DE102017008024A1 - Kraftstoffeigenschaft-Bestimmungsvorrichtung, Verbrennungssteuervorrichtung für Motor, Verfahren zum Bestimmen einer Kraftstoffeigenschaft und Computerprogrammprodukt - Google Patents

Kraftstoffeigenschaft-Bestimmungsvorrichtung, Verbrennungssteuervorrichtung für Motor, Verfahren zum Bestimmen einer Kraftstoffeigenschaft und Computerprogrammprodukt Download PDF

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Abstract

Bereitgestellt wird eine Kraftstoffeigenschaft-Bestimmungsvorrichtung für einen Motor, die einen Kraftstoffeinspritzzeitpunkt verzögert und eine Kraftstoffeigenschaft basierend auf einer Verbrennungsveränderung des Motors bestimmt, die durch die Verzögerung verursacht wird. Die Vorrichtung enthält einen Prozessor, der konfiguriert ist, einen Parameter, der die Brennbarkeit betrifft, zu steuern bzw. zu regeln, um einen Verbrennungszustand zu verschlechtern, bevor der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt verzögert wird, wobei sich der Parameter von dem Kraftstoffeinspritzzeitpunkt unterscheidet.

Description

  • HINTERGRUND
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftstoffeigenschaft-Bestimmungsvorrichtung und eine Verbrennungssteuer- bzw. -regelvorrichtung für einen Motor. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Bestimmen einer Kraftstoffeigenschaft und ein Computerprogrammprodukt.
  • Während eine Kraftstoffeigenschaft die Brennbarkeit (z. B. Entzündbarkeit) von Motoren stark beeinflusst, kann die Kraftstoffeigenschaft abhängig von dem Produktionsbereich des Kraftstoffs etc. erheblich variieren. Wenn sich die Kraftstoffeigenschaft verändert, während ein Verbrennungssteuer- bzw. -regelbetrag des Motors konstant ist, verändert sich die Brennbarkeit stark. Die JP 2009-036 027 A offenbart eine Technik zum Verzögern eines Kraftstoffeinspritzzeitpunkts und Detektieren (Bestimmen) einer Cetanzahl als eine Kraftstoffeigenschaft basierend auf dem Verbrennungszustand (Fehlzündung/Zündung), wenn der verzögerte Zeitpunkt angewandt wird.
  • Wenn die Verzögerung des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts für die Kraftstoffeigenschaftsbestimmung durchgeführt wird, wenn der Verbrennungszustand (die Brennbarkeit) gut ist, ist es, da nur eine leichte Verbrennungsveränderung auftritt, schwierig, die Kraftstoffeigenschaft akkurat zu bestimmen. In einem Fall beispielsweise, wo der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt verzögert wird, wenn der Motor im Leerlauf ist, um die Kraftstoffeigenschaft zu bestimmen, ist, da sich der Verbrennungszustand während des Leerlaufs abhängig von der Umgebung etc. ändert, die Verbrennungsveränderung manchmal stark und manchmal gering, selbst bei dem gleichen Verzögerungsbetrag des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts. Dies verursacht Schwierigkeiten bei der Bestimmung der Kraftstoffeigenschaft (verschlechtert die Bestimmungsgenauigkeit). Es ist anzumerken, dass obwohl man in Betracht ziehen kann, die Bestimmung nur durchzuführen, wenn der Verbrennungszustand innerhalb eines vorgegebenen Bereichs ist, die Frequenz bzw. Häufigkeit der Bestimmung in diesem Fall abnimmt.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Die vorliegende Offenbarung wurde angesichts der oben beschriebenen Umstände geschaffen und zielt darauf ab, eine Kraftstoffeigenschaft-Bestimmungsvorrichtung für einen Motor bereitzustellen, die in der Lage ist, eine Kraftstoffeigenschaft akkurat zu bestimmen und eine Frequenz bzw. Häufigkeit der Bestimmung zu erhöhen.
  • Die vorliegende Offenbarung zielt ferner darauf ab, eine Verbrennungssteuer- bzw. -regelvorrichtung für einen Motor bereitzustellen, die eine Verbrennungssteuer- bzw. -regelung des Motors abhängig von einer Kraftstoffeigenschaft auf geeignete Weise durchführt.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird eine Kraftstoffeigenschaft-Bestimmungsvorrichtung für einen Motor bereitgestellt, wobei die Vorrichtung konfiguriert ist, einen Kraftstoffeinspritzzeitpunkt zu verzögern und eine Kraftstoffeigenschaft basierend auf einer Verbrennungsveränderung des Motors zu bestimmen, die durch die Verzögerung verursacht wird. Die Vorrichtung enthält einen Prozessor, der konfiguriert ist, einen Parameter, der die Brennbarkeit betrifft, zu steuern bzw. zu regeln, um einen Verbrennungszustand herabzusetzen bzw. zu verschlechtern, bevor der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt verzögert wird, wobei sich der Parameter von dem Kraftstoffeinspritzzeitpunkt unterscheidet.
  • Gemäß dieser Konfiguration wird der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt in einem Zustand verzögert, wo der Verbrennungszustand verschlechtert ist. Dadurch wird eine starke Verbrennungsveränderung einhergehend mit der Verzögerung verursacht, und die Kraftstoffeigenschaft wird mit hoher Präzision bestimmt. Selbst wenn der Verbrennungszustand hoch (gut) ist, wird eine Frequenz bzw. Häufigkeit der Bestimmung der Kraftstoffeigenschaft durch Verschlechtern des Verbrennungszustands erhöht.
