DE102017103863B4 - Steuereinheit und Steuerverfahren für einen Verbrennungsmotor - Google Patents

Abstract

Eine Steuereinheit (50) für einen Verbrennungsmotor (1), welcher mit einem Einlasspfad (23) und einem Abgaspfad (17), einem Drosselventil (6) zum Öffnen und Schließen des Einlasspfads (23), einem EGR Pfad (21) zum Zurückführen von Abgas von dem Abgaspfad (17) in einen Einlasskrümmer (12), welcher ein Teil des Einlasspfads (23) ist und auf der nachgelagerten Seite des Drosselventils (6) liegt, und einem EGR Ventil (22) zum Öffnen und Schließen des EGR Pfads (21) versehen ist, wobei die Steuereinheit (50) für den Verbrennungsmotor (1) umfasst:eine Betriebsbedingungsdetektionseinheit (51), welche einen Krümmerdruck (Pb), welcher ein Druck eines Gases in dem Einlasskrümmer (12) ist, eine Krümmertemperatur (Tb), welche eine Temperatur eines Gases in dem Einlasskrümmer (12) ist, eine Krümmerfeuchtigkeit (Hrb), welche eine Feuchtigkeit eines Gases in dem Einlasskrümmer (12) ist, einen Einlassluftdruck (Pa), welcher ein Druck einer in den Einlasspfad (23) einzulassenden Einlassluft ist, eine Einlasslufttemperatur (Ta), welche eine Temperatur der Einlassluft ist, eine Einlassluftfeuchtigkeit (Hra), welche eine Feuchtigkeit der Einlassluft ist, eine Einlassluftflussrate (Qa), welche eine Flussrate der Einlassluft ist, und einen Öffnungsgrad (Oe) des EGR Ventils (22) detektiert;eine Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Rateberechnungseinheit (52), welche eine Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Rate (Regr), welche ein Verhältnis eines Rückführungsabgases, welches das in den Einlasskrümmer (12) zurückgeführte Abgas ist, zu der Einlassluft ist, basierend auf der Einlasslufttemperatur (Ta), der Einlassluftfeuchtigkeit (Hra), dem Einlassluftdruck (Pa), der Krümmertemperatur (Tb), der Krümmerfeuchtigkeit (Hrb) und dem Krümmerdruck (Pb) berechnet;eine Öffnungsbereichlernwertberechnungseinheit (53), welche eine Feuchtigkeit-Detektion-Rückführungsflussrate (Qeh), welche eine Flussrate des Rückführungsabgases ist, basierend auf der Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Rate (Regr) und der Einlassluftflussrate (Qa) berechnet, einen Feuchtigkeitsdetektionöffnungsbereich (Segrh), welcher ein Öffnungsbereich des EGR Ventils (22) ist, welcher die Feuchtigkeit-Detektion-Rückführungsflussrate (Qeh) realisiert, berechnet und einen Lernwert (ΔSegrL) des Öffnungsbereichs des EGR Ventils (22) basierend auf dem Feuchtigkeitsdetektionöffnungsbereich (Segrh) berechnet; undeine Rückführungsabgasberechnungseinheit zur Steuerung (54), welche einen Lernöffnungsbereich (SegrL) des EGR Ventils (22), welcher zu dem aktuellen Öffnungsgrad (Oe) des EGR Ventils (22) gehört, unter Verwendung des Lernwerts (ΔSegrL) des Öffnungsbereichs berechnet und eine Flussrate (Qes) des Rückführungsabgases zur Steuerung berechnet, verwendet zur Steuerung des Verbrennungsmotors (1), basierend auf dem Lernöffnungsbereich (SegrL);wobei die Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Rateberechnungseinheit (52) umfasst:eine Innenkrümmerwasserdampfverhältnis-Berechnungseinheit (70), welche einen Innenkrümmerwasserdampfpartialdruck (PVb), welcher ein Partialdruck des in dem Gas innerhalb des Einlasskrümmers (12) umfassten Wasserdampfs ist, basierend auf der Krümmerfeuchtigkeit (Hrb) und der Krümmertemperatur (Tb) berechnet und ein Innenkrümmerwasserdampfpartialdruckverhältnis (Pvb/Pb), welches das Verhältnis des Innenkrümmerwasserdampfpartialdrucks (Pvb) zu dem Krümmerdruck (Pb) ist, berechnet;eine Inneneinlassluftwasserdampfverhältnis-Berechnungseinheit (71), welche einen Inneneinlassluftwasserdampfpartialdruck (Pva), welcher ein Partialdruck von in der Einlassluft umfasstem Wasserdampf ist, basierend auf der Einlassluftfeuchtigkeit (Hra) und der Einlasslufttemperatur (Ta) berechnet und ein Inneneinlassluftwasserdampfpartialdruckverhältnis (Pva/Pa), welches das Verhältnis des Inneneinlassluftwasserdampfpartialdrucks (Pva) zu dem Einlassluftdruck (Pa) ist, berechnet; undeine End-EGR-Ratenberechnungseinheit (72), welche die Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Rate (Regr) basierend auf dem Innenkrümmerwasserdampfpartialdruckverhältnis (Pvb/Pb) und dem Inneneinlassluftwasserdampfpartialdruckverhältnis (Pva/Pa) berechnet;wobei die End-EGR-Ratenberechnungseinheit (72) ein Subtraktionspartialdruckverhältnis durch Subtrahieren des Inneneinlasswasserdampfpartialdruckverhältnisses (Pva/Pa) von dem Innenkrümmerwasserdampfpartialdruckverhältnis (Pvb/Pb) berechnet, das Subtraktionspartialdruckverhältnis mit einer vorläufig eingestellten Konversionskonstante (Kr) multipliziert und dann als die Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Rate (Regr) einen Wert durch Dividieren des Multiplikationswerts durch einen Subtraktionswert berechnet, welcher durch Subtrahieren des Inneneinlasswasserdampfpartialdruckverhältnisses (Pva/Pa) von „1“ erhalten ist.

