsbereichs-Abschätzvorrichtung nach Anspruch 9, wobei: die interne Kompressionsselbstzünde-Verbrennungsmaschine einen Wirbelstrom als den Gasstrom in dem Zylinder (11) erzeugt, die Verbrennungsbereichs-Abschätzvorrichtung ferner ein Zeiterlangungsmittel zum Erlangen einer Zeitdauer aufweist von einem Zeitpunkt, bei welchem der Kraftstoff von dem Einspritzloch (161) an einem Ende einer Einspritzzeitdauer des Kraftstoffs eingespritzt wird, zu einem Zeitpunkt, zu welchem der Kraftstoff, welcher von dem Einspritzloch (161) an dem Ende der Einspritzzeitdauer eingespritzt wird, den Verbrennungsendort erreicht, das Index-Erlangungsmittel eine Winkelgeschwindigkeit des Wirbelstroms, welcher in dem Zylinder (11) erzeugt wird, als den Index erlangt, und der zweite Verbrennungsbereich, welcher durch das zweite Abschätzmittel abgeschätzt wird, ein Bereich ist, welcher durch ein Vergrößern des ersten Verbrennungsbereichs um einen Winkel, welcher durch ein Multiplizieren der Winkelgeschwindigkeit mit der Zeitperiode erlangt wird, erlangt wird.
  11. NOx-Erzeugungsmengen-Abschätzvorrichtung, die Folgendes aufweist: die Verbrennungsbereichs-Abschätzvorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 10; und ein NOx-Abschätzmittel (S33) zum Abschätzen einer Menge von erzeugtem NOx basierend auf dem Verbrennungsbereich, welcher durch das Verbrennungsbereichs-Abschätzmittel (S23, S24) abgeschätzt wird.
  12. NOx-Erzeugungsmengen-Abschätzvorrichtung nach Anspruch 11, ferner aufweisend ein erstes Erlangungsmittel (S31) zum Erlangen einer durchschnittlichen Sauerstoffkonzentration, welche ein Durchschnittswert von Sauerstoffkonzentrationen in dem Zylinder (11) während einer Verbrennungszeitdauer des Kraftstoffs ist, wobei das Nox-Abschätzmittel (S33) die Menge von erzeugtem NOx abschätzt derart, dass wenn die durchschnittliche Sauerstoffkonzentration erhöht wird, die Menge von erzeugtem NOx, welche durch das Nox-Abschätzmittel (S33) abgeschätzt wird, erhöht wird.
  13. NOx-Erzeugungsmengen-Abschätzvorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, ferner aufweisend ein zweites Erlangungsmittel (S32) zum Erlangen einer durchschnittlichen In-Zylinder-Temperatur, welche ein Durchschnittswert von Temperaturen in dem Zylinder (11) während einer Verbrennungszeitdauer des Kraftstoffs ist, wobei das Nox-Abschätzmittel (S33) die Menge von erzeugtem NOx abschätzt derart, dass wenn die durchschnittliche In-Zylinder-Temperatur erhöht wird, die Menge von erzeugtem NOx, welche durch das NOx-Abschätzmittel (S33) abgeschätzt wird, erhöht wird.
  14. Gasstromsteuervorrichtung, die Folgendes aufweist: die NOx-Erzeugungsmengen-Abschätzvorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 13; und ein Gasstrom-Anpassungsmittel (S7 bis S10) zum Verringern einer Stärke des Gasstroms in dem Zylinder (11), wenn die Menge von erzeugtem NOx, welche durch das Nox-Abschätzmittel (S33) abgeschätzt wird, größer ist als ein Zielwert, und das Gasstrom-Anpassungsmittel (S7 bis S10) ebenso zum Erhöhen oder Aufrechterhalten der Stärke des Gasstroms in dem Zylinder (11) ist, wenn die Menge von erzeugtem NOx, welche durch das NOx-Abschätzmittel (S33) abgeschätzt wird, gleich oder kleiner als der Zielwert ist.
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