DE102016124190A1

DE102016124190A1 - Vorrichtung zum Voraussagen des Drucks eines Dieselmotors und Druckvorhersageverfahren, welches diese Vorrichtung verwendet

Info

Publication number: DE102016124190A1
Application number: DE102016124190.3A
Authority: DE
Inventors: Kyoungchan Han; Jun Yu; Kyoung Min Lee; Kyoungdoug Min; Seungha LEE; Youngbok Lee
Original assignee: Hyundai Motor Co; Seoul National University R&DB Foundation
Current assignee: Hyundai Motor Co; SNU R&DB Foundation
Priority date: 2016-07-19
Filing date: 2016-12-13
Publication date: 2018-01-25
Also published as: US20180023505A1; KR101807056B1; CN107630752A; US10184418B2; CN107630752B

Abstract

Vorrichtung zum Vorhersagen des Drucks eines Dieselmotors und Druckvorhersageverfahren, welches diese verwendet, wobei das Verfahren aufweist: Vorhersagen eines Voreinspritzungs-Verbrennungsdrucks durch Voreinspritzung (S104), Vorhersagen einer Haupteinspritzungsdauer der Haupteinspritzung (S108) und Vorhersagen eines Haupteinspritzungs-Verbrennungsdrucks nach der Haupteinspritzung durch Verwenden des Voreinspritzungsverbrennungsdrucks und der Hauptverbrennungsdauer (S110).

Description

Querverweis zu bezogener Anwendung
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der koreanischen Patentanmeldung 10-2016-0091357 , die am 19. Juli 2016 eingereicht wurde und deren gesamter Inhalt durch diese Bezugnahme für alle Zwecke hierin mitaufgenommen ist.
Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Vorhersagen eines (Zylinder-)Drucks eines Dieselmotors, und ein Druckvorhersageverfahren, welches diese Vorrichtung verwendet.
Beschreibung bezogener Technik
Da Regelungen bezüglich der Emission von Schadstoffen von einem Fahrzeug mit Verbrennungsmotor immer schärfer werden, muss der Ausstoß von Schadstoffen so klein wie möglich gehalten werden, wenn ein Verbrennungsmotor arbeitet. Eines der Verfahren zum Reduzieren der Emission von Schadstoffen besteht darin, die Emission von Schadstoffen, welche erzeugt werden während eine Mischung aus Luft und Kraftstoff in jedem Zylinder des Verbrennungsmotors verbrannt wird, zu reduzieren.
Das andere unter den Verfahren besteht darin, ein Abgas-Nachbehandlungs-System im Verbrennungsmotor zu verwenden. Das Abgas-Nachbehandlungs-System wandelt die Schadstoffe, welche während der Verbrennung der Mischung von Luft und Kraftstoff erzeugt wurden, in harmlose (z.B. harmlosere) Stoffe in jedem Zylinder um. Für einen solchen Zweck werden Katalysatoren verwendet, welche Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoffe und Stickoxide in harmlose Stoffe umwandeln.
Um Schadkomponenten effektiv umzuwandeln durch Verwenden des Abgas-Katalysators, muss die Menge an Stickoxid, welches vom Verbrennungsmotor erzeugt wird, d. h. NOx(Stickoxide), exakt gemessen werden.
In der bezogenen Technik wird eine Abgasanalysevorrichtung oder ein Sensor zum Messen des NOx separat bereitgestellt, um den Betrag an NOx vorherzusagen. Jedoch, wenn die Abgasanalysevorrichtung oder der NOx-Messsensor separat bereitgestellt ist, sind die Kosten erhöht und Bestandteile des Verbrennungsmotorabgases verschmutzen die Abgasanalysevorrichtung oder den NOx-Sensor, und als ein Ergebnis hiervon kann der Sensor/die Analysevorrichtung seinerseits/ihrerseits Fehlfunktionen haben.
Fernen, da ein Zylinderdruck vorhergesagt wird durch Verwenden eines separaten Drucksensors in der bezogenen Technik, sind die Kosten erhöht.
Die in diesem Abschnitt Hintergrund der Erfindung offenbarten Informationen dienen nur der Erleichterung des Verständnisses des allgemeinen Hintergrunds der Erfindung und sollen nicht als Zugeständnis oder irgendeiner Form der Anregung verstanden werden, dass diese Informationen den dem Fachmann bekannten Stand der Technik darstellen.
Erläuterung der Erfindung
Diverse Aspekte der vorliegenden Erfindung sind darauf gerichtet, eine Vorrichtung zum Vorhersagen eines Drucks eines Dieselmotors sowie ein Druckvorhersageverfahren, welches diese Vorrichtung verwendet zu schaffen, welche einen Zylinderdruck des Dieselmotors ohne einen (separaten) Drucksensor vorhersagen können.
Zahlreiche Aspekte der vorliegenden Erfindung sind darauf gerichtet, ein Verfahren zum Vorhersagen eines Zylinderdrucks eines Dieselmotors mittels einer Druckvorhersagevorrichtung bereit zu stellen, aufweisend: Vorhersagen eines Voreinspritzungsverbrennungsdrucks durch Voreinspritzung, Vorhersagen einer Hauptverbrennungsdauer der Haupteinspritzung und Vorhersagen eines Hauptverbrennungsdrucks nach der Haupteinspritzung durch Verwenden des Voreinspritzungsverbrennungsdrucks und der Hauptverbrennungsdauer.