  • Der Verbrennungszustand kann durch Erhöhen eines Abgasrückführung(EGR; Engl.: exhaust gas recirculation)-Betrags vor dem Verzögern des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts verschlechtert werden. In diesem Fall wird der Verbrennungszustand durch den einfachen Ansatz des Erhöhens eines EGR-Betrags verschlechtert (das heißt Reduzierung einer Sauerstoffkonzentration innerhalb eines Zylinders des Motors).
  • Ein Einlass- bzw. Ansaugluftdruck kann durch Verschmälern einer Öffnung eines Drosselventils vor Verzögerung des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts verringert werden. In diesem Fall wird der Verbrennungszustand durch den einfachen Ansatz des Verringerns des Einlassluftdrucks durch Verschmälern der Öffnung des Drosselventils verschlechtert.
  • Der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt kann unter einer Bedingung verzögert werden, bei welcher der Einlassluftdruck durch Steuern bzw. Regeln des Drosselventils in einen vorgegebenen Bereich gebracht wird. Diese Konfiguration ist vorteilhaft für die Bestimmung der Kraftstoffeigenschaft mit hoher Präzision, dadurch dass der Einlassluftdruck in den vorgegebenen Bereich gebracht wird, um einen stabilen Verbrennungszustand aufzuweisen, der ein verschlechterter Zustand ist.
  • Eine externe Last auf den Motor kann vor dem Verzögern des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts verringert werden. Diese Konfiguration ist vorteilhaft für die Bestimmung der Kraftstoffeigenschaft mit hoher Präzision, dadurch dass sie eine Verbrennungsveränderung basierend auf einer Veränderung der externen Last verhindert.
  • Dieser Verbrennungszustand kann verschlechtert bzw. herabgesetzt werden, nachdem der Verbrennungszustand stabil wird. Diese Konfiguration ist vorteilhaft für die Bestimmung der Kraftstoffeigenschaft mit hoher Präzision.
  • Die Kraftstoffeigenschaft kann bestimmt werden, wenn der Motor im Leerlauf ist. Diese Konfiguration ist vorteilhaft für das ausreichende Sicherstellen der Bestimmungsfrequenz bzw. -häufigkeit der Kraftstoffeigenschaft. Ferner ist diese Konfiguration vorteilhaft für die Erhöhung der Bestimmungsgenauigkeit durch Bestimmen der Kraftstoffeigenschaft in dem Leerlaufbetrieb, während dem die Motordrehzahl im Wesentlichen fix ist.
  • Die Verbrennungsveränderung kann eine Veränderung einer Motordrehzahl sein, wenn der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt verzögert wird. Diese Konfiguration ist vorteilhaft für die leichte Detektion der Verbrennungsveränderung.
  • Eine Cetanzahl kann als die Kraftstoffeigenschaft bestimmt werden. In diesem Fall wird die Cetanzahl bestimmt, die einen starken Einfluss auf die Entzündbarkeit ausübt.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird eine Verbrennungssteuer- bzw. -regelvorrichtung für einen Motor bereitgestellt, wobei die Vorrichtung konfiguriert ist, einen Kraftstoffeinspritzzeitpunkt zu verzögern, wenn eine vorgegebene Betriebsbedingung erfüllt ist, und einen Verbrennungssteuer- bzw. -regelbetrag des Motors in einem normalen Betriebszustand basierend auf einer Verbrennungsveränderung des Motors zu bestimmen, die durch die Verzögerung verursacht wird. Die Vorrichtung enthält einen Prozessor, der konfiguriert ist, einen Parameter, der die Brennbarkeit betrifft, zu steuern bzw. zu regeln, um einen Verbrennungszustand herabzusetzen bzw. zu verschlechtern, bevor der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt verzögert wird, wobei sich der Parameter von dem Kraftstoffeinspritzzeitpunkt unterscheidet. Gemäß dieser Konfiguration wird der Verbrennungssteuer- bzw. -regelbetrag abhängig von einem Unterschied bei einer Kraftstoffeigenschaft geeignet festgelegt, und sie ist zudem vorteilhaft beim Sicherstellen einer ausreichenden Frequenz bzw. Häufigkeit des Festlegens des Verbrennungssteuer- bzw. -regelbetrags.
  • Unter der gegebenen Betriebsbeding kann der Motor im Leerlauf sein. Diese Konfiguration ist vorteilhaft beim ausreichenden Sicherstellen der Frequenz bzw. Häufigkeit des Festlegens des Verbrennungssteuer- bzw. -regelbetrags. Dies ist zudem vorteilhaft für eine geeignetere Festlegung des Verbrennungssteuer- bzw. -regelbetrags, da die Festlegung auf dem Verbrennungssteuer- bzw. -regelbetrag in dem Leerlaufbetrieb basiert, während dem die Motordrehzahl im Wesentlichen fix ist.
  • Der Verbrennungssteuer- bzw. -regelbetrag des Motors kann der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt sein.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Bestimmen einer Kraftstoffeigenschaft bereitgestellt, umfassend die Schritte:
    Verzögern eines Kraftstoffeinspritzzeitpunkts eines Motors,
    Bestimmen einer Kraftstoffeigenschaft basierend auf einer Verbrennungsveränderung des Motors, die durch die Verzögerung des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts verursacht wird, und
    Steuern bzw. Regeln eines Parameters, der die Brennbarkeit betrifft, um einen Verbrennungszustand herabzusetzen bzw. zu verschlechtern, bevor der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt verzögert wird, wobei sich der Parameter von dem Kraftstoffeinspritzzeitpunkt unterscheidet.