Description

• Hintergrund
• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuereinheit und ein Steuerverfahren für einen Verbrennungsmotor, welcher mit einem Einlasspfad und einem Abgaspfad, einem Drosselventil zum Öffnen und Schließen des Einlassluftpfads, einem EGR Pfad zum Rückführen von Abgas aus dem Abgaspfad in einen Einlasskrümmer, welcher Teil des Einlassluftpfads ist und auf der nachgelagerten Seite des Drosselventils liegt, und ein EGR Ventil zum Öffnen und Schließen des EGR Pfads versehen ist.
• Um einen Verbrennungsmotor geeignet zu steuern, ist es wichtig die in einen Zylinder eingelassene Luftmenge zu berechnen und die Kraftstoffzufuhrmenge und den Zündzeitpunkt entsprechend der Zylindereinlassluftmenge zu steuern. Eine Zündzeitpunktsteuerung muss einen Zündzeitpunkt auf den Zündzeitpunkt (MBT: minimale Frühzündung für bestes Drehmoment) ändern, bei welchem das ausgegebene Drehmoment maximal oder etwas Ähnliches wird, nicht nur entsprechend der Drehgeschwindigkeit des Verbrennungsmotors und der Zylindereinlassluftmenge, sondern ebenso entsprechend anderen Faktoren wie beispielsweise der Kühlflüssigkeitstemperatur des Verbrennungsmotors, ob ein Klopfen aufgetreten ist oder nicht, der Kraftstoffeigenschaft und der EGR (Abgasrückführung- Exhaust Gas Recirculation) Rate.
• Indessen mit Bezug zu der EGR gibt es zwei Verfahren, das heißt ein Verfahren (nachfolgend als eine externe EGR bezeichnet), bei welchem ein EGR Ventil in einem EGR Pfad zum Zurückführen von Abgas von dem Abgaspfad in den Einlasskrümmer vorgesehen ist und die in den Einlasskrümmer zurückzuführende Abgasmenge basierend auf dem Öffnungsgrad des EGR Ventils gesteuert wird, und ein Verfahren (nachfolgend als eine interne EGR bezeichnet), bei welchem eine variable Ventil-Timing-Vorrichtung vorgesehen ist, welche die Öffnung/Schließ-Zeitpunkte von einem Einlassventil und/oder einem Abgasventil variabel macht, und eine Überschneidungsperiode, während welcher das Einlassventil und das Abgasventil gleichzeitig geöffnet sind, derart geändert wird, dass die in dem Zylinder verbleibende Abgasmenge gesteuert wird. In den vergangenen Jahren, um die Kraftstoffkosten zu reduzieren und die Leistung zu erhöhen, wurde die Anzahl von mit sowohl der externen EGR Vorrichtung als auch mit der internen EGR Vorrichtung versehene Verbrennungsmotoren erhöht. Bei der vorliegenden Erfindung bezeichnet eine EGR und eine EGR-Rate, wenn diese so schlicht beschrieben sind, jeweils eine externe EGR und eine externe EGR-Rate.
• In den vergangenen Jahren wurde ein Verbrennungsmotor durch Verwenden des Abtriebsdrehmoments des Verbrennungsmotors als ein Index gesteuert. Da sich die thermische Effizienz in Abhängigkeit von der Zylindereinlassluftmenge und der EGR-Rate verändert, ist es notwendig das ausgegebene Drehmoment basierend auf der Zylindereinlassluftmenge und der EGR-Rate abzuschätzen. Entsprechend ist es notwendig, entweder um den Zündzeitpunkt zu steuern oder um das ausgegebene Drehmoment abzuschätzen, die EGR-Rate genau abzuschätzen.
• Als eine Technologie zum Abschätzen einer EGR-Rate sind beispielsweise die in dem japanischen Patent mit der Nummer JP 5 642 222 B2 und der japanischen geprüften Patentveröffentlichung mit der Nummer JP S58- 55 345 B2 beschriebenen Technologien bekannt. Bei der in dem japanischen Patent mit der Nummer JP 5 642 222 B2 beschriebenen Technologie wird durch Verwenden der durch einen Luftflusssensor detektierten Einlassluftmenge die Zylinderflussrate, welche die Luftmenge ist, welche in den Zylinder fließt und basierend auf dem Druck in dem Einlasskrümmer oder etwas Ähnlichem berechnet wird, und der Öffnungsgrad des EGR Ventils, die Variation in den Eigenschaften des EGR Ventils und die zeitliche Änderung davon derart erlernt, dass die Rückführungsgasmenge abgeschätzt wird.
• Die in der geprüften japanischen Patentveröffentlichung mit der Nummer JP S58- 55 345 B2 beschriebene Technologie dient zum Ausführen einer Rückkopplungssteuerung des Öffnungsgrads eines EGR Ventils, sodass die durch einen in dem Einlasskrümmer vorgesehenen CO₂ (Kohlenstoffdioxid) Konzentrationssensor detektierte CO₂ Konzentration einen Zielwert erreicht. Die japanische geprüfte Patentveröffentlichung mit der Nummer S58-55345 beschreibt ebenso eine Konfiguration, wobei anstelle eines CO₂ Konzentrationssensors ein Feuchtigkeitssensor vorgesehen ist.
• Aus US 2014 / 0 222 318 A1 ist ein Steuersystem für einen Verbrennungsmotor bekannt, worin die Bestimmung der AGR-Rate und des dazu korrespondierenden AGR-Massenstroms anhand von Feuchtigkeitsmesswerten in der Frischluft und dem Frischluft-Abgas-Gemisch vorgenommen werden.
• Aus US 2014 / 0 261 344 A1 ist eine Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor bekannt, mit einer Schätzeinheit für die Abgasrückführungsmenge, die eine Beziehung zwischen der Öffnungsfläche eines Abgasrückführungsventils und dem Öffnungsgrad des Abgasrückführungsventils erlernt und auf der Grundlage dieser Beziehung eine Rückführungsmenge des Abgases schätzt, um den Verbrennungsmotor zu steuern.
• Zusammenfassung
• Bei der in dem japanischen Patent mit der Nummer JP 5 642 222 B2 beschriebenen Technologie ist es nicht notwendig einen bestimmten Sensor zum Abschätzen einer Rückführungsgasmenge hinzuzufügen und somit wird die Kostenerhöhungen durch das erhöhen der Anzahl von Komponenten nicht verursacht; allerdings, da die Rückführungsgasmenge indirekt abgeschätzt wird, gibt es ein Problem darin, dass ein Schätzfehler durch die einzelnen Unterschiede, die zeitliche Änderung und etwas Ähnlichem in den jeweiligen Eigenschaften von Verbrennungsmotoren und verschiedenen Sensorarten verursacht wird.
• Bei der in der geprüften japanischen Patentveröffentlichung mit der Nummer JP S58- 55 345 B2 beschriebenen Technologie wird eine Rückkopplungssteuerung der Rückführungsgasmenge basierend auf der Feuchtigkeit in dem Einlasskrümmer ausgeführt; allerdings, da der Effekt der Feuchtigkeit der Einlassluft, welche neu in den Einlassluftkrümmer und aus der Umgebung (Atmosphere) eingelassen wird, das heißt der Effekt der Feuchtigkeit der Umgebungsluft (Atmospheric Air), welche der Luftfeuchtigkeit in dem Einlasskrümmer bereitgestellt wird, nicht berücksichtigt wird, gibt es ein Problem darin, dass ein Fehler bei einer Steuerung der Rückführungsgasmenge verursacht wird. Da die Feuchtigkeit der Umgebungsluft stark von dem Bezirk, der Jahreszeit, dem Wetter und etwas Ähnlichem abhängt, überschreitet der Fehler bei einer Steuerung der Rückführungsgasmenge die Obergrenze, welche vernachlässigt werden kann.
• Ein allgemeiner Feuchtigkeitssensor weist eine zweitrangige Ansprechverzögerung einer Zeitkonstante auf. Daher gibt es ein Problem darin, dass eine in dem basierend auf dem Ausgangssignal des Feuchtigkeitssensors berechnete Rückführungsgasmenge verursachte Ansprechverzögerung und der Berechnungsfehler der Rückführungsgasmenge zum Zeitpunkt eines vorübergehenden Betriebs groß wird.
• Somit wird eine Steuereinheit und ein Steuerverfahren für einen Verbrennungsmotor benötigt, welche zum Reduzieren des Berechnungsfehlers der Rückführungsgasmenge aufgrund der einzelnen Unterschiede und der zeitlichen Änderungen der Verbrennungsmotoren und der Feuchtigkeitsänderung der Einlassluft (Umgebungsluft) geeignet sind und ebenso zum Reduzieren des Berechnungsfehlers der Rückführungsgasmenge zum Zeitpunkt eines instationären (transienten) Betriebs geeignet sind.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, wie in den unabhängigen Patentansprüchen jeweils angegeben ist. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
• Entsprechend der Steuereinheit und dem Steuerverfahren für den Verbrennungsmotor kann, unbeachtlich der einzelnen Unterschiede und der zeitlichen Änderungen der Verbrennungsmotoren und der Feuchtigkeitsänderung der Einlassluft, die EGR-Rate (die EGR-Rate detektierende Feuchtigkeit/Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Rate) mit ausreichender Genauigkeit basierend auf der Einlassluftfeuchtigkeit und der Krümmerfeuchtigkeit detektiert werden. Dann wird basierend auf der EGR-Rate detektierenden Feuchtigkeit der Lernwert des Öffnungsbereichs des EGR Ventils berechnet. Daher, selbst für den Fall, dass sich die Flusseigenschaft des EGR Ventils durch eine Ablagerung, wie beispielsweise Ruß, verändert, und für den Fall, bei welchem ein EGR Ventil aufgrund einer Altersverschlechterung nicht mehr funktioniert, kann die Flusseigenschaft des EGR Ventils mit ausreichender Genauigkeit erlernt werden. Dann kann basierend auf dem zu dem aktuellen Öffnungsgrad des EGR Ventils gehörigen erlernten Öffnungsbereich die Flussrate des Rückführungsabgases für eine Steuerung mit guter Ansprechbarkeit berechnet werden. Daher kann, während die einzelnen Unterschiede und die zeitlichen Änderungen der Verbrennungsmotoren und die Feuchtigkeitsänderung einer Einlassluft reduziert werden, der Berechnungsfehler der Rückführungsgasmenge zum Zeitpunkt eines instationären (transienten) Betriebs reduziert werden und die Steuergenauigkeit des Verbrennungsmotors kann verbessert werden.