Das Vorhersagen der Hauptverbrennungsdauer kann aufweisen: Vorhersagen einer Zündungsverzögerungszeit ausgehend von einem Zündungszeitpunkt der Haupteinspritzung bis zu einer Verbrennungsstartzeit (Verbrennungsstartzeitpunkt), und Ermitteln der Hauptverbrennungsdauer aus der Verbrennungsstartzeit bis zu einer Verbrennungsendzeit (Verbrennungsendzeitpunkt) der Haupteinspritzung.
Das Vorhersagen des Haupteinspritzungsverbrennungsdrucks kann aufweisen: Vorhersagen eines Hauptverbrennungsstartdrucks zur Verbrennungsstartzeit durch Verwenden des Voreinspritzungsverbrennungsdrucks und der Zündungsverzögerungszeit.
Das Vorhersagen des Haupteinspritzungsverbrennungsdrucks kann ferner aufweisen: Ermitteln des Haupteinspritzungsverbrennungsdrucks nach der Haupteinspritzung durch Verwenden einer Wiebe-Funktion und Ermitteln eines Maximalverbrennungsdrucks der Haupteinspritzung zur Verbrennungsendzeit.
Das Vorhersagen des Voreinspritzungsverbrennungsdrucks kann aufweisen: Vorhersagen eines Drucks vor der Voreinspritzung durch Verwenden einer Motorantriebsvariablen (z.B. eines Motorantriebsparameters) und Ermitteln des Voreinspritzungsverbrennungsdrucks durch Verwenden des Drucks vor der Voreinspritzung und der Wiebe-Funktion.
Beim Vorhersagen des Drucks vor der Voreinspritzung kann ein Spezifische-Wärme-Verhältnis, welches in Abhängigkeit von einem Motorantriebszustand variiert, vorhergesagt werden durch Verwenden der Motorantriebsvariablen, und der Druck vor der Voreinspritzung kann ermittelt werden durch Verwenden des vorhergesagten Spezifische-Wärme-Verhältnis.
Die Motorantriebsvariable kann aufweisen: wenigstens eines von einem Ladedruck, einer Einlasskrümmertemperatur, einem EGR(Abgasrückführungs)-Parameter, einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis (AF), einem Gesamtkraftstoffbetrag, einem Voreinspritzungskraftstoffbetrag, einer Voreinspritzungszeit (einem Voreinspritzungszeitpunkt), einer Voreinspritzungsdauer, einer Haupteinspritzungszeit (einem Haupteinspritzungszeitpunkt) und einem Verwirbelungsverhältnis.
Das Verfahren kann ferner aufweisen: Steuern wenigstens eines von der Motorantriebsvariablen durch Verwenden des Haupteinspritzungsverbrennungsdrucks bei der Haupteinspritzung.
Diverse Aspekte der vorliegen Erfindung sind darauf gerichtet eine Vorrichtung zum Vorhersagen eines Drucks eines Dieselmotors bereitzustellen, aufweisend: eine Antriebsvariablensammelvorrichtung, welche Motorantriebsvariablen (z.B. Motorantriebsparameter) des Dieselmotors sammelt (z.B. erfasst), eine Druckvorhersagevorrichtung, welche einen Druck vor einer Voreinspritzung vorhersagt durch Verwenden der Motorantriebsvariablen und Vorhersagen eines Voreinspritzungsverbrennungsdrucks durch die Voreinspritzung und eines Haupteinspritzungsverbrennungsdrucks durch die Haupteinspritzung, und eine Steuervorrichtung, von welcher der Haupteinspritzungsverbrennungsdruck nach der Haupteinspritzung gesteuert wird, um vorhergesagt zu werden durch Vorhersagen einer Hauptverbrennungsdauer der Haupteinspritzung.
Die Motorantriebsvariable kann aufweisen: wenigstens eines von einem Ladedruck, einer Einlasskrümmertemperatur, einem EGR(Abgasrückführungs)-Parameter, einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis (AF), einem Gesamtkraftstoffbetrag, einem Voreinspritzungskraftstoffbetrag, einer Voreinspritzungszeit (Voreinspritzungszeitpunkt), einer Voreinspritzungsdauer, einer Haupteinspritzungszeit (Haupteinspritzungszeitpunkt) und einem Verwirbelungsverhältnis.
Die Steuervorrichtung kann wenigstens eine von den Motorantriebsvariablen steuern durch Verwenden des Haupteinspritzungsverbrennungsdrucks.
Die Steuervorrichtung kann aufweisen: eine Zündungs-Verzögerungs-Zeitvorhersage-Vorrichtung, welche eine Zündungsverzögerungszeit (Zündungsverzögerungszeitspanne) vorhersagen ausgehend von einer Einspritzungszeit (Einspritzungszeitpunkt) der Haupteinspritzung bis zu einer Verbrennungsstartzeit (Verbrennungsstarzeitunkt).
Die Steuervorrichtung kann ferner aufweisen: eine Verbrennungsdauervorhersagevorrichtung, welche eine Hauptverbrennungsdauer vorhersagt ausgehend von der Verbrennungsstartzeit bis zu einer Verbrennungsendzeit (Verbrennungsendzeitpunkt) der Haupteinspritzung.