  • Gemäß noch einem weiteren Aspekt wird ein Computerprogrammprodukt bereitgestellt, umfassend computerlesbare Instruktionen, die, auf einem geeigneten System geladen und ausgeführt, die Schritte des oben genannten Verfahrens durchführen können.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine Ansicht, die ein Beispiel eines Motors zeigt, auf den die vorliegende Offenbarung angewandt wird.
  • 2 ist ein Diagramm, das eine Beziehung einer Cetanzahl von Kraftstoff, eines Verzögerungsbetrags eines Kraftstoffeinspritzzeitpunkts und eines Verringerungsbetrags einer Motordrehzahl zeigt.
  • 3 ist ein Zeitdiagramm, das eine Beziehung zwischen einer Situation, wo der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt verzögert ist, und der Verringerung der Motordrehzahl zeigt.
  • 4 ist ein Flussdiagramm, das ein Steuerungs- bzw. Regelungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung zeigt.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORM
  • In 1 ist „1” ein Motor (Motorkörper) und in einer Ausführungsform ein Vierzylinder-Reihendieselmotor für ein Automobil. Bekanntermaßen weist der Motor 1 Zylinder 2, einen Zylinderkopf 3 und Kolben 4 auf. Eine Einlass- bzw. Ansaugöffnung 6 und eine Auslass- bzw. Abgasöffnung 7 öffnen sich zu einem Brennraum 5, der über jedem Kolben 4 gebildet ist. Die Einlassöffnung 6 wird durch ein Einlass- bzw. Ansaugventil 8 geöffnet und geschlossen, und die Auslassöffnung 7 wird durch ein Auslass bzw. Abgasventil 9 geöffnet und geschlossen. Kraftstoffinjektoren bzw. -einspritzdüsen 10 sind an dem Zylinderkopf 3 angebracht, um jeweils den Brennräumen 5 zugewandt zu sein. In dieser Ausführungsform ist die Kraftstoffeinspritzung vom Common-Rail-Typ, bei dem Kraftstoff mit extrem hohem Druck von jedem Kraftstoffinjektor 10 eingespritzt wird.
  • In einem Einlass- bzw. Ansaugtrakt 20, der mit den Einlassöffnungen 6 verbunden ist, sind ein Luftreiniger bzw. -filter 21, ein Verdichterrad 22a eines ersten Abgasturboladers 22, ein Verdichterrad 23a eines zweites Abgasturboladers 23, ein Ladeluftkühler 24, ein Drosselventil 25 und ein Ausdehnungsbehälter 26 in dieser Reihenfolge von einer stromaufwärtigen Seite aus angeordnet. Der Ausdehnungsbehälter 26 ist mit den Zylindern (den Einlassöffnungen 6 davon) jeweils durch verzweigte Einlass- bzw. Ansaugtrakte 27 verbunden.
  • Ein Einlasstrakt 20 ist mit einem Bypass-Trakt 28 versehen. Ein stromauwärtiges Ende des Bypass-Trakts 28 öffnet sich zu dem Einlassdurchgang 20 zwischen den Verdichterrädern 22a und 23a. Ein stromabwärtiges Ende des Bypass-Trakts 28 öffnet sich zu dem Einlassdurchgang 20 zwischen dem Verdichterrad 23a und dem Ladeluftkühler 24. Ein Steuer- bzw. Regelventil 29 ist in dem Bypass-Trakt 28 angeordnet.
  • In einem Auslass- bzw. Abgastrakt 30, der mit den Auslassöffnungen 7 verbunden ist, sind ein Turbinenrad 23b des zweiten Abgasturboladers 23, ein Turbinenrad 22b des ersten Abgasturboladers 22, ein Oxidations-/NOx-Katalysator 31, ein Dieselpartikelfilter (DPF) 32, ein Harnstoffkatalysator 33 und ein Ammoniakverarbeiter bzw. Slipkatalysator 34 in dieser Reihenfolge von einer stromaufwärtigen Seite aus angeordnet.
  • Der Auslasstrakt 30 weist einen Bypass-Trakt 37 und einen Wastegate-Trakt 38 auf. Ein stromauwärtiges Ende des Bypass-Trakts 37 öffnet sich zu dem Auslasstrakt 30 stromaufwärts des Turbinenrads 23b. ein stromabwärtiges Ende des Bypass-Trakts 37 öffnet sich zu dem Auslasstrakt 30 zwischen den Turbinenrädern 22b und 23b. Ein Steuer- bzw. Regelventil 35 zum Steuern bzw. Regeln einer Flussrate von Abgas ist in dem Bypass-Trakt 37 angeordnet.
  • Ein stromaufwärtiges Ende des Wastegate-Trakts 38 öffnet sich zu dem Auslasstrakt 30 zwischen den Turbinenrädern 22b und 23b. Ein stromabwärtiges Ende des Wastegate-Trakts 38 öffnet sich zu dem Auslasstrakt 30 zwischen dem Turbinenrad 22b und dem Katalysator 31. Ein Wastegate-Ventil 36 zum Steuern bzw. Regeln einer Flussrate von Abgas ist in dem Wastegate-Trakt 38 angeordnet.
  • Der Einlasstrakt 20 und der Auslasstrakt 30 sind miteinander über einen EGR-Trakt 50 verbunden. Ein stromaufwärtiges Ende des EGR-Trakts 50 öffbnet sich zu dem Auslasstrakt 30 stromaufwärts des Turbinenrads 23b. Ein stromabwärtiges Ende des EGR-Trakts 50 öffnet sich zu dem Einlasstrakt 20 zwischen dem Drosselventil 25 und dem Ausdehnungsbehälter 26.