• Figurenliste
• 1 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm eines Verbrennungsmotors und einer Steuereinheit gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
• 2 ist ein Blockdiagramm einer Steuereinheit gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
• 3 ist ein Hardwarekonfigurationsdiagramm der Steuereinheit gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
• 4 ist ein den Zustand von Partialdrücken von Gasen in dem Einlasskrümmer darstellender Graph gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung; und
• 5 ist ein Flussdiagramm, welches die Verarbeitung durch die Steuereinheit gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung darstellt.
• Detailbeschreibung der Ausführungsformen
• Ausführungsform 1
• Eine Steuereinheit 50 für einen Verbrennungsmotor 1 (nachfolgend einfach als die Steuereinheit 50 bezeichnet) gemäß Ausführungsform 1 wird mit Bezug zu den Figuren erläutert. 1 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm des Verbrennungsmotors 1 und der Steuereinheit 50; 2 ist ein Blockdiagramm der Steuereinheit 50 gemäß Ausführungsform 1. Der Verbrennungsmotor 1 und die Steuereinheit 50 sind in einem Fahrzeug angebracht; der Verbrennungsmotor 1 fungiert als eine Antriebskraftquelle für das Fahrzeug (Räder).
• Die Konfiguration des Verbrennungsmotors 1
• Die Konfiguration des Verbrennungsmotors 1 wird erläutert. Der Verbrennungsmotor 1 weist einen Zylinder 25 auf, welcher ein Kraftstoff-Luft-Gemisch verbrennt. Der Verbrennungsmotor 1 weist einen Einlasspfad 23 zum Zuführen von Luft zu dem Zylinder 25 und einen Abgaspfad 17 zum Abführen von in dem Zylinder 25 verbranntem Abgas auf. Der Verbrennungsmotor 1 weist ein Drosselventil 6 zum Öffnen und Schließen des Einlasspfads 23 auf. Das Drosselventil 6 ist ein elektronisch gesteuertes Drosselventil, bei welchem ein Öffnen/Schließen durch einen durch die Steuereinheit 50 gesteuerten elektrischen Motor betrieben wird. Das Drosselventil 6 ist mit einem Drosselöffnungsgradsensor 7 versehen, welcher ein elektrisches Signal gemäß einem Drosselöffnungsgrad des Drosselventils 6 erzeugt.
• Ein Luftfilter 24 zum Reinigen einer in den Einlasspfad 23 eingelassenen Luft ist an dem am meisten vorgelagerten Abschnitt des Einlasspfads 23 vorgesehen. In dem Einlasspfad 23 bei der vorgelagerten Seite des Drosselventils 6 sind ein Luftflusssensor 3, welcher ein elektrisches Signal gemäß dem Luftfluss einer Einlassluft ausgibt, welches eine von der Atmosphäre in den Einlasspfad 23 einzulassenden Luft ist, ein Einlasslufttemperatursensor 4, welcher ein elektrisches Signal gemäß einer Einlasslufttemperatur Ta, welches die Temperatur einer Einlassluft ist, ausgibt, und ein Einlassluftfeuchtigkeitssensor 5, welcher ein elektrisches Signal gemäß einer Einlassluftfeuchtigkeit Hra ausgibt, welches die Feuchtigkeit einer Einlassluft ist, vorgesehen. Der Druck in dem Einlasspfad 23 auf der vorgelagerten Seite des Drosselventils 6 kann als gleich dem Atmosphärendruck angenommen werden. Ein Einlassluftdrucksensor 2, welcher ein elektrisches Signal gemäß einem Einlassluftdruck Pa ausgibt, welcher der Druck einer Einlassluft ist (der Umgebungsluft in diesem Beispiel), ist außerhalb des Einlasspfads 23 vorgesehen (beispielsweise innerhalb der Steuereinheit 50).
• Der Einlasslufttemperatursensor 4 und der Einlassluftfeuchtigkeitssensor 5 kann jeweils entweder integriert mit oder getrennt von dem Luftflusssensor 3 sein. Alternativ kann der Einlasslufttemperatursensor 4 und der Einlassluftfeuchtigkeitssensor 5 jeweils außerhalb des Einlasspfads 23 vorgesehen sein, wie dies der Fall bei dem Einlassluftdrucksensor 2 ist; der Einlassluftdrucksensor 2 kann an derselben Stelle vorgesehen sein, bei welchem der Einlasslufttemperatursensor 4 und der Einlassluftfeuchtigkeitssensor 5 vorgesehen sind. In jedem Fall sind der Einlassluftdrucksensor 2, der Einlasslufttemperatursensor 4 und der Einlassluftfeuchtigkeitssensor 5 an einer Stelle vorgesehen, bei welcher eine in den Einlasspfad 23 einzulassende Einlassluft vorhanden ist und der Druck der Einlassluft im Wesentlichen gleich ist.
• Der Abschnitt auf der nachgelagerten Seite des Drosselventils 6 des Einlasspfads 23 ist ein Einlasskrümmer 12. Der vorgelagerte Abschnitt des Einlasskrümmers 12 ist ein Ausgleichsbehälter 11 zum Verhindern einer Einlassluft der Welligkeit. Der Verbrennungsmotor 1 weist einen EGR Pfad 21 zum Zurückführen von Abgas von dem Abgaspfad 17 in den Einlasskrümmer 12 (dem Ausgleichsbehälter 11 in diesem Beispiel) und ein EGR Ventil 22 zum Öffnen und Schließen des EGR Pfads 21 auf. Das EGR Ventil 22 ist ein elektronisch gesteuertes EGR Ventil, welches durch einen durch die Steuereinheit 50 zu steuernden elektrischen Stellmotor wie beispielsweise ein elektrischer Motor zum Öffnen/Schließen betrieben wird. Das EGR Ventil 22 ist mit einem EGR Öffnungsgradsensor 27 versehen, welcher ein elektrisches Signal gemäß dem Öffnungsgrad Oe des EGR Ventils 22 ausgibt. Das Abgas (nachfolgend als Rückführungsabgas bezeichnet), welches in den Ausgleichsbehälter 11 zurückgeführt wird, und die Einlassluft, welche in den Ausgleichsbehälter 11 eingelassen wird, werden gemischt und in dem Ausgleichsbehälter 11 homogenisiert. „EGR“ ist eine Abkürzung für eine Abgasrückführung.
• In dem Einlasskrümmer 12 sind vorgesehen ein Krümmerdrucksensor 8, welcher ein elektrisches Signal gemäß einem Krümmerdruck Pb ausgibt, welches der Druck eines Gases in dem Einlasskrümmer 12 ist, ein Krümmertemperatursensor 9, welcher ein elektrisches Signal gemäß einer Krümmertemperatur Tb ausgibt, welches die Gastemperatur in dem Einlasskrümmer 12 ist, und ein Krümmerfeuchtigkeitssensor 10, welcher ein elektrisches Signal gemäß einer Krümmerfeuchtigkeit Hrb ausgibt, welches die Gasfeuchtigkeit in dem Einlasskrümmer 12 ist. Der Krümmertemperatursensor 9 und der Krümmerfeuchtigkeitsensor 10 können jeweils entweder integriert mit oder getrennt von dem Krümmerdrucksensor 8 sein. Der Krümmertemperatursensor 9 und der Krümmerfeuchtigkeitssensor 10 sind auf der nachgelagerten Seite des Verbindungspunkts zwischen dem Einlasskrümmer 12 und dem EGR Pfad 21 derart vorgesehen, dass die Temperatur und die Feuchtigkeit eines durch ausreichendes Mischen von Einlassluft mit Rückführungsgas erhaltenes Gas detektiert werden kann.
• Eine Einspritzeinheit 13 zum Einspritzen von Kraftstoff ist auf der nachgelagerten Seite des Einlasskrümmers 12 vorgesehen. Die Einspritzeinheit 13 kann vorgesehen sein, um einen Kraftstoff direkt in den Zylinder 25 einzuspritzen.
• Eine Zündkerze zum Zünden eines Kraftstoff-LuftGemisches und eine Zündspule 16 zum Zuführen einer Zündenergie zu der Zündkerze sind oben auf dem Zylinder 25 vorgesehen. Oben auf dem Zylinder 25 sind ein Einlassventil 14 zum Einstellen der von dem Einlasspfad 23 einzulassenden Einlassluftmenge in den Zylinder 25 und ein Abgasventil 15 zum Einstellen der zu zuführenden Abgasmenge von dem Zylinder zu dem Abgaspfad 17 vorgesehen. Das Einlassventil 14 ist mit einer variablen Einlassventil-Timing-Vorrichtung versehen, welche Öffnungs- und Schließzeitpunkte davon variabel gestaltet. Das Abgasventil 15 ist mit einer variablen Abgasventil-Timing-Vorrichtung versehen, welche den Öffnung/Schließzeitpunkt davon variabel gestaltet. Die variablen Ventil-Timing-Vorrichtungen 14 und 15 weisen jeweils einen elektrischen Stellmotor auf. An der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 1 ist ein Kurbelwinkelsensor 20 zum Erzeugen eines elektrischen Signals gemäß dem Drehwinkel davon vorgesehen.
• Bei dem Abgaspfad 17 ist ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 18 zum Detektieren eines Luft-Kraftstoff (Luft/Kraftstoff) Verhältnisses AF vorgesehen, welches das Verhältnis von Luft zu Kraftstoff in dem Abgas ist. Ein Katalysator 19 zum Reinigen von Abgas ist ebenso in dem Abgaspfad 17 vorgesehen. Als der Katalysator 19 wird ein Dreiwegekatalysator verwendet, dessen Reinigungsleistung in der Umgebung des theoretischen Luft-Kraftstoffverhältnisses AF0 höher wird.
• Die Konfiguration der Steuereinheit 50
• Als Nächstes wird die Steuereinheit 50 erläutert. Die Steuereinheit 50 ist diejenige, deren Steuerziel der Verbrennungsmotor 1 ist. Wie in 2 dargestellt, ist die Steuereinheit 50 mit Steuereinheiten wie beispielsweise einer Betriebsbedingungsdetektionseinheit 51, eine EGR-Rate-Detektion-Feuchtigkeit-Berechnungseinheit 52, eine Öffnungsbereichslernwertberechnungseinheit 53, eine Rückführungsabgasberechnungseinheit zur Steuerung 54 und einer Rückführungsmengennutzungssteuereinheit 55 versehen. Die jeweiligen Steuereinheiten 51 bis 55 und etwas Ähnliches der Steuereinheit 50 werden durch in der Steuereinheit 50 umfasste Verarbeitungsschaltkreise realisiert. Insbesondere, wie in 3 dargestellt, umfasst die Steuereinheit 50 als Verarbeitungsschaltkreise eine Berechnungsverarbeitungseinheit (Computer) 90 wie beispielsweise eine CPU (zentrale Verarbeitungseinheit), Speichervorrichtungen 91, welche Daten mit der Berechnungsverarbeitungseinheit 90 austauschen, einen Eingabeschaltkreis 92, welcher externe Signale in die Berechnungsverarbeitungseinheit 90 eingibt, einen Ausgabeschaltkreis 93, welcher Signale von der Berechnungsverarbeitungseinheit 90 nach außen ausgibt, einen Kommunikationsschaltkreis 94, bei welchem die Berechnungsverarbeitungseinheit 90 eine Datenkommunikation mit externen Vorrichtungen ausführt, und etwas Ähnliches.