Die Druckvorhersagevorrichtung kann aufweisen: eine Voreinspritzungsverbrennungsdruck-Vorhersagevorrichtung, welche den Voreinspritzungsverbrennungsdruck vorhersagt durch Verwenden eines Drucks vor der Voreinspritzung, und einer Haupteinspritzungsverbrennungsdruck-Vorhersagevorrichtung, welche einen Haupteinspritzungsverbrennungsdruck durch die Haupteinspritzung (verursacht) vorhersagt.
Die Voreinspritzungsverbrennungsdruck-Vorhersagevorrichtung kann ein Spezifische-Wärme-Verhältnis, welches in Abhängigkeit von einem Motorantriebszustand variiert, vorhersagen durch Verwenden der Motorantriebsvariablen (des Motorantriebsparameters), und kann den Druck vor der Voreinspritzung ermitteln durch Verwenden des vorhergesagten Spezifische-Wärme-Verhältnisses.
Die Haupteinspritzungsverbrennungsdruck-Vorhersagevorrichtung kann einen Hauptverbrennungsstartdruck zur Verbrennungsstartzeit ermitteln durch Verwenden des Voreinspritzungsverbrennungsdrucks und der Zündungsverzögerungszeit.
Die Haupteinspritzungsverbrennungsdruck-Vorhersagevorrichtung kann ermitteln: einen Maximalverbrennungsdruck der Haupteinspritzung zur Verbrennungsendzeit durch Verwenden einer Wiebe-Funktion.
Gemäß der exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Zylinderdruck vor einer Voreinspritzung vorhergesagt durch Verwenden eines Spezifische-Wärme-Verhältnisses, welches gemäß einer Motorantriebsbedingung (z.B. Motorbetriebsbedingung) variiert, und der Zylinderdruck durch die Voreinspritzung und die Haupteinspritzung wird vorhergesagt durch Verwenden einer Wiebe-Funktion, um eine Umgebung bereitzustellen, mittels welcher der Zylinderdruck eines Dieselmotors in Echtzeit vorhergesagt werden kann, ohne dass es eines separaten Sensors benötigt.
Die Vorrichtungen und Verfahren der vorliegenden Erfindung haben weitere Merkmale und Vorteile, welche aus den begleitenden Zeichnungen, die hierin miteingeschlossen sind, und der nachfolgenden Detailbeschreibung weiter im Detail ersichtlich werden, welche zusammen dazu dienen, bestimmte Prinzipien der vorliegenden Erfindung zu erläutern.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Diagramm, welches schematisch eine Struktur einer Vorrichtung zum Vorhersagen eines Drucks eines Dieselmotors gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
2 ist ein Schaubild, welches einen Zylinderdruck zeigt, der für die Voreinspritzung und die Haupteinspritzung vorhergesagt ist, gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der Erfindung.
3 ist ein Diagramm, welches ein Kraftstoffeinspritzbeispiel eines Dieselmotors gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
4 ist ein Flussablaufdiagramm, welches schematisch einen Prozess des Vorhersagens eines Zylinderdrucks durch eine Vorrichtung zum Vorhersagen eines Drucks eines Dieselmotors gemäß einer anderen exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch darstellt.
5 ist ein Graph, welcher einen Zylinderdruck zeigt, der vorhergesagt ist durch Verwenden eines variablen Spezifische-Wärme-Verhältnisses während eines Verdichtungsprozesses vor einer Voreinspritzung gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6 ist ein Graph zum Vorhersagen eines Zylinderdrucks durch die Voreinspritzung durch Verwenden einer Wiebe-Funktion gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
7 ist ein Graph zum Vorhersagen eines Zylinderdrucks durch Haupteinspritzung durch Verwenden der Wiebe-Funktion gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Es ist zu verstehen, dass die angehängten Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabsgetreu sind und daher eine etwas vereinfachte Darstellung der diversen Merkmale, welche für die Grundprinzipien der Erfindung illustrativ sind. Die spezifischen Gestaltungsmerkmale der vorliegenden Erfindung, wie hierin offenbart, einschließlich z. B. spezifischer Dimensionen, Orientierungen, Positionierungen und Gestaltungen, werden sich zumindest teilweise durch die besonders vorgesehene Anwendung und die Verwendungsumgebung bestimmen.
In den Figuren sind für gleiche oder wesensgleiche Teile der vorliegenden Erfindung jeweils die gleichen Bezugszeichen verwendet.
Detailbeschreibung
Es wird nun im Detail Bezug genommen auf diverse Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, von welcher Beispiele in den begleitenden Zeichnungen dargestellt und nachfolgend beschrieben sind. Obwohl die Erfindung in Verbindung mit exemplarischen Ausführungsformen beschrieben wird, ist zu verstehen, dass die vorliegende Beschreibung nicht vorgesehen ist, um die Erfindung auf diese exemplarischen Ausführungsformen zu beschränken. Im Gegenteil ist die Erfindung gedacht, nicht nur die exemplarischen Ausführungsformen abzudecken, sondern auch diverse Alternativen, Modifikationen, Abwandlungen und andere Ausführungsformen, welche innerhalb des Umfangs wie durch die angehängten Ansprüche definiert liegen.