  • Ein EGR-Kühler 51 ist mit dem EGR-Trakt 50 und einem EGR-Ventil 52 verbunden, das in dem EGR-Trakt 50 stromabwärts des EGR-Kühlers 51 angeordnet ist. Der EGR-Trakt 50 ist mit einem Bypass-Trakt 53 zum Umgehen bzw. Überbrücken des EGR-Kühlers 51 versehen. Ein stromaufwärtiges Ende des Bypass-Trakts 53 öffnet sich zu dem EGR-Trakt 50 stromaufwärts des EGR-Kühlers 51 und ein stromabwärtiges Ende davon öffnet sich zu dem EGR-Trakt 50 stromabwärts des EGR-Ventils 52. Ein Steuer- bzw. Regelventil 54 ist in dem Bypass-Trakt 53 angeordnet.
  • Der erste Abgasturbolader 22 ist größer als der zweite Abgasturbolader 23. Innerhalb eines Motorbetriebsbereichs, wo eine Motordrehzahl und eine Motorlast gering sind, wird eine Turboaufladung hauptsächlich durch den kleineren zweiten Abgasturbolader 23 durchgeführt und die Steuer- bzw. Regelventile 29 und 35 sind zu diesem Zeitpunkt geschlossen. Innerhalb eines Motorbetriebsbereichs, wo die Motorlast hoch ist, wird eine Turboaufladung hauptsächlich durch den größeren ersten Abgasturbolader 22 durchgeführt und die Steuer- bzw. Regelventile 29 und 35 sind zu diesem Zeitpunkt geöffnet. Das Wastegate-Ventil 36 wird geöffnet, wenn der Turboladedruck einen vorgegebenen oberen Grenzdruck überschreitet.
  • Ferner ist in 1 ein Controller U für den Motor 1 enthalten, der einen Prozessor 60 und einen Speicher enthalten kann, der konfiguriert ist, verschiedenen Instruktionen zu speichern. Der Prozessor 60 kann konfiguriert sein, ein Parametersteuer- bzw. -regelmodul 61 auszuführen, das ein Softwaremodul ist, das in dem Speicher gespeichert ist, um seine assoziierte bzw. verknüpfte Funktion durchzuführen.
  • Als nächstes wird eine Beziehung zwischen einer Cetanzahl als eine Kraftstoffeigenschaft, einem Verzögerungsbetrag eines Kraftstoffeinspritzzeitpunkts und einem Verringerungsbetrag der Motordrehzahl mit Bezug auf 2 beschrieben. Es ist anzumerken, dass 2 auf dem Motor 1 in einem Leerlaufbetrieb basiert.
  • Zunächst wird der Verzögerungsbetrag des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts für eine Kraftstoffeigenschaftsbestimmung wie gewünscht innerhalb eines Bereichs festgelegt, wo eine Fehlzündung des Motors 1 nicht auftritt (z. B. beträgt der Verringerungsbetrag der Motordrehzahl 12 rpm (min–1) oder weniger), aber die Verringerung der Motordrehzahl deutlich erkennbar ist (z. B. 6 rpm (min–1) oder darüber).
  • Dabei wird ein Fall beschrieben, wo die Cetanzahl als die Kraftstoffeigenschaft in zwei Stufen bzw. Stadien mit 44 CN als Schwellenwert bestimmt wird. Wenn die Cetanzahl von gegenwärtig verwendetem Kraftstoff über 44 CN beträgt, liegt durch Verzögern des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts um beispielsweise ca. 5 Grad der Verringerungsbetrag der Motordrehzahl innerhalb des vorgegebenen Bereichs (z. B. 6 rpm bis 12 rpm), und somit wird bestimmt, dass die Cetanzahl 44 CN oder niedriger ist.
  • In einem Fall jedoch, wo die Cetanzahl des gegenwärtig verwendeten Kraftstoffs ca. 41 CN beträgt, sinkt, falls der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt um ca. 5 Grad verzögert wird, die Motordrehzahl extrem stark ab, z. B. um mehrere zehn rpm (min–1), was eine Fehlzündung oder einen Motorstopp verursacht. Somit ist eine Verzögerung um ca. 5 Grad schwierig. Wenn die Cetanzahl ca. 41 CN beträgt, muss daher der Verzögerungsbetrag des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts auf einen deutlich niedrigen Wert festgelegt werden, beispielsweise ca. 2,5 Grad.
  • Es ist anzumerken, dass in der obigen Beschreibung der Fall beschrieben wird, wo die Bestimmung basierend darauf durchgeführt wird, ob die Cetanzahl größer als ca. 44 CN ist, was der Schwellenwert ist; es kann jedoch auch eine ähnliche Bestimmungsweise angewandt werden, selbst wenn beispielsweise 48 CN als Schwellenwert verwendet wird. Ferner kann die Cetanzahl basierend auf dem Verringerungsbetrag der Motordrehzahl bestimmt werden, was dem Verzögerungsbetrag des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts entspricht. In jedem Fall muss, wenn die Cetanzahl niedrig ist, der Verzögerungsbetrag des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts weniger verringert werden als wenn die Centanzahl groß ist.