• Als die Speichervorrichtungen 91 sind ein RAM (Arbeitsspeicher), welcher von der Berechnungsverarbeitungseinheit 90 Daten auslesen und Daten schreiben kann, einen ROM (nur Lesespeicher), welcher von der Berechnungsverarbeitungseinheit 90 Daten auslesen kann, und etwas Ähnliches vorgesehen. Der Eingabeschaltkreis 92 ist mit verschiedenen Arten von Sensoren und Schaltern verbunden und ist mit einem A/D Converter und etwas Ähnlichem zum Eingeben von Ausgangssignalen von den Sensoren und den Schaltern in die Berechnungsverarbeitungseinheit 90 versehen. Der Ausgabeschaltkreis 93 ist mit elektrischen Verbrauchern verbunden und ist mit einem Betriebsschaltkreis und etwas Ähnlichem zum Ausgeben eines Steuersignals von der Berechnungsverarbeitungseinheit 90 versehen. Der Kommunikationsschaltkreis 94 ist mit anderen elektronischen Fahrzeugvorrichtungen wie beispielsweise einer Klimaanlagensteuereinheit 80, einer Getriebesteuereinheit 81 und etwas Ähnlichem über eine Kommunikationsleitung verbunden und führt eine Kabelkommunikation basierend auf einem Kommunikationsprotokoll wie beispielsweise dem CAN (Steuereinheit-Bereichsnetzwerk) aus.
• Zusätzlich betreibt die
• Berechnungsverarbeitungseinheit 90 Softwareelemente (Programme), welche auf der Speichervorrichtung 91 wie beispielsweise einem ROM, gespeichert sind, und arbeitet mit anderen Hardwarevorrichtungen in der Steuereinheit 50 wie beispielsweise der Speichervorrichtung 91, dem Eingabeschaltkreis 92, dem Ausgabeschaltkreis 93 und dem Kommunikationsschaltkreis 94 derart zusammen, dass die jeweiligen Funktionen der Steuereinheiten 51 bis 55, welche in der Steuereinheit 50 umfasst sind, realisiert werden. Einstellungsdatenelemente wie beispielsweise Eigenschaftsdaten und Bestimmungswerte, welche in den Steuereinheiten 51 bis 55 zu verwenden sind, werden als Teil von Softwareelementen (Programmen) in der Speichervorrichtung 91 wie beispielsweise einem ROM gespeichert.
• In Ausführungsform 1 ist der Eingangsschaltkreis 92 mit dem Einlassluftdrucksensor 2, dem Luftflusssensor 3, dem Einlasslufttemperatursensor 4, dem Einlassluftfeuchtigkeitssensor 5, dem Drosselöffnungsgradsensor 7, dem Krümmerdrucksensor 8, dem Krümmertemperatursensor 9, dem Krümmerfeuchtigkeitssensor 10, dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 18, dem Kurbelwinkelsensor 20, einem Beschleunigerpedalpositionssensor 26, dem EGR Öffnungsgradsensor 27 und etwas Ähnlichem verbunden. Der Ausgabeschaltkreis 93 ist mit dem Drosselventil 6 (elektrischer Motor), der Einspritzeinheit 13, der Variablen Einlassventil-Timing-Vorrichtung 14, der variablen Abgasventil-Timing-Vorrichtung 15, der Zündspule 16, dem EGR Ventil 22 (der elektrische Stellmotor) und etwas Ähnlichem verbunden. Die Steuereinheit 50 ist mit verschiedenen Arten von nicht dargestellten Sensoren, Schaltern, Stellmotoren und etwas Ähnlichem verbunden.
• Als eine Basissteuerung berechnet die Steuereinheit 50 eine Kraftstoffeinspritzmenge, einen Zündzeitpunkt und etwas Ähnliches basierend auf den gegebenen Ausgangssignalen und etwas Ähnlichem von den verschiedenen Arten von Sensoren und führt dann eine Betriebssteuerung der Einspritzeinheit 13, der Zündspule 16 und etwas Ähnlichem aus. Aus dem Ausgangssignal des Beschleunigerpedalpositionssensors berechnet die Steuereinheit 50 das Drehmoment des Verbrennungsmotors, welches vom Fahrer gefordert wird, und steuert dann das Drosselventil 6 und etwas Ähnliches derart, dass eine Einlassluftmenge zum Realisieren des Abtriebsdrehmoments erhalten wird. In diesem Fall kann das Abtriebsdrehmoment des Verbrennungsmotors 1, welches nachfolgend beschrieben wird und welches basierend auf dem Rückführungsabgasfluss für eine Steuerung berechnet wird, berücksichtigt werden. Insbesondere berechnet die Steuereinheit 50 einen Zieldrosselöffnungsgrad und führt dann eine Betriebssteuerung des elektrischen Motors für das Drosselventil 6 derart aus, dass der basierend auf dem Ausgangssignal des Drosselgradsensors 7 detektierte Drosselöffnungsgrad den Zieldrosselöffnungsgrad erreicht.
• <Die Betriebsbedingungsdetektionseinheit 51>
• Die Betriebsbedingungsdetektionseinheit 51 detektiert die Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors 1 und des Fahrzeugs. Die Betriebsbedingungsdetektionseinheit 51 detektiert die Betriebsbedingungen basierend beispielsweise auf den Ausgangssignalen der verschiedenen Arten von Sensoren. Die Betriebsbedingungsdetektionseinheit 51 detektiert einen Krümmerdruck Pb, eine Krümmertemperatur Cb und eine Krümmerfeuchtigkeit Hrb. In Ausführungsform 1 detektiert die Betriebsbedingungsdetektionseinheit 51 den Krümmerdruck Pb basierend auf dem Ausgangssignal des Krümmerdrucksensor 8. Die Betriebsbedingungsdetektionseinheit 51 detektiert, Temperatur Tb basierend auf dem Ausgangssignal des Krümmertemperatursensor 9. Die Betriebsbedingungsdetektionseinheit 51 detektiert die Feuchtigkeit Hrb basierend auf dem Ausgangssignal des Krümmerfeuchtigkeitssensor 10.
• Die Betriebsbedingungsdetektionseinheit 51 detektiert einen Einlassluftdruck Pa, eine Einlasslufttemperatur Ta und eine Einlassluftfeuchtigkeit Hra. In Ausführungsform 1 detektiert die Betriebsbedingungsdetektionseinheit 51 den Einlassluftdruck Pa basierend auf dem Ausgangssignal des Einlassluftdrucksensors 2. Die Betriebsbedingungsdetektionseinheit 51 detektiert die Einlasslufttemperatur Ta basierend auf dem Ausgangssignal des Einlasslufttemperatursensors 4. Die Betriebsbedingungsdetektionseinheit 51 detektiert die Einlassluftfeuchtigkeit Hra basierend auf dem Ausgangssignal des Einlassluftfeuchtigkeitssensors 5.
• In Ausführungsform 1 wird jeweils als der Einlassluftfeuchtigkeitssensor 5 und der Krümmerfeuchtigkeitssensor 10 ein Sensor des Typs verwendet, welcher eine relative Feuchtigkeit detektiert; beispielsweise wird ein elektrischer Widerstandsensor, welcher eine relative Feuchtigkeit basierend auf dem elektrischen Widerstandswert eines feuchtigkeitssensiblen Materials detektiert, ein elektrostatischer Kapazitätssensor, welcher eine relative Feuchtigkeit basierend auf der elektrostatischen Kapazität eines Sensorelements detektiert, oder etwas Ähnliches verwendet. Entsprechend detektiert die Betriebsbedingungsdetektionseinheit 51 eine relative Feuchtigkeit jeweils als die Krümmerfeuchtigkeit Hrb und die Einlassluftfeuchtigkeit Hra. Die Feuchtigkeitssensoren 5 und 10 weisen eine Ansprechverzögerung einer Zeitkonstante von ungefähr mehreren Sekunden auf.
• Die Betriebsbedingungsdetektionseinheit 51 detektiert einen Drosselöffnungswinkel basierend auf dem Ausgangssignal des Drosselpositionssensors 7 und detektiert den Öffnungsgrad Oe des EGR Ventils 22 basierend auf dem Ausgangssignal des EGR Öffnungsgradsensor 27. Die Betriebsbedingungsdetektionseinheit 51 detektiert ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis AF des Abgases basierend auf dem Ausgangssignal des Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 18, detektiert eine Drehgeschwindigkeit Ne des Verbrennungsmotors 1 basierend auf dem Ausgangssignal des Kurbelwinkelsensors 20 und detektiert einen Beschleunigerpedalöffnungsgrad basierend auf dem Ausgangssignal des Beschleunigerpedalpositionssensor 26.
• Die Betriebsbedingungsdetektionseinheit 51 detektiert die Einlassluftflussraten Qa basierend auf dem Ausgangssignal der Luftflusssensoren 3. Die Betriebsbedingungsdetektionseinheit 51 berechnet eine Einlassluftmenge QA [g/Takt], welche in den Einlasspfad 23 (Einlasskrümmer 12) in einer Taktperiode (beispielsweise das Intervall von BTDC5degCA) eingelassen wird, basierend auf der Einlassluftflussrate Qa [g/s], wie in Gleichung (1) gezeigt; und wendet eine Filterverarbeitung einer ersten Ordnung, welche eine Verzögerung in dem Einlasskrümmer 12 (Ausgleichsbehälter) simuliert, auf die Einlassluftmenge QA an, um somit eine Zylindereinlassluftmenge QAc [g/Takt] Zu berechnen, welche in den Zylinder 25 in einer Taktperiode eingelassen wird. Die Betriebsbedingungsdetektionseinheit 51 berechnet die Einlassluftmenge QA beispielsweise durch Multiplizieren einer Taktperiode ΔT mit der Einlassluftflussrate Qa. $$\begin{array}{l}\text{QAc}\left(\text{n}\right)=\text{KCCA}\cdot \text{QAc}\left(\text{n}-1\right)+\left(1-\text{KCCA}\right)\cdot \text{QA}\left(\text{n}\right)\\ \text{Qa}\left(\text{n}\right)=\text{Qa}\left(\text{n}\right)\cdot \Delta \text{T}\left(\text{n}\right)\end{array}$$