Über die gesamte Beschreibung hinweg, wenn nicht explizit anders beschrieben, bedeutet das Wort „aufweisen“ und Variationen davon, wie z. B. „weist auf“ oder „aufweisend“, dass die damit in Verbindung stehenden Elemente vorhanden sind, dass aber nicht das Vorhandensein von anderen Elementen dadurch ausgeschlossen ist.
Die Ausdrücke „Fahrzeug“, „Auto“, „Fahrzeug-“ und andere ähnliche Ausdrücke, wie in der vorliegenden Beschreibung verwendet, umfassen Kraftfahrzeuge, einschließlich Sportnutzfahrzeuge (SUV), Busse, Lastkraftwagen und diverse Nutzfahrzeuge, Wasserfahrzeuge einschließlich diverser Typen von Booten und Schiffen, Luftfahrzeuge und schließen auch ein Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Plug-In-Hybrid-Elektrofahrzeuge, wasserstoffgetriebene Fahrzeuge und andere Alternativkraftstoff-Fahrzeuge (z. B. angetrieben durch Kraftstoffe, die von anderen Ressourcen als Erdöl herrühren).
Ferner können einige Verfahren durch wenigstens eine Steuervorrichtung ausgeführt werden. Eine Steuervorrichtung kann implementiert sein als Hardware-Vorrichtung, einschließlich eines Speichers und eines Prozessors, der eingerichtet ist, um einen oder mehrere Schritte durchzuführen, die in einer algorithmischen Struktur analysiert sind. Der Speicher ist eingerichtet, um algorithmische Schritte zu speichern, und der Prozessor ist eingerichtet um insbesondere die algorithmischen Schritte durchzuführen, um einen oder mehrere der hierin beschriebenen Prozesse durchzuführen.
Ferner kann die Steuerlogik der vorliegenden Erfindung implementiert sein durch ein Medium, welches nicht temporär ist und welches auf einem computerlesbaren Mittel computerlesbar ist, einschließend ausführbare Programmbefehle, die von dem Prozessor durchführbar sind, die Steuervorrichtung oder eine dazu ähnliche Vorrichtung. Beispiele von computerlesbaren Mitteln sind z. B., ohne darauf eingeschränkt zu sein, ein ROM, ein RAM, ein CD-ROM, ein Magnetband, eine Floppy-Disk, ein Flashdrive, eine Smartcard und eine optische Datenspeichervorrichtung. Ein computerlesbares reproduzierendes Medium kann gespeichert sein und ausgeführt sein, während es auf ein Computersystem verteilt ist, welches durch ein Netzwerk verbunden ist, wie z. B. bei einem Verteilungsverfahren durch einen telematischen Server oder durch ein Controller Area Network (CAN).
Nachfolgend wird eine Vorrichtung zum Vorhersagen eines Drucks eines Dieselmotors und ein Druckvorhersageverfahren, welches die Vorrichtung verwendet, gemäß exemplarischen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail mit Bezug auf die 1 bis 7 beschrieben.
1 ist ein Diagramm, welches schematisch die Struktur einer Vorrichtung zum Vorhersagen eines Drucks (im Zylinder) eines Dieselmotors gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. In diesem Fall ist nur eine schematische Konfiguration der Vorrichtung zum Vorhersagen eines Drucks eines Dieselmotors dargestellt, welcher erforderlich ist für eine Beschreibung der exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und die Vorrichtung zum Vorhersagen eines Drucks eines Dieselmotors ist auf diese Konfiguration nicht eingeschränkt.
Mit Bezug auf 1 weist eine Vorrichtung 100 zum Vorhersagen eines Drucks eines Dieselmotors gemäß diverser exemplarischer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung auf: eine Antriebsvariable-Sammelvorrichtung (Antriebsparametersammelvorrichtung) 110, eine Druckvorhersagevorrichtung 120 und eine Steuervorrichtung 130 gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die Antriebsvariable-Sammelvorrichtung 110 sammelt Motorantriebsvariablen (Motorantriebsparameter) des Dieselmotors und stellt die gesammelten Motorantriebsvariable-Informationen der Steuervorrichtung 130 bereit/zur Verfügung. Die Motorantriebsvariable weist auf: wenigstens eines von einem Ladedruck, einer Einlasskrümmer-Temperatur, eines EGR(Abgasrückführungs)-Parameters, eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (AF), eines Gesamtkraftstoffbetrags, eines Voreinspritzungskraftstoffbetrags, einer Voreinspritzungszeit (Voreinspritzungszeitpunkt), einer Voreinspritzungsdauer, Haupteinspritzungszeit (Haupteinspritzungszeitpunkt) und eines Wirbelverhältnisses.
Die Druckvorhersagevorrichtung 120 sagt einen Druck vor einer Voreinspritzung vorher/voraus durch Verwenden der Motorantriebsvariablen. Ferner sagt die Druckvorhersagevorrichtung 120 einen Voreinspritzungs-Verbrennungsdruck durch die Voreinspritzung und einen Haupteinspritzungsruck durch die Haupteinspritzung vorher.