  • Als nächstes werden die Steuer- bzw. Regelinhalte dieser Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung mit Bezug auf das Zeitdiagramm von 3 beschrieben. Zunächst wird die Bestimmung der Kraftstoffeigenschaft im Leerlauf und in einem Zustand durchgeführt, wo die Verbrennung ausreichend stabil ist (bis die Zeit t1 in 3 ein Vorbereitungszeitraum für die Bestimmung ist).
  • Die Steuerung bzw. Regelung ab der Zeit t1 bis zu der Zeit t2 in 3 entspricht einem frühen Stadium der Kraftstoffeigenschaftsbestimmung. Das heißt in dem frühen Stadium ist der Verzögerungsbetrag für den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt für den Fall niedrig festgelegt, wo die Cetanzahl des gegenwärtig verwendeten Kraftstoffs erheblich niedrig ist. Der Verzögerungsbetrag in dem frühen Stadium ist ein erster Festlegungsbetrag, welcher der Wert ist, der durch Dreiecks- und Kreismarkierungen in 3 angegeben ist (z. B. ca. 2,5 Grad). Mit dem niedrigen Verzögerungsbetrag in dem frühen Stadium wird bestimmt, ob der Verringerungsbetrag der Motordrehzahl über einem ersten vorgegebenen Wert liegt (z. B. 6 rpm (min–1) oder darüber). Wenn der Verringerungsbetrag der Motordrehzahl über dem ersten vorgegebenen Wert liegt, wird bestimmt, dass die Cetanzahl unter dem vorgegebenen Wert liegt, und der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt wird danach nicht verzögert. Da bestimmt wird, dass die Cetanzahl niedrig ist, wird der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt in einem Normalbetrieb vorgerückt.
  • Die geringe Verzögerung des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts in dem frühen Stadium der Bestimmung wird ab der Zeit t1 für zwei spezifische Zylinder, von denen der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt angrenzend ist, der vier Zylinder durchgeführt (im Folgenden können diese beiden Zylinder als „erster Zylinder” und „dritter Zylinder” bezeichnet werden), dann wird die Verzögerung für einen vorgegebenen Aussetzungszeitraum ausgesetzt (z. B. Zeitraum, der ca. 24 Mal einer Kraftstoffeinspritzung entspricht) und zu einer Zeit t2, die nach dem Aussetzungszeitraum liegt, wird die Verzögerung für die anderen beiden Zylinder durchgeführt (im Folgenden können diese beiden Zylinder als „zweiter Zylinder” und „vierter Zylinder” bezeichnet werden). Die Verzögerung wird ausgesetzt, um ein Problem wie eine Fehlzündung auf Grund kontinuierlicher bzw. durchgehender Verzögerung zuverlässig zu vermeiden. Ferner wird die Verzögerung in Abhängigkeit von dem Zylinder durchgeführt, um einen Unterschied in der Brennbarkeit jedes Zylinders ebenfalls zu berücksichtigen.
  • Wenn der Verringerungsbetrag der Motordrehzahl auf Grund der Verzögerung des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts in dem frühen Stadium niedrig ist (z. B. unter 6 rpm (min–1)), wird der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt zu der Zeit t3 stärker verzögert, um ein späteres Stadium der Bestimmung zu beginnen. Der Verzögerungsbetrag des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts in dem späteren Stadium der Bestimmung ist ein zweiter Festlegungsbetrag, welcher der Wert ist, der durch Dreiecks- und Kreismarkierungen in 3 angegeben ist. Der Schwellenwert für den Verringerungsbetrag der Motordrehzahl in dem späteren Stadium der Bestimmung kann gleich dem oder größer als der erste vorgegebene Wert in dem frühen Stadium der Bestimmung festgelegt werden (z. B. ca. 8 rpm (min–1)).
  • Der große Verzögerungsbetrag des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts zu dem späteren Stadium der Bestimmung wird furch den ersten und dritten Zylinder durchgeführt, dann wird die Verzögerung für einen vorgegebenen Aussetzungszeitraum (z. B. Zeitraum entsprechend ca. 24 Mal einer Kraftstoffeinspritzung) ausgesetzt und dann wird die Verzögerung für den zweiten und vierten Zylinder durchgeführt. Die Verzögerung wird ausgesetzt, um ein Problem wie eine Fehlzündung auf Grund kontinuierlicher bzw. durchgehender Verzögerung zuverlässig zu vermeiden. Ferner wird die Verzögerung in Abhängigkeit von dem Zylinder durchgeführt, um einen Unterschied in der Brennbarkeit jedes Zylinders ebenfalls zu berücksichtigen.
  • Die Anzahl an Malen, die der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt in dem späteren Stadium der Bestimmung verzögert wird, ist größer gemacht als diejenige in dem frühen Stadium der Bestimmung (in dieser Ausführungsform zwei Mal die Anzahl an Malen der Verzögerung in dem frühen Stadium der Bestimmung). Ferner ist der Bestimmungszeitraum von Beginn bis zum Ende der Verzögerung des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts länger gemacht als der Bestimmungszeitraum in dem frühen Stadium der Bestimmung. Durch Erhöhen der Anzahl an Malen der Verzögerung oder Verlängern des Bestimmungszeitraums wie oben beschrieben wird die Kraftstoffeigenschaft akkurater bestimmt.