  

  Wobei KCCA eine vorübergehend eingestellte Filterverstärkung ist. Wobei (n) den Wert in dem aktuellen Berechnungszyklus bezeichnet und (n-1) den Wert in dem unmittelbar vorherigen Berechnungszyklus bezeichnet.
• Die Betriebsbedingungsdetektionseinheit 51 berechnet eine Ladeeffizienz Ec einer Einlassluft durch Dividieren der Zylindereinlassluftmenge QAc durch einen Wert, welcher durch Multiplizieren der Dichte ρ0 einer Luft bei einer standardatmosphärischen Bedingung mit dem Zylindervolumen Vc erhalten wird. Die Ladeeffizienz Ec ist das Verhältnis der Zylindereinlassluftmenge QAc zu der Masse (ρ0 × Vc) von Luft bei standardatmosphärischen Bedingungen, mit welchem das Zylindervolumen Vc gefüllt ist. Die standardatmosphärische Bedingung bezeichnet den Zustand von einem Atmosphärendruck bei 25 °C. $$\text{Ec}=\frac{\text{QAc}}{\mathrm{\rho }0\cdot \text{Vc}}$$

  
• Die Betriebsbedingungsdetektionseinheit 51 detektiert eine Temperatur Tex des Abgases auf der Seite des Abgaspfades 17 des EGR Ventils 22. In Ausführungsform 1 berechnet die Betriebsbedingungsdetektionseinheit 51 die Temperatur Tex des Abgases, welche zu der aktuellen Drehgeschwindigkeit Ne des Verbrennungsmotors 1 und der aktuellen Ladeeffizienz Ec gehört, durch Verwenden von Abgastemperatureigenschaftsdaten, bei welchen die Beziehung zwischen der Drehgeschwindigkeit Ne des Verbrennungsmotors 1, der Ladeeffizienz Ec und der Temperatur Tex des Abgases angegeben ist. Ein Temperatursensor kann in dem Abgaspfad 17 vorgesehen sein und die Betriebsbedingungsdetektionseinheit 51 kann die Temperatur Tex des Abgases basierend auf dem Ausgangssignal des Temperatursensors detektieren. Eine Datenkarte, eine Datentabelle, ein Polynom, eine Gleichung und etwas Ähnliches werden für die jeweiligen Eigenschaftsdaten verwendet.
• Die Betriebsbedingungsdetektionseinheit 51 detektiert einen Druck Pex des Abgases auf der Seite des Abgaspfads 17 des EGR Ventils 22. In Ausführungsform 1 berechnet die Betriebsbedingungsdetektionseinheit 51 den Druck Pex des Abgases, welcher zu der aktuellen Drehgeschwindigkeit Ne des Verbrennungsmotors 1 und der aktuellen Ladeeffizienz Ec gehört, durch Verwenden von Abgasdruckeigenschaftdaten, in welchen die Beziehung zwischen der Drehgeschwindigkeit Ne des Verbrennungsmotors, der Ladeeffizienz Ec und dem Druck Pex des Abgases angegeben ist.
• <Die EGR-Rate-Detektion-Feuchtigkeit-Berechnungseinheit 52>
• Die EGR-Rate-Detektion-Feuchtigkeit-Berechnungseinheit 52 berechnet eine Feuchtigkeit-Detektion-EGR-Rate-Detektion Regr, welches ein Verhältnis des Rückführungsabgases, was das in den Einlasskrümmer 12 zurückgeführte Abgas ist, zu der Einlassluft ist, basierend auf der Einlasslufttemperatur Ta, der Einlassluftfeuchtigkeit Hra, dem Einlassluftdruck Pa, der Krümmertemperatur Tb, der Krümmerfeuchtigkeit Hrb und dem Krümmerdruck Pb. Details der EGR-Rate-Detektion-Feuchtigkeit-Berechnungseinheit 52 werden später beschrieben.
• <Die Öffnungsbereichslernwertberechnungseinheit 53>
• Die Öffnungsbereichslernwertberechnungseinheit 53 ist mit einer Feuchtigkeit-Detektion-Rückflussraten-Berechnungseinheit 56 versehen, welche eine Feuchtigkeit-Detektion-Rückführungsflussrate Qeh, welches eine Flussrate des Rückführungsabgases ist, basierend auf der Feuchtigkeit-Detektion-EGR-Rate Regr und der Einlassluftflussrate Qa berechnet. In Ausführungsform 1 ist die Feuchtigkeit-Detektion-EGR-Rate Regr, welche durch die Feuchtigkeit-Detektion-EGR-Rate-Berechnungseinheit 52 berechnet ist, eine absolute EGR-Rate, was ein Verhältnis des Rückführungsabgases zu der Summe der Einlassluft und des Rückführungsabgases ist, wie in der später beschriebenen Gleichung (11) gezeigt. Dann, wie in Gleichung (3) gezeigt, wandelt die Feuchtigkeit-Detektion-Rückführungsflussrate-Berechnungseinheit 56 die absolute EGR-Rate Regr in eine relative EGR-Rate Regrr um, welches ein Verhältnis des Rückführungsabgases zu der Einlassluft ist, und berechnet dann eine Feuchtigkeit-Detektion-Rückführungsflussrate Qeh durch Multiplizieren der Einlassluftflussrate Qa mit der relativen EGR-Rate Regrr. $$\begin{array}{l}\text{Regrr}=\frac{\text{Regr}}{1-\text{Regr}}\\ \text{Qeh}=\text{Regrr}\cdot \text{Qa}\end{array}$$

  
• Die Öffnungsbereichslernwertberechnungseinheit 53 ist mit einer Feuchtigkeit-Detektion-Öffnungsbereich-Berechnungseinheit 57 versehen, welche einen Feuchtigkeit-Detektion-Öffnungsbereich Segrh berechnet, was ein Öffnungsbereich des EGR Ventils 22 ist, welcher die Feuchtigkeit-Detektion-Rückführungsflussrate Qeh realisiert, und mit einer Lernwertberechnungseinheit 58 versehen, welche einen Lernwert ΔSegrL des Öffnungsbereichs des EGR Ventils 22 basierend auf dem Feuchtigkeit-Detektion-Öffnungsbereich Segrh berechnet.
• In Ausführungsform 1 berechnet die Feuchtigkeit-Detektion-Öffnungsbereich-Berechnungseinheit 57 eine Schallgeschwindigkeit Ae des Abgases auf der Seite des Abgaspfads 17 des EGR Ventils 22 basierend auf der Temperatur Tex des Abgases. Die Feuchtigkeit-Detektion-Öffnungsbereich-Berechnungseinheit 57 berechnet eine Dichte pe des Abgases auf der Seite des Abgaspfads 17 des EGR Ventils 22 basierend auf der Temperatur Tex des Abgases und dem Druck Pex des Abgases. Dann berechnet die Feuchtigkeit-Detektion-Öffnungsbereich-Berechnungseinheit 57 den Feuchtigkeit-Detektion-Öffnungsbereich Segrh basierend auf dem Krümmerdruck Pb, dem Druck Pex des Abgases, der Schallgeschwindigkeit Ae des Abgases, der Dichte pe des Abgases und der Feuchtigkeit-Detektion-Rückführungsflussrate Qeh.
• Insbesondere berechnet die Feuchtigkeit-Detektion-Öffnungsbereich-Berechnungseinheit 57 den Feuchtigkeit-Detektion-Öffnungsbereich Segrh, welcher die Feuchtigkeit-Detektion-Rückführungsflussrate Qeh realisiert, durch Verwenden einer Öffnungsflussraten-Berechnungsgleichung, welche eine theoretische strömungsmechanische Gleichung für komprimierbare Flüssigkeiten ist, wobei der Fluss in der Umgebung des EGR Ventils 22 als Flüsse vor und nach einem Drosselventil betrachtet werden. Die theoretische Gleichung für die Flussrate Qe [g/s] des Rückführungsabgases, welches durch das EGR Ventil 22 fließt, welches als ein Drosselventil betrachtet wird, wird, wie in Gleichung (4) dargestellt, abgeleitet, aus dem Energieerhaltungsgesetz, der isentropischen Flussbeziehungsgleichung, der Schallgeschwindigkeit-Beziehungsgleichung und der Zustandsgleichung. $$\begin{array}{l}\text{Qe}=\text{Ae}\cdot \mathrm{\rho }\text{e}\cdot \text{Segr}\cdot \mathrm{\sigma }\text{e}\\ \text{Ae}=\sqrt{\mathrm{\kappa }\cdot \text{R}\cdot \text{Tex}},\mathrm{\rho }\text{e}=\frac{\text{Pex}}{\text{R}\cdot \text{Tex}}\\ \mathrm{\sigma }\text{e}=\sqrt{\frac{2}{\mathrm{\kappa }-1}\left[{\left(\frac{\text{Pb}}{\text{Pex}}\right)}^{\frac{2}{\mathrm{\kappa }}}-{\left(\frac{\text{Pb}}{\text{Pex}}\right)}^{\frac{\mathrm{\kappa }+1}{\mathrm{\kappa }}}\right]}\end{array}$$