Die Druckvorhersagevorrichtung 120 weist auf: eine Voreinspritzungsdruck-Vorhersagevorrichtung 122 und eine Haupteinspritzungsdruck-Vorhersagevorrichtung 124 gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die Voreinspritzungsdruck-Vorhersagevorrichtung 122 sagt den Voreinspritzungsverbrennungsdruck vorher durch Verwenden des Drucks vor der Voreinspritzung. In dem vorliegenden Fall kann die Voreinspritzungsdruck-Vorhersagevorrichtung 122 das Spezifische-Wärme-Verhältnis vorhersagen, welches in Abhängigkeit von einem Motorantriebszustand variiert, durch Verwenden der Motorantriebsvariablen, und kann den Druck vor der Voreinspritzung ermitteln durch Verwenden des vorhergesagten Spezifische-Wärme-Verhältnisses.
Ferner sagt die Haupteinspritzungsdruck-Vorhersagevorrichtung 124 den Haupteinspritzungsverbrennungsdruck durch die Haupteinspritzung vorher durch Verwenden des Voreinspritzungsverbrennungsdrucks.
Die Steuervorrichtung 130 steuert den Druck vor der Voreinspritzung, den Voreinspritzungsverbrennungsdruck und den Haupteinspritzungsverbrennungsdruck, um vorhergesagt zu werden. Im vorliegenden Fall kann die Steuervorrichtung 130 den Haupteinspritzungsverbrennungsdruck nach der Haupteinspritzung steuern, um vorhergesagt zu werden durch Vorhersagen einer Hauptverbrennungsdauer der Haupteinspritzung.
Die Steuervorrichtung 130 steuert die Motorantriebsvariable durch Verwenden des Haupteinspritzungsverbrennungsdrucks durch die Haupteinspritzung. Die Steuervorrichtung 130 kann wenigstens eines von dem Ladedruck, der Einlasskrümmer-Temperatur, des EGR-Parameters, des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (AF), des Gesamtkraftstoffbetrags, des Voreinspritzungskraftstoffbetrags, der Voreinspritzungszeit, der Voreinspritzungsdauer, der Haupteinspritzungszeit und des Verwirbelungsverhältnisses steuern durch Verwenden des Haupteinspritzungsverbrennungsdrucks.
Die Steuervorrichtung 130 weist auf: eine Zündungsverzögerungszeit-Vorhersagevorrichtung 132 und eine Verbrennungsdauer-Vorhersagevorrichtung 124 gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die Zündungsverzögerungszeit-Vorhersagevorrichtung 132 sagt eine Zündungsverzögerungszeit (Zündungsverzögerungszeitspanne) von einer Einspritzzeit der Haupteinspritzung aus bis zu einer Verbrennungsstartzeit.
Die Verbrennungsdauer-Vorhersagevorrichtung 124 sagt die Hauptverbrennungsdauer von einer Verbrennungsstartzeit aus, bis zu einer Verbrennungsendzeit der Haupteinspritzung vorher.
Ferner kann die Haupteinspritzungsdruck-Vorhersagevorrichtung 124 einen Haupteinspritzungsstartdruck zur Einspritzstartzeit der Haupteinspritzung ermitteln durch Verwenden des Voreinspritzungsverbrennungsrucks und der Zündungsverzögerungszeit der Haupteinspritzung. Ferner kann die Haupteinspritzungsdruck-Vorhersagevorrichtung 124 einen Maximalverbrennungsdruck der Haupteinspritzung zur Verbrennungsendzeit berechnen durch Verwenden einer Wiebe-Funktion.
Zu solch einem Zweck kann die Steuervorrichtung 130 implementiert sein als einer oder mehr Prozessoren, welche durch ein gesetztes Programm arbeiten, und das gesetzte Programm kann programmiert sein, um jeweilige Schritte eines Druckvorhersageverfahrens gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durchzuführen.
2 ist ein Schaubild, welches einen Zylinderdruck darstellt, der für die Voreinspritzung und die Haupteinspritzung vorhergesagt ist, gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Mit Bezug auf 2 sagt die Vorrichtung 100 zum Vorhersagen eines Drucks eines Dieselmotors gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung den Zylinderdruck während des Verdichtungsprozesses vor der Voreinspritzung vorher durch Verwenden des variablen Spezifische-Wärme-Verhältnisses, welches in Abhängigkeit von der Motorantriebsvariablen variiert.
Ferner sagt die Vorrichtung 100 zum Vorhersagen eines Drucks eines Dieselmotors gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung den Voreinspritzungsverbrennungsdruck nach der Voreinspritzung P vorher durch Verwenden der Wiebe-Funktion.
Ferner sagt die Vorrichtung 100 zum Vorhersagen eines Drucks eines Dieselmotors gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Zündungsverzögerungszeit D von der Einspritzzeit (dem Einspritzzeitpunkt) M der Haupteinspritzung bis zu der Verbrennungsstartzeit (Verbrennungsstartzeitpunkt) A vorher und ermittelt die Hauptverbrennungsdauer D von der Verbrennungsstartzeit A aus bis zu der Verbrennungsendzeit B der Haupteinspritzung.
Ferner sagt die Vorrichtung 100 zum Vorhersagen eines Drucks eines Dieselmotors gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung den Haupteinspritzungsverbrennungsdruck während der Haupteinspritzungsdauer D vorher durch Verwenden der Wiebe-Funktion. Im vorliegenden Fall kann die Vorrichtung 100 zum Vorhersagen eines Druck eines Dieselmotors gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen Hauptverbrennungsstartdruck P_SOC zur Verbrennungsstartzeit A vorhersagen durch Verwenden des Voreinspritzungsverbrennungsdrucks und der Zündverzögerungszeit ID.