  • Wenn der Verringerungsbetrag der Motordrehzahl über einem zweiten vorgegebenen Wert auf Grund des späteren Stadiums der Bestimmung ist, wird bestimmt, dass die Cetanzahl unter einem vorgegebenen Schwellenwert ist. Basierend auf der Bestimmung, dass die Cetanzahl niedrig ist, wird der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt in dem Normalbetrieb vorgerückt. Wenn der Verringerungsbetrag der Motordrehzahl unter dem zweiten vorgegebenen Wert ist, wird bestimmt, dass die Cetanzahl über dem vorgegebenen Schwellenwert ist. Basierend auf der Bestimmung, dass die Cetanzahl groß ist, wird der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt in dem Normalbetrieb stärker verzögert als wenn bestimmt wird, dass die Cetanzahl niedrig ist.
  • Als nächstes wird ein Steuerungs- bzw. Regelungsbeispiel dieser Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung mit Bezug auf das Flussdiagramm von 4 beschrieben. In der folgenden Beschreibung gibt „Q” einen Schritt an. Ferner sind die in 4 gezeigten Steuer- bzw. Regeldetails von dem Controller U für die Motorsteuerung bzw. -regelung, der in 1 gezeigt ist. Es ist anzumerken, dass die Eingabe/Ausgabe-Beziehung verschiedener Sensoren und Vorrichtungen zu dem Controller U bei Erläuterung des Flussdiagramms beschrieben wird.
  • Zunächst wird bei Q1 bestimmt, ob eine grundlegende Bestimmungsbedingung erfüllt ist. Diese Bestimmung dient zur Beseitigung einer harten Umweltbedingung für die Verbrennung, beispielsweise wird bestimmt, ob eine Kühlmitteltemperatur, eine Ansauglufttemperatur, ein Atmosphärendruck und eine Atmosphärentemperatur, die in den Controller U von den verschiedenen Sensoren eingegeben werden, innerhalb vorgegebener Bereiche liegen. Wenn die Bestimmung bei Q1 NEIN lautet, wird bestimmt, dass die Umgebung für die Bestimmung der Kraftstoffeigenschaft nicht geeignet ist, und der Prozess kehrt zu Q1 zurück.
  • Wenn die Bestimmung bei Q1 JA lautet, wird bei Q2 bestimmt, ob der Motor im Leerlauf ist (z. B. basierend auf der Motordrehzahl und einer Fahrzeuggeschwindigkeit, die in den Controller U eingegeben werden). Wenn die Bestimmung bei 02 NEIN lautet, kehrt der Prozess zu Q1 zurück. Wenn die Bestimmung bei Q2 JA lautet, wird bei Q3 bestimmt, ob die Verbrennung stabil ist. Bei dieser Ausführungsform ist die Bestimmung bei Q3 eine Bestimmung, ob ein Änderungsbetrag der Motordrehzahl im Leerlauf innerhalb eines vorgegebenen Bereichs ist (z. B. ca. 4 rpm (min–1) oder niedriger).
  • Wenn die Bestimmung bei Q3 NEIN ist, kehrt der Prozess zu Q1 zurück. Wenn die Bestimmung bei Q3 JA ist, wird bei Q4 eine Öffnung des EGR-Ventils 52 geregelt, so dass eine Sauerstoffkonzentration innerhalb des Zylinders ein Ziel- bzw. Sollwert (z. B. ca. 15%) wird, der niedriger ist als derjenige in dem Normalbetrieb. Für die Steuerung bzw. Regelung bei Q4 empfängt der Controller U ein Signal von einem Einlass- bzw. Ansaugluftmengensensor 41, der in dem Einlasstrakt 20 bereitgestellt ist. Es ist anzumerken, dass der Sollwert gemäß der Umwelt bzw. Umgebung verändert wird.
  • Bei Q5 wird dann der Betrieb einer Klimaanlage gestoppt, um den Betriebszustand der Klimaanlage zu fixieren. Somit wird eine Veränderung der externen Last auf den Motor durch eine Änderung des Betriebszustands der Klimaanlage verhindert.
  • Bei Q6 wird dann eine Öffnung des Drosselventils 25 geregelt, so dass ein Einlass- bzw. Ansaugrohrdruck ein Ziel- bzw. Sollwert wird, der niedriger ist als derjenige in dem Normalbetrieb. Es ist anzumerken, dass der Controller U ein Signal von einem Einlass- bzw. Ansaugluftdrucksensor (nicht dargestellt) empfängt. Der Sollwert wird gemäß der Umwelt bzw. Umgebung verändert. Dann wird bei Q7 bestimmt, ob der Einlassrohrdruck innerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt. Wenn die Bestimmung bei Q7 NEIN lautet, kehrt der Prozess zu Q6 zurück. Es ist anzumerken, dass die Prozesse bei Q4 und Q6 zum Erleichtern der Verringerung der Motordrehzahl durch Herabstufen bzw. Verschlechtern des Verbrennungszustands (Brennbarkeit) und Verzögern des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts dienen.
  • Wenn die Bestimmung bei Q7 JA lautet, werden die Bestimmung der Kraftstoffeigenschaft durch Verzögerung des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts und das Festlegen des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts (Verbrennungssteuer- bzw. -regelbetrag) für den Normalbetrieb basierend auf dem Bestimmungsergebnis durchgeführt. Das heißt, zunächst wird bei Q8 der Verzögerungsbetrag des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts auf den niedrigen ersten Festlegungsbetrag festgelegt, was dem frühen Stadium der Bestimmung entspricht. Es ist anzumerken, dass der erste Festlegungsbetrag basierend auf einem Gangbereich eines Getriebes (Übertragungswiderstand) und der Kraftstoffeinspritzmenge festgelegt (korrigiert) wird.