  
• Wobei κ ein spezifisches Wärmeverhältnis des Rückführungsgases ist und ein vorläufig eingestellter Wert verwendet wird. R ist eine Gaskonstante des Rückführungsabgases und ein vorläufig eingestellter Wert wird verwendet. Segr ist ein Öffnungsbereich des EGR Ventils 22. σe ist eine dimensionslose Flussraten-Konstante, welche entsprechend einem Druckverhältnis Pb/Pex des Flusses auf der nachgelagerten Seite (nach) dem EGR Ventil 22 zu dem Fluss auf der vorgelagerten Seite (vor) dem EGR Ventil 22 variiert.
• Die Feuchtigkeit-Detektion-Öffnungsbereich-Berechnungseinheit 57 berechnet eine Schallgeschwindigkeit Ae des Abgases basierend auf der Temperatur Tex des Abgases durch Verwenden der zweiten Gleichung der Gleichung (4). Die Feuchtigkeit-Detektion-Öffnungsbereich-Berechnungseinheit 57 berechnet eine Dichte pe des Abgases basierend auf der Temperatur Tex des Abgases und dem Druck Pex des Abgases durch Verwenden der dritten Gleichung der Gleichung (4).
• Die Feuchtigkeit-Detektion-Öffnungsbereich-Berechnungseinheit 57 berechnet die dimensionslose Flussraten-Konstante σe, welche zu dem aktuellen Druckverhältnis Pb/Pex des Drucks Pex des Abgases und des Krümmerdrucks Pb gehört, durch Verwenden von Flussraten-Konstanten-Eigenschaftsdaten, bei welchen die Beziehung zwischen dem Druckverhältnis Pb/Pex des Drucks Pex des Abgases und des Krümmerdrucks Pb angegeben sind, und die dimensionslose Flussraten-Konstante σe basierend auf der vierten Gleichung der Gleichung (4) vorläufig eingestellt ist.
• Dann, wie in Gleichung (5) gezeigt, welche durch Neuanordnen der ersten Gleichung der Gleichung (4) mit Bezug zu dem Öffnungsbereich Segr erhalten wird, berechnet die Feuchtigkeit-Detektion-Öffnungsbereich-Berechnungseinheit 57 den Feuchtigkeit-Detektion-Öffnungsbereich Segrh durch Dividieren der Feuchtigkeit-Detektion-Rückführungsflussrate Qeh durch die Schallgeschwindigkeit Ae, die Dichte pe und die dimensionslose Flussraten-Konstante σe des Abgases. $$\text{Segrh}=\frac{\text{Qeh}}{\text{Ae}\cdot \mathrm{\rho }\text{e}\cdot \mathrm{\sigma }\text{e}}$$

  
• Die Lernwertberechnungseinheit 58 berechnet einen Basisöffnungsbereich Segrb, welcher zu dem aktuellen Öffnungsgrad Oe des EGR Ventils 22 gehört, durch Verwenden von Basisöffnungseigenschaftsdaten, in welchen die Beziehung zwischen dem Basisöffnungsbereich Segrb des EGR Ventils 22 und des Öffnungsgrades Oe des EGR Ventils 22 vorläufig eingestellt sind. Dann berechnet die Lernwertberechnungseinheit 58 einen Lernwert ΔSegrL eines Öffnungsbereichs basierend auf dem Vergleichsergebnis zwischen dem Basisöffnungsbereich Segrb und des Feuchtigkeit-Detektion-Öffnungsbereichs Segrh.
• In Ausführungsform 1, wie in der Gleichung (6) gezeigt, berechnet die Lernwertberechnungseinheit 58 eine Differenz ΔSegrh eines Öffnungsbereichs zwischen dem Feuchtigkeit-Detektion-Öffnungsbereich Segrh und dem Basisöffnungsbereich Segrb; berechnet einen Wert, welcher durch Anwenden einer Mittelungsverarbeitung (in diesem Beispiel eine Filter Verarbeitung erster Ordnung) auf die Differenz ΔSegrh eines Öffnungsbereichs als den Lernwert ΔSegrL eines Öffnungsbereichs; und speichert den Lernwert ΔSegrL in der Speichervorrichtung 91 wie beispielsweise einem nichtflüchtigen RAM. $$\begin{array}{l}\Delta \text{Segrh}\left(\text{n}\right)=\text{Segrh}\left(\text{n}\right)-\text{Segrb}\left(\text{n}\right)\\ \Delta \text{SegrL}\left(\text{n}\right)=\text{Ks}\cdot \Delta \text{SegrL}\left(\text{n-1}\right)+\left(1-\text{Ks}\right)\cdot \Delta \text{Segrh}\left(\text{n}\right)\end{array}$$

  