Ferner kann die Vorrichtung 100 zum Vorhersagen eines Drucks eines Dieselmotors gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen maximalen Verbrennungsdruck P_MAX der Haupteinspritzung zur Verbrennungsendzeit B berechnen.
3 ist ein Diagramm, welches ein Kraftstoffeinspritzbeispiel eines Dieselmotors gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
Mit Bezug auf 3 werden bei dem Dieselmotor gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Voreinspritzungen Voreinspritzung 1 und Voreinspritzung 2 vor der Haupteinspritzung und eine Nacheinspritzung „NACH“ nach der Haupteinspritzung verwendet zum Steuern von Geräusch- und Partikel(PM)-Erzeugungsbeträgen. Die Vorrichtung 100 zum Vorhersagen eines Drucks eines Dieselmotors gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sagt den Zylinderdruck vor der Haupteinspritzung vorher durch Verwenden des variablen Spezifische-Wärme-Verhältnisses. Zusätzlich sagt die Vorrichtung 100 zum Vorhersagen eines Drucks eines Dieselmotors gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung den Zylinderdruck nach den Voreinspritzungen Voreinspritzung 1 und Voreinspritzung 2 und der Haupteinspritzung voraus durch Verwenden der Wiebe-Funktion.
4 ist ein Flussablaufdiagramm, welches schematisch einen Prozess des Vorhersagens eines Zylinderdrucks durch eine Vorrichtung zum Vorhersagen eines Drucks eines Dieselmotors gemäß einer anderen exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Ein wie nachfolgend gegebenes Flussablaufdiagramm wird beschrieben durch Verwenden der gleichen Bezugszeichen in Verbindung mit der Konfiguration von 1.
Mit Bezug auf 4 sagt die Vorrichtung 100 zum Vorhersagen eines Drucks eines Dieselmotors gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung den Dieseldruck vor der Piloteinspritzung vorher durch Verwenden der Motorantriebsvariablen (S102). Die Motorantriebsvariable umfasst wenigstens eines von dem Ladedruck, der Einlasskrümmer-Temperatur, des EGR-Parameters, des Luft-Kraftstoffverhältnisses (AV), des Gesamtkraftstoffbetrags, des Voreinspritzungsbetrags, der Voreinspritzungszeit, der Voreinspritzungsdauer, der Haupteinspritzungszeit und des Verwirbelungsverhältnisses.
5 zeigt einen Graphen, welcher einen Zylinderdruck darstellt, der vorhergesagt ist durch Verwenden eines variablen Spezifische-Wärme-Verhältnisses während eines Verdichtungsprozesses vor der Voreinspritzung gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die Vorrichtung 100 zum Vorhersagen eines Drucks eines Dieselmotors gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sagt den Druck P_pil.inj der Voreinspritzung durch die nachfolgend gegebene Gleichung 1 vorher Gleichung 1
P_boost repräsentiert den Ladedruck, V_BDC repräsentiert ein Volumen in einem unteren Totpunkt (BDC) eines Kolbens im Zylinder, und V_pil.inj repräsentiert ein Volumen im Zylinder zur Zeit, wenn die Einspritzung startet. Zusätzlich repräsentiert k das variable Spezifische-Wärme-Verhältnis, welches in Abhängigkeit von der Motorantriebsvariablen variiert.
Ferner sagt die Vorrichtung 100 zum Vorhersagen eines Drucks eines Dieselmotors gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung den Voreinspritzungsverbrennungsdruck durch die Voreinspritzung voraus (S104).
6 ist ein Graph zum Vorhersagen eines Zylinderdrucks durch Voreinspritzung durch Verwenden einer Wiebe-Funktion gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die Wiebe-Funktion ist eine Funktion, um einen Wärmeerzeugungsbetrag in Abhängigkeit von einer Verbrennungszeit des Kraftstoffes anzutreiben. Die Vorrichtung 100 zum Vorhersagen eines Drucks eines Dieselmotors gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann den Zylinderdruck vorhersagen durch Verwenden eines Differenzialwerts des Wärmeerzeugungsbetrags in Abhängigkeit von der Verbrennungszeit und den Volumendaten des Zylinders.
Ferner sagt die Vorrichtung 100 zum Vorhersagen eines Drucks eines Dieselmotors gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung den Zylinderdruck durch die Voreinspritzung vorher durch die Gleichungen 2 bis 4, die nachfolgend gegeben sind: Gleichung 2:
Gleichung 3:
Qnorm., als ein normalisierter Wert, repräsentiert den Wärmeerzeugungsbetrag bei der Verbrennungszeit, a, b und c repräsentieren Konstanten und θ repräsentiert die Verbrennungszeit. Ferner repräsentiert m_fuel einen Kraftstoffbetrag vor der Haupteinspritzung, ein Niedrigwärmewert (LHV) repräsentiert den Wärmebetrag durch den Kraftstoffbetrag und eine Wärmeabgaberate (ROHR) repräsentiert eine Wärmeerzeugungsrate.
Die Vorrichtung 100 des Vorhersagens eines Drucks eines Dieselmotors gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sagt eine Zündverzögerungszeit ID der Haupteinspritzung vorher (S106).