  • Dann wird bei Q9 bestimmt, ob der Verringerungsbetrag der Motordrehzahl über dem ersten vorgegebenen Wert ist. Wenn die Bestimmung bei Q9 JA lautet, wird bei Q12 bestimmt, dass die Kraftstoffeigenschaft schlecht bzw. unzureichend ist (die Cetanzahl liegt unter dem vorgegebenen Wert) und der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt in dem Normalbetrieb wird vorgerückt.
  • Wenn die Bestimmung bei Q9 NEIN lautet, wird das spätere Stadium der Bestimmung ab Q10 durchgeführt. Das heißt bei Q10 wird der Verzögerungsbetrag des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts auf den großen zweiten Festlegungsbetrag festgelegt. Es ist anzumerken, dass der zweite Festlegungsbetrag basierend auf dem Gangbereich des Getriebes (Übertragungswiderstand) und der Kraftstoffeinspritzmenge festgelegt (korrigiert) wird. Dann wird bei Q11 bestimmt, ob der Verringerungsbetrag der Motordrehzahl über dem zweiten vorgegebenen Wert liegt. Wenn die Bestimmung bei Q11 JA lautet, geht der Prozess zu Q12 über.
  • Wenn die Bestimmung bei Q11 NEIN lautet, wird bei Q13 bestimmt, dass die Kraftstoffeigenschaft gut ist (die Cetanzahl liegt über dem vorgegebenen Schwellenwert) und der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt in dem Normalbetrieb wird verzögert.
  • Dabei dienen die Prozesse bei Q4 und Q6 zum Erleichtern der Verringerung der Motordrehzahl durch Herabstufen des Verbrennungszustands (Brennbarkeit) und Verzögern des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts. Das heißt wenn die Sauerstoffkonzentration in dem Zylinder hoch ist oder der Einlassrohrdruck hoch ist (d. h. der Verbrennungszustand gut ist (hohe Brennbarkeit)), wird der Verringerungsbetrag der Motordrehzahl bezüglich des Verzögerungsbetrags des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts niedrig und die Bestimmungsgenauigkeit der Kraftstoffeigenschaft verschlechtert sich. Durch Verschlechtern bzw. Herabstufen des Verbrennungszustands vor der Verzögerung des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts wird der Verringerungsbetrag der Motordrehzahl bezüglich des Verzögerungsbetrags des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts erhöht (die Erhöhungsrate des Verringerungsbetrags der Motordrehzahl bezüglich der Erhöhung des Verzögerungsbetrags steigt an) und die Bestimmungsgenauigkeit der Kraftstoffeigenschaft verbessert sich. Es ist anzumerken, dass die in 3 gezeigte Eigenschaft für den Zustand ist, wo der Verbrennungszustand herabgesetzt bzw. verschlechtert ist (die Sauerstoffkonzentration beträgt ca. 15,5% und der Einlassrohrdruck beträgt ca. 85 kPa).
  • Wie oben beschrieben wird beim Bestimmen der Kraftstoffeigenschaft die Frequenz bzw. Häufigkeit der Bestimmung durch Verschlechtern bzw. Herabsetzen des Verbrennungszustands vor Durchführung der Bestimmung erhöht (es ist offensichtlich, dass die Bestimmung durchführbar ist, wenn der Verbrennungszustand schlecht ist, aber auch wenn der Verbrennungszustand gut ist, wird die Bestimmung durch Verschlechtern bzw. Herabsetzen des Verbrennungszustands ebenfalls durchführbar). Ferner wird die Bestimmungsgenauigkeit durch Bewirken einer starken Verbrennungsveränderung basierend auf dem Verzögern des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts verbessert. Es ist anzumerken, dass es schwierig ist, den Verbrennungszustand aus dem verschlechterten bzw. herabgesetzten Zustand zu verbessern, und auch eine Verbesserung des Verbrennungszustands bewirkt, dass die Verbrennungsveränderung auf Grund der Verzögerung des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts gering ist, was für die Verbesserung der Bestimmungsgenauigkeit nicht bevorzugt ist.
  • Obwohl die Ausführung oben beschrieben wurde, ist die vorliegende Offenbarung nicht auf diese Ausführungsform beschränkt, und geeignete Änderungen können innerhalb des Umfangs bzw. Schutzbereichs der Ansprüche angewandt werden. Beispiele solcher Änderungen werden als nächstes beschrieben. Die Anzahl an Zylindern des Motors 1 ist nicht begrenzt, und es können beispielsweise sechs sein. Die Anzahl an Zylindern, in denen der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt kontinuierlich bzw. durchgehend verzögert wird, kann nur ein Zylinder oder drei oder mehr Zylinder sein. Der Aussetzungszeitraum von der vorherigen zu der nächsten Verzögerung des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts kann geeignet festgelegt werden, oder er kann weggelassen werden. Als Verbrennungssteuer- bzw. -regelbetrag, der gemäß der Kraftstoffeigenschaft geändert wird, ohne Begrenzung auf den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt, kann ein geeigneter Parameter betreffend die Brennbarkeit, wie ein EGR-Betrag ausgewählt werden. Für die Verbrennungsveränderung bei Verzögerung des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts, ohne diese auf den Verringerungsbetrag der Motordrehzahl zu begrenzen, kann ein geeigneter Parameter, wie eine Winkelgeschwindigkeitsveränderung der Motordrehzahl, Verbrennungsdruck, Verbrennungstemperatur, Abgastemperatur, Abgasdruck etc. ausgewählt werden. Die Anwendung der vorliegenden Offenbarung ist nicht auf den Dieselmotor beschränkt, sondern gilt gleichermaßen auch für Benzinmotoren. In diesem Fall können beispielsweise die Kraftstoffeigenschaft eine Oktanzahl und der Verbrennungssteuer- bzw. -regelbetrag ein Zündzeitpunkt sein. Wenn die Bestimmung bei Q11 in 1 JA lautet, kann ohne Fortfahren zu Q12 in einem weiteren Schritt (Prozess) bestimmt werden, dass die Kraftstoffeigenschaft intermediär ist, und der Verbrennungssteuer- bzw. -regelbetrag kann basierend auf diesem Bestimmungsergebnis bestimmt werden (das Bestimmungsergebnis der Kraftstoffeigenschaft gibt eine Klasse bzw. einen Grad zwischen dem Bestimmungsergebnis von Q12 und dem Bestimmungsergebnis von Q13 an). Jeder Schritt oder eine Gruppe von zwei oder mehr Schritten, die in dem Flussdiagramm gezeigt sind, gibt eine Funktion des Controllers U an, und sie kann als eine Komponente des Controllers U verstanden werden, indem „Modul” an den Namen, der die Funktion angibt, angefügt wird. Der Controller U kann auch als die Kraftstoffeigenschaft-Bestimmungsvorrichtung und die Verbrennungssteuer- bzw. -regelvorrichtung bezeichnet werden.