  wobei (n) den Wert bei dem aktuellen Berechnungszyklus bezeichnet und (n-1) den Wert in dem unmittelbar vorhergehenden Berechnungszyklus bezeichnet. Ks bezeichnet eine Filterverstärkung in der Filter Verarbeitung erster Ordnung und ist vorläufig auf einen Wert eingestellt, welcher zu der Zeitkonstante gehört. Eine Mittelungsverarbeitung wie beispielsweise eine gleitende Mittelwertverarbeitung kann beispielsweise anstelle der Filterverarbeitung erster Ordnung ausgeführt werden. Im Verhältnis eines Öffnungsbereichs und etwas Ähnlichem kann anstelle der Differenz ΔSegrh eines Öffnungsbereichs verwendet werden.
• Die Mittelungsverarbeitung kann den Einfluss der Ansprechverzögerung des Krümmerfeuchtigkeitssensors 10, die Ansprechabweichung zwischen der Feuchtigkeit-Detektion-Rückführungsflussrate Qeh und der Flussrate des Rückführungsabgases, welches durch das EGR Ventil 22 hindurchtritt, da die Feuchtigkeit-Detektion-EGR-Rate Regr eine EGR-Rate nach einem Mischen in dem Einlasskrümmer 12 ist, andere Störfaktoren und etwas Ähnliches reduzieren; und eine Stabilität und Genauigkeit des Lernwerts ΔSegrL eines Öffnungsbereichs kann verbessert werden.
• Alternativ kann die Lernwertberechnungseinheit 58 den Lernwert ΔSegrL eines Öffnungsbereichs basierend auf dem Vergleichsergebnis zwischen dem Feuchtigkeit-Detektion-Öffnungsbereich Segrh und dem Lernöffnungsbereich SegrL, was später beschrieben wird, erhöhen oder vermindern. Beispielsweise erhöht die Lernwertberechnungseinheit 58 den Lernwert ΔSegrL eines Öffnungsbereichs, falls der Feuchtigkeit-Detektion-Öffnungsbereich Segrh größer als der Lernöffnungsbereich SegrL ist; und die Lernwertberechnungseinheit 58 vermindert den Lernwert ΔSegrL eines Öffnungsbereichs, falls der Feuchtigkeit-Detektion-Öffnungsbereich Segrh kleiner als der Lernöffnungsbereich SegrL ist.
• Die Lernwertberechnungseinheit 58 kann den Lernwert ΔSegrL eines Öffnungsbereichs für jeden Betriebspunkt des Öffnungsgrades Oe des EGR Ventils 22 berechnen. Beispielsweise speichert die Lernwertberechnungseinheit 58 den Lernwert ΔSegrL eines Öffnungsbereichs auf der Speichervorrichtung 91 wie beispielsweise einem nichtflüchtigen RAM, für jeden Öffnungsgradabschnitt, bei welchem der Öffnungsgrad Oe des EGR Ventils 22 vorläufig in eine Vielzahl von Abschnitten geteilt war; dann liest die Lernwertberechnungseinheit 58 den Lernwert ΔSegrL des Öffnungsgradabschnitts, welcher zu dem aktuellen Öffnungsgrad Oe des EGR Ventils 22 gehört, von der Speichervorrichtung 91 aus, und aktualisiert den Lernwert ΔSegrL um die Differenz ΔSegrh eines Öffnungsbereichs. Entsprechend ist dieselbe Anzahl des Lernwerts der ΔSegrL eines Öffnungsbereichs wie die Anzahl der Öffnungsgradabschnitte vorgesehen.
• Die Lernwertberechnungseinheit 58 lässt eine Aktualisierung des Lernwerts ΔSegrL eines Öffnungsbereichs unter Verwendung der Gleichung (6) zu, falls bestimmt wird, dass eine Änderung der EGR-Rate klein ist und in einem stabilen Zustand ist; und die Lernwertberechnungseinheit 58 verhindert das Aktualisieren des Lernwerts ΔSegrL eines Öffnungsbereichs unter Verwendung der Gleichung (6) und hält den Lernwert ΔSegrL eines Öffnungsbereichs, falls bestimmt wird, dass die Änderung der EGR-Rate groß ist und in einem Übergangszustand ist. Beispielsweise, falls eine Periode, bei welcher ein Änderungsbetrag des Öffnungsgrades Oe des EGR Ventils 22 geringer oder gleich einem vorläufig eingestellten EGR Bestimmungwert ist und ein Änderungsbetrag des Öffnungsgrades des Drosselventils 6 geringer oder gleich einem vorläufig eingestellten Drosselbestimmungswert ist, eine vorläufig eingestellte Bestimmungsperiode durchläuft, bestimmt die Lernwertberechnungseinheit 58, dass die Änderung der EGR-Rate in einem stabilen Zustand ist; ansonsten bestimmt die Lernwertberechnungseinheit 58, dass die Änderung der EGR-Rate in einem Übergangszustand ist.
• Solche Lernzulassungsbedingungen können den Einfluss der Ansprechverzögerung des Krümmerfeuchtigkeitssensors 10, die Ansprechabweichung zwischen der Feuchtigkeit-Detektion-Rückführungsflussrate Qeh und der Flussrate des Rückführungsabgases, welches durch das EGR Ventil 22 hindurchtritt, da die Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Rate Regr eine EGR-Rate nach einem Mischen in dem Einlasskrümmer 12 ist, und etwas Ähnliches reduziert werden; und eine Genauigkeit des Lernwerts ΔSegrL eines Öffnungsbereichs kann verbessert werden.
• <Die Rückführungsabgasberechnungseinheit zur Steuerung 54>
• Die Rückführungsabgasberechnungseinheit zur Steuerung 54 ist versehen mit einer Lernöffnungsbereich-Berechnungseinheit 59 versehen, welche einen erlernten Öffnungsbereich SegrL des EGR Ventils 22, welche zu dem aktuellen Öffnungsgrad Oe des EGR Ventils 22 gehört, unter Verwendung des Lernwerts ΔSegrL eines Öffnungsbereichs berechnet, und mit einer Rückführungsflussrate-Berechnungseinheit 60 zur Steuerung, welche eine Flussrate Qes des Rückführungsabgases zur Steuerung berechnet, welche zur Steuerung des Verbrennungsmotors 1 verwendet wird, basierend auf dem erlernten Öffnungsbereich SegrL.
• Da die Feuchtigkeit-Detektion-Rückführungsflussrate Qeh, welche in einer Reaktion aufgrund der Ansprechverzögerung des Feuchtigkeitssensors verzögert ist, wird nicht direkt verwendet, sondern der Lernwerts ΔSegrL eines Öffnungsbereichs, welcher basierend auf der Feuchtigkeit-Detektion-Rückführungsflussrate Qeh berechnet ist, wird verwendet, während verhindert wird, dass eine Ansprechverzögerung aufgrund des Feuchtigkeitssensors in der Flussrate Qes des Rückführungsabgases zur Steuerung verursacht wird, kann die Berechnungsgenauigkeit der Flussrate Qes des Rückführungsabgases zur Steuerung verbessert werden.
• In Ausführungsform 1 berechnet die
• Lernöffnungsbereich-Berechnungseinheit 59 den Lernöffnungsbereich SegrL durch Korrigieren des Basisöffnungsbereichs Segrb um den Lernwert ΔSegrL eines Öffnungsbereichs. Dann berechnet die Rückführungsflussrate-Berechnungseinheit 60 zur Steuerung die Flussrate Qes des Rückführungsgases zur Steuerung basierend auf dem erlernten Öffnungsbereich SegrL, dem Krümmerdruck Pb, dem Druck Pex des Abgases, der Schallgeschwindigkeit Ae des Abgases und der Dichte pe des Abgases.
• Die Lernöffnungsbereich-Berechnungseinheit 59 berechnet einen Wert, welcher durch Addieren des Lernwerts ΔSegrl eines Öffnungsbereichs zu dem Basisöffnungsbereich Segrb erhalten wird, welcher zu dem aktuellen Öffnungsgrad Oe des EGR Ventils 22 gehört, als den Lernöffnungsbereich SegrL, wie in Gleichung (7) gezeigt. Wie bei der Lernwertberechnungseinheit 58 berechnet die Lernöffnungsbereich-Berechnungseinheit 59 den Basisöffnungsbereich Segrb, welcher zu dem aktuellen Öffnungsgrad Oe des EGR Ventils 22 gehört, durch Verwenden der oben beschriebenen Basisöffnungseigenschaftsdaten. Der Basisöffnungsbereich Segrb, welchen die Lernwertberechnungseinheit 58 berechnet, kann verwendet werden. $$\text{SegrL}=\text{Segrb}+\Delta \text{SegrL}$$

  
• Falls die Öffnungsbereichslernwertberechnungseinheit 53 ausgebildet ist zum Berechnen des Lernwerts ΔSegrL eines Öffnungsbereichs für jeden Betriebspunkt des Öffnungsgrades Oe des EGR Ventils 22, berechnet die Lernöffnungsbereich-Berechnungseinheit 59 die Flussrate Qes des Rückführungsabgases zur Steuerung unter Verwendung des Lernwerts ΔSegrL eines Öffnungsbereichs, welcher zu dem aktuellen Öffnungsgrad Oe des EGR Ventils 22 gehört. Insbesondere liest die Lernöffnungsbereich-Berechnungseinheit 59 den Lernwert ΔSegrL eines Öffnungsgradabschnitts, welcher zu dem aktuellen Öffnungsgrad Oe des EGR Ventils 22 gehört, von der Speichervorrichtung 91 aus und berechnet einen Wert, welcher durch Addieren des ausgelesenen Lernwerts ΔSegrL zu dem Basisöffnungsbereich Segrb erhalten wird, als den erlernten Öffnungsbereich SegrL.
• Die Rückführungsflussrate-Berechnungseinheit zur Steuerung 60 berechnet die Flussrate Qes des Rückführungsabgases zur Steuerung, welches durch den erlernten Öffnungsbereich SegrL realisiert wird, durch Verwenden der Öffnungsflussraten-Berechnungsgleichung der Gleichung (4), wie bei der Öffnungsbereichslernwertberechnungseinheit 53. Wie bei der Feuchtigkeit-Detektion-Öffnungsbereich-Berechnungseinheit 57 berechnet die Rückführungsflussrate-Berechnungseinheit zur Steuerung 60 die Schallgeschwindigkeit Ae des Abgases basierend auf der Temperatur Tex des Abgases durch Verwenden der zweiten Gleichung der Gleichung (4). Wie bei der Feuchtigkeit-Detektion-Öffnungsbereich-Berechnungseinheit 57 berechnet die Rückführungsflussrate-Berechnungseinheit zur Steuerung 60 die Dichte pe des Abgases basierend auf der Temperatur Tex des Abgases und dem Druck Pex des Abgases durch Verwenden der dritten Gleichung der Gleichung (4). Wie bei der Feuchtigkeit-Detektion-Öffnungsbereich-Berechnungseinheit 57 berechnet die Rückführungsflussrate-Berechnungseinheit zur Steuerung 60 die dimensionslose Flussraten-Konstante σe, welche zu dem aktuellen Druckverhältnis Pb/Pex des Drucks Pex des Abgases und des Krümmerdrucks Pb gehört, durch Verwenden der oben beschriebenen Flussraten konstanten Eigenschaftsdaten. Die Schallgeschwindigkeit Ae des Abgases, die Dichte pe des Abgases und die dimensionslose Flussraten-Konstante σe, welche die Feuchtigkeit-Detektion-Öffnungsbereich-Berechnungseinheit 57 berechnet, können verwendet werden.
• Dann berechnet die Rückführungsflussrate-Berechnungseinheit zur Steuerung 60 einen Wert, welcher durch Multiplizieren der Schallgeschwindigkeit Ae, der Dichte pe und der dimensionslosen Flussraten-Konstante σe des Abgases mit dem erlernten Öffnungsbereich SegrL erhalten wird, als die Flussrate Qes des Rückführungsabgases zur Steuerung durch Verwenden der Gleichung (8), welche zu der ersten Gleichung der Gleichung (4) gehört. $$\text{Qes}=\text{Ae}\cdot \mathrm{\rho }\text{e}\cdot \text{SegrL}\cdot \mathrm{\sigma }\text{e}$$