Im vorliegenden Falle kann die Zündverzögerungszeit ID ermittelt werden durch Funktionen einschließend einer Dichte, einer Temperatur, einer Sauerstoffkonzentration und eines Voreinspritzungskraftstoffbetrags im Zylinder durch die Gleichung 5, welche nachfolgend gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gegeben ist. Gleichung 5
Ferner ermittelt die Vorrichtung 100 zum Vorhersagen eines Drucks eines Dieselmotors gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Hauptverbrennungsdauer durch die Haupteinspritzung (S108).
Die Haupteinspritzdauer kann ermittelt werden durch Funktionen des EGR, Kraftstoffbeträge der Haupteinspritzung und der Nacheinspritzung, einen Rail-Druck (z.B. einen Common-Rail-Druck) und das Verwirbelungsverhältniss mittels der Gleichung 6, wie nachfolgend gegeben. Gleichung 6
Ferner sagt die Vorrichtung 100 zum Vorhersagen eines Drucks eines Dieselmotors gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung den Haupteinspritzdruck nach der Haupteinspritzung vorher (S110).
7 ist ein Graph zum Vorhersagen eines Zylinderdrucks durch Haupteinspritzung durch Verwenden der Wiebe-Funktion gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die Vorrichtung 100 zum Vorhersagen eines Drucks eines Dieselmotors gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sagt den Zylinderdruck die Voreinspritzung vorher durch die Gleichungen 7 bis 9, wie nachfolgend gegeben. Gleichung 7
Gleichung 8
Gleichung 9
Qnorm., als normalisierter Wert, repräsentiert den Wärmeerzeugungsbetrag zur Verbrennungszeit, a, b und c repräsentieren Konstanten und θ repräsentiert die Verbrennungszeit. Ferner repräsentiert m_fuel einen Kraftstoffbetrag vor der Haupteinspritzung, ein Niedrigwärmewert (Niedrigheizwert) (LHV) repräsentiert den Wärmebetrag durch den Kraftstoffbetrag und eine Wärmeabgaberate (ROHR) repräsentiert eine Wärmerzeugungsrate.
Wie oben beschrieben sagt die Vorrichtung zum Vorhersagen eines Drucks eines Dieselmotors gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung den Zylinderdruck vor der Voreinspritzung vorher durch Verwenden des Spezifische-Wärme-Verhältnisses, welches variiert gemäß dem Motorantriebszustand/der Motorantriebsbedingung, und sagt den Zylinderdruck durch die Voreinspritzung und die Haupteinspritzung voraus durch Verwenden der Wiebe-Funktion, um eine Umgebung bereitzustellen, welche den Zylinderdruck des Dieselmotors in Echtzeit bereitstellen kann/vorhersagen kann, ohne dass es eines separaten Drucksensors bedarf.
Die exemplarischen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, wie oben beschrieben, können durch die Vorrichtung und das Verfahren implementiert sein, und können implementiert sein durch ein Programm, welches eine Funktion korrespondierend zu einer Konfiguration der exemplarischen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung oder durch ein Aufzeichnungsmedium mit dem darauf aufgenommenen Programm realisiert.
Die vorhergehenden Beschreibungen von spezifischen exemplarischen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind zu Zwecken der Illustration und Beschreibung gemacht worden. Sie sind nicht vorgesehen, um erschöpfend zu sein, um die Erfindung auf diese präzisen Formen einzuschränken, und ersichtlich sind viele Modifikationen und Variationen im Lichte der obigen Lehren möglich. Die exemplarischen Ausführungsformen wurden gewählt und beschrieben, um bestimmte Prinzipien der Erfindung und deren praktischer Anwendung zu beschreiben und dadurch den Fachmann in die Lage zu versetzen, die Erfindung auszuführen. Es ist vorgesehen, dass der Umfang der Erfindung durch die hier angehängten Ansprüche und deren Äquivalente definiert ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

KR 10-2016-0091357 [0001]

Claims

Verfahren zum Vorhersagen eines Zylinderdrucks eines Dieselmotors durch eine Druckvorhersagevorrichtung, wobei das Verfahren aufweist: Vorhersagen eines Voreinspritzungs-Verbrennungsdrucks durch Voreinspritzung (S102), Vorhersagen einer Haupteinspritzungsdauer einer Haupteinspritzung (S108) und Vorhersagen eines Haupteinspritzungs-Verbrennungsdrucks nach der Haupteinspritzung durch Verwenden des Voreinspritzungs-Verbrennungsdrucks und der Hauptverbrennungsdauer (S110).
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Vorhersagen der Hauptverbrennungsdauer aufweist: Vorhersagen einer Zündungsverzögerungszeit von einer Einspritzungszeit der Haupteinspritzung aus bis zu einer Verbrennungsstartzeit (S106) und Ermitteln der Haupteinspritzdauer von der Verbrennungsstartzeit aus bis zu einer Verbrennungsendzeit der Haupteinspritzung (108).
Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei das Vorhersagen des Haupteinspritzungs-Verbrennungsdrucks aufweist Vorhersagen eines Hauptverbrennungsstartdrucks zur Verbrennungsstartzeit durch Verwenden des Voreinspritzungs-Verbrennungsdrucks und der Zündungsverzögerungszeit.