  • Die vorliegende Offenbarung ist geeigneter Weise für Fahrzeugdieselmotoren etc. anwendbar.
  • Bezugszeichenliste
    • U
    Controller
    1
    Motor
    2
    Zylinder
    10
    Kraftstoffinjektor
    20
    Einlass- bzw. Ansaugtrakt
    22
    erster Abgasturbolader
    23
    zweiter Abgasturbolader
    30
    Auslass- bzw. Abgastrakt
    50
    EGR-Trakt
    51
    EGR-Kühler
    52
    EGR-Ventil
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2009-036027 A [0002]

Claims (10)

  1. Kraftstoffeigenschaft-Bestimmungsvorrichtung für einen Motor (1), wobei die Vorrichtung konfiguriert ist, einen Kraftstoffeinspritzzeitpunkt zu verzögern und eine Kraftstoffeigenschaft basierend auf einer Verbrennungsveränderung des Motors (1) zu bestimmen, die durch die Verzögerung des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts verursacht wird, wobei die Vorrichtung einen Prozessor (U) umfasst, der konfiguriert ist zum: Steuern bzw. Regeln eines Parameters, der die Brennbarkeit betrifft, um einen Verbrennungszustand herabzusetzen bzw. zu verschlechtern, bevor der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt verzögert wird, wobei sich der Parameter von dem Kraftstoffeinspritzzeitpunkt unterscheidet.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Verbrennungszustand durch Erhöhen eines Abgasrückführung(EGR; Engl.: exhaust gas recirculation)-Betrags vor dem Verzögern des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts verschlechtert wird und/oder ein Einlassluftdruck durch Verschmälern einer Öffnung eines Drosselventils (25) vor Verzögerung des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts verringert wird und/oder eine externe Last auf den Motor vor dem Verzögern des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts verringert wird.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt unter einer Bedingung verzögert wird, bei welcher der Einlassluftdruck durch Steuern bzw. Regeln des Drosselventils (25) in einen vorgegebenen Bereich gebracht wird.
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Verbrennungszustand verschlechtert wird, nachdem der Verbrennungszustand stabil wird.
  5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kraftstoffeigenschaft bestimmt wird, wenn der Motor im Leerlauf ist und/oder die Verbrennungsveränderung eine Veränderung einer Motordrehzahl ist, wenn der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt verzögert wird.
  6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Cetanzahl als die Kraftstoffeigenschaft bestimmt wird.
  7. Verbrennungssteuer- bzw. -regelvorrichtung für einen Motor (1), wobei die Vorrichtung konfiguriert ist, einen Kraftstoffeinspritzzeitpunkt zu verzögern, wenn eine vorgegebene Betriebsbedingung erfüllt ist, und einen Verbrennungssteuer- bzw. -regelbetrag des Motors (1) in einem normalen Betriebszustand basierend auf einer Verbrennungsveränderung des Motors (1) zu bestimmen, die durch die Verzögerung verursacht wird, umfassend einen Prozessor (U), der konfiguriert ist zum: Steuern bzw. Regeln eines Parameters, der die Brennbarkeit betrifft, um einen Verbrennungszustand herabzusetzen bzw. zu verschlechtern, bevor der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt verzögert wird, wobei sich der Parameter von dem Kraftstoffeinspritzzeitpunkt unterscheidet.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei der Verbrennungssteuer- bzw. -regelbetrag des Motors (1) der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt ist.
  9. Verfahren zum Bestimmen einer Kraftstoffeigenschaft, umfassend die Schritte: Verzögern eines Kraftstoffeinspritzzeitpunkts eines Motors (1), Bestimmen einer Kraftstoffeigenschaft basierend auf einer Verbrennungsveränderung des Motors (1), die durch die Verzögerung des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts verursacht wird, und Steuern bzw. Regeln eines Parameters, der die Brennbarkeit betrifft, um einen Verbrennungszustand herabzusetzen bzw. zu verschlechtern, bevor der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt verzögert wird, wobei sich der Parameter von dem Kraftstoffeinspritzzeitpunkt unterscheidet.
  10. Computerprogrammprodukt, umfassend computerlesbare Instruktionen, die, auf einem geeigneten System geladen und ausgeführt, die Schritte des Verfahrens nach Anspruch 9 durchführen können.
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