Verfahren gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei das Vorhersagen des Haupteinspritzungs-Verbrennungsdrucks ferner aufweist: Ermitteln des Haupteinspritzungs-Verbrennungsdrucks nach der Haupteinspritzung durch Verwenden einer Wiebe-Funktion und Ermitteln eines Maximalverbrennungsdrucks der Haupteinspritzung zur Verbrennungsendzeit.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Vorhersagen des Voreinspritzungs-Verbrennungsdrucks aufweist: Vorhersagen eines Drucks vor der Voreinspritzung durch Verwenden einer Motorantriebsvariablen und Ermitteln des Voreinspritzungs-Verbrennungsdrucks durch Verwenden des Drucks vor der Voreinspritzung und der Wiebe-Funktion.
Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei beim Vorhersagen des Drucks vor der Voreinspritzung ein Wärmeverhältnis, welches variiert in Abhängigkeit von einer Motorantriebsbedingung, vorhergesagt wird durch Verwenden der Motorantriebsvariablen und der Druck vor der Voreinspritzung vorhergesagt wird durch Verwenden des vorhergesagten Wärmeverhältnisses.
Verfahren gemäß Anspruch 5 oder 6, wobei die Motorantriebsvariable aufweist wenigstens eines von einem Ladedruck, einer Einlasskrümmertemperatur, eines EGR-Parameters, eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (AF), eines Gesamtkraftstoffbetrags, eines Voreinspritzungskraftstoffbetrags, einer Voreinspritzungszeit, einer Voreinspritzungsdauer, einer Haupteinspritzungszeit und eines Wirbelverhältnisses.
Verfahren gemäß Anspruch 6 oder 7, ferner aufweisend Steuern wenigstens einer von den Motorantriebsvariablen durch Verwenden des Haupteinspritzungsverbrennungsdrucks durch die Haupteinspritzung.
Vorrichtung zum Vorhersagen eines Drucks eines Dieselmotors, aufweisend: eine Antriebsvariablesammelvorrichtung (110), welche Motorantriebsvariablen des Dieselmotors sammelt, eine Druckvorhersagevorrichtung (120), welche einen Druck vor einer Voreinspritzung vorhersagt durch Verwenden der Motorantriebsvariablen und welche einen Voreinspritzungs-Verbrennungsdruck durch die Voreinspritzung und einen Haupteinspritzungs-Verbrennungsdruck durch die Haupteinspritzung vorhersagt, und eine Steuervorrichtung (130), welche den Haupteinspritzungs-Verbrennungsdruck nach der Haupteinspritzung steuert, um vorhergesagt zu sein durch Vorhersagen einer Hauptverbrennungsdauer der Haupteinspritzung.
Verfahren gemäß Anspruch 9, wobei die Motorantriebsvariable aufweist wenigstens eines von einem Ladedruck, einer Einlasskrümmertemperatur, eines EGR-Parameters, eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (AF), eines Gesamtkraftstoffbetrags, eines Voreinspritzungskraftstoffbetrags, einer Voreinspritzungszeit, einer Voreinspritzungsdauer, einer Haupteinspritzungszeit und eines Verwirbelungsverhältnisses.
Vorrichtung gemäß Anspruch 9 oder 10, wobei die Steuervorrichtung (130) eingerichtet ist, um wenigstens eine von den Motorantriebsvariablen zu steuern durch Verwenden des Haupteinspritzungsverbrennungsdrucks.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei die Steuervorrichtung (130) aufweist eine Zündverzögerungs-Vorhersagevorrichtung (132), welche eine Zündungsverzögerungszeit vorhersagt von einer Einspritzzeit der Haupteinspritzung ausgehend bis zu einer Verbrennungsstartzeit.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei die Steuervorrichtung (130) ferner aufweist eine Verbrennungsdauer-Vorhersagevorrichtung (134), welche die Hauptverbrennungsdauer vorhersagt von der Verbrennungsstartzeit aus bis zu einer Verbrennungsendzeit der Haupteinspritzung.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei die Druckvorhersagevorrichtung (120) aufweist: eine Voreinspritzungs-Verbrennungsdruck-Vorhersagevorrichtung (122), welche den Voreinspritzungs-Verbrennungsdruck vorhersagt durch Verwenden eines Drucks vor der Voreinspritzung, und eine Haupteinspritzungs-Verbrennungsdruck-Vorhersagevorrichtung (124), welche einen Haupteinspritzungs-Verbrennungsdruck durch die Haupteinspritzung vorhersagt.
Vorrichtung gemäß Anspruch 14, wobei die Voreinspritzungs-Verbrennungsdruck-Vorhersagevorrichtung (122) ein Wärmeverhältnis vorhersagt, welches variiert in Abhängigkeit von einem Verbrennungsmotorantriebszustand durch Verwenden der Motorantriebsvariablen und den Druck vor der Voreinspritzung ermittelt durch Verwenden des vorhergesagten Wärmeverhältnisses.
Vorrichtung gemäß Anspruch 14 oder 15, wobei die Haupteinspritzungsverbrennungsdruck-Vorhersageeinheit (124) einen Hauptverbrennungsstartdruck zur Verbrennungsstartzeit vorhersagt durch Verwenden des Voreinspritzungsverbrennungsdrucks und der Zündungsverzögerungszeit.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei die Haupteinspritzungs-Verbrennungsdruck-Vorhersageeinheit (124) einen Maximalverbrennungsdruck der Haupteinspritzung zur Verbrennungsendzeit berechnet durch Verwenden einer Wiebe-Funktion.