  
• Die Rückführungsabgasberechnungseinheit zur Steuerung 54 ist mit einer EGR-Raten-Berechnungseinheit zur Steuerung 61 versehen, welche eine EGR-Rate Regrs zur Steuerung basierend auf der Flussrate Qes des Rückführungsabgases zur Steuerung berechnet. Die EGR-Raten-Berechnungseinheit zur Steuerung 61 berechnet eine Rückführungsabgases Menge QES [g/Takt], welche in den Einlasskrümmer 12 in einer Taktperiode (beispielsweise dem Intervall BTDC5degCA) zurückgeführt wird, basierend auf der Flussrate Qes [g/s] des Rückführungsabgases zur Steuerung, wie in der Gleichung (9) gezeigt; und wendet eine Filterverarbeitung erster Ordnung, welche eine Verzögerung in dem Einlasskrümmer 12 ((Ausgleichsbehälter) simuliert, auf die Rückführungsabgasmenge QES an, um somit eine Zylindereinlassrückführungsabgases Menge QESc [g/Takt] zu berechnen, welches eine Menge des Rückführungsabgases ist, welches in den Zylinder 25 während einer Taktperiode eingelassen wird. Die EGR-Raten-Berechnungseinheit zur Steuerung 61 berechnet die Rückführungsabgasmenge QES beispielsweise durch Multiplizieren einer Taktperiode ΔT der Flussrate Qes [g/s] des Rückführungsabgases zur Steuerung. $$\begin{array}{l}\text{QESc}\left(\text{n}\right)=\text{KCCA}\cdot \text{QESc}\left(\text{n}-1\right)+\left(1-\text{KCCA}\right)\cdot \text{QES}\left(\text{n}\right)\\ \text{QES}\left(\text{n}\right)=\text{Qes}\left(\text{n}\right)\cdot \Delta \text{T}\left(\text{n}\right)\end{array}$$

  

  wobei KCCA die vorläufig eingestellte Filterverstärkung ist und derselbe Wert wie in der Gleichung (1) verwendet werden kann.
• Die EGR-Raten-Berechnungseinheit zur Steuerung 61 berechnet die EGR-Rate Regrs zur Steuerung basierend auf der Zylindereinlassluftmenge QAc und der Zylindereinlassrückführungsabgasmenge QESc. In Ausführungsform 1, wie in Gleichung (10) gezeigt, berechnet die EGR-Raten-Berechnungseinheit zur Steuerung 61 als die EGR-Rate Regrs zur Steuerung eine relative EGR-Rate, welche die Zylindereinlassrückführungsabgasmenge QESc geteilt durch die Zylindereinlassluftmenge QAc ist. Eine absolute EGR-Rate kann berechnet werden. $$\text{Regrs}=\frac{\text{QESc}}{\text{QAc}}$$

  
• <Rückführungsmengennutzungssteuereinheit 55>
• Die Rückführungsmengennutzungssteuereinheit 55 steuert den Verbrennungsmotor 1 unter Verwendung der Rückführungsabgasflussrate Qes zur Steuerung, welche durch die Rückführungsabgasberechnungseinheit zur Steuerung 54 berechnet ist. In Ausführungsform 1 führt die Rückführungsmengennutzungssteuereinheit 55 zumindest eine oder mehrere einer Änderung des Zündzeitpunkts, einer Änderung des Öffnungsgrades Oe des EGR Ventils 22 und/oder einer Berechnung eines Abtriebsdrehmoments des Verbrennungsmotors 1 basierend auf der Flussrate Qes des Rückführungsabgases zur Steuerung aus.
• Beispielsweise berechnet die
• Rückführungsmengennutzungssteuereinheit 55 den Zündzeitpunkt basierend auf der Drehgeschwindigkeit Ne des Verbrennungsmotors 1, der Ladeeffizienz Ec und der EGR-Rate Regrs zur Steuerung. Die Rückführungsmengennutzungssteuereinheit 55 berechnet eine Ziel-EGR-Rate basierend auf einer Betriebsbedingung wie beispielsweise der Drehgeschwindigkeit Ne des Verbrennungsmotors 1 und der Ladeeffizienz Ec und erhöht oder vermindert den Öffnungsgrad Oe des EGR Ventils 22, sodass die EGR-Rate Regrs zur Steuerung auf die Ziel-EGR-Rate zuläuft. Durch Verbessern der Berechnungsgenauigkeit der Rückführungsabgasflussrate Qes zur Steuerung kann die Einstellungsgenauigkeit des Zündzeitpunkts und die Steuergenauigkeit der EGR-Rate verbessert werden und die Steuergenauigkeit der Verbrennungsbedingungen, des Abtriebsdrehmoments, der thermischen Effizienz, der NOx Erzeugungsmenge und etwas Ähnlichem des Verbrennungsmotors 1 kann verbessert werden.
• Die Rückführungsmengennutzungssteuereinheiten 55 berechnet die thermische Effizienz basierend auf der Drehgeschwindigkeit Ne des Verbrennungsmotors 1, der Ladeeffizienz Ec und der EGR-Rate Regrs zur Steuerung. Dann berechnet die Rückführungsmengennutzungssteuereinheit 55 einen angegebenen mittleren effektiven Druck durch Multiplizieren der thermischen Effizienz mit den Brennwerten des dem Zylinder 25 zugeführten Kraftstoffs und berechnet das Abtriebsdrehmoment des Verbrennungsmotors 1 basierend auf dem angegebenen mittleren effektiven Druck. Die Rückführungsmengennutzungssteuereinheit 55 berechnet den Zündzeitpunkt, die Einlassluftmenge und die Rückführungsabgas Menge basierend auf dem Abtriebsdrehmoments des Verbrennungsmotors 1 oder überträgt das Abtriebsdrehmoment des Verbrennungsmotors 1 an andere Steuereinheiten wie beispielsweise die Getriebesteuereinheit 81 und veranlasst die Steuereinheiten das Abtriebsdrehmoments für eine Drehmomentssteuerung des gesamten Fahrzeugs zu verwenden.
• Detaillierte Erläuterung der EGR-Rate-Detektion-Feuchtigkeit-Berechnungseinheit 52
• Als Nächstes wird die EGR-Rate-Detektion-Feuchtigkeit-Berechnungseinheit 52 genau erläutert.
• Theoretische Herleitung des Berechnungsverfahrens für die Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Rate Regr
• Zuerst wird eine theoretische Herleitung eines Berechnungsverfahrens für die Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Rate Regr erläutert. In Ausführungsform 1 ist die Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Rate Regr die absolute EGR-Rate und ist das Verhältnis des in den Einlasskrümmer 12 zurückgeführten Abgases (Rückführungsabgas) zu dem Gas in dem Einlasskrümmer 12. In der nachfolgenden Beschreibung kann die Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Rate Regr ebenso einfach als die EGR-Rate Regr bezeichnet werden. Durch Verwendung der Gleichung (11) kann die EGR-Rate Regr basierend auf der CO2 Konzentration berechnet werden. $$\text{Regr}=\frac{{\text{CO}}_{2\_\text{in}}-{\text{CO}}_{2\_\text{a}}}{{\text{CO}}_{2\_\text{ex}}-{\text{CO}}_{2\_\text{a}}}$$

  

  wobei CO2_in die Konzentration [vol%] von CO2 in dem Gas innerhalb des Einlasskrümmers 12 ist; CO2_ex die Konzentration [vol%] des CO2 in dem Abgas innerhalb des Abgaspfads 17 ist; CO2_a die Konzentration [vol%] von CO2 in der Einlassluft ist. Im Allgemeinen ist die Konzentration von CO2 in der Einlassluft (Umgebungsluft) ungefähr 0,038 [vol%].
• Nachfolgend wird durch Beachtung der jeweiligen Anzahlen von Molen von Molekülen und der partiellen Brücke von Gasen in einer chemischen Verbrennungsreaktionsgleichung, eine Relationsgleichung aus den jeweiligen Anzahlen von Molen von Molekülen, der partiellen Brücke, der CO2 Konzentration und der EGR-Rate Regr hergeleitet werden. Die chemische Verbrennungsreaktionsgleichung für Kohlenwasserstoff zu einem Zeitpunkt, wenn der Kraftstoff des Verbrennungsmotors 1 Benzin ist, wird beispielsweise durch die Gleichung (12) wiedergegeben. $${\text{C}}_{\text{n}}{\text{H}}_{\text{m}}+\left(\text{n}+\frac{\text{m}}{\text{4}}\right)\cdot {\text{O}}_{\text{2}}\to \text{n}\cdot {\text{CO}}_{\text{2}}+\frac{\text{m}}{\text{2}}\cdot {\text{H}}_{\text{2}}\text{O}$$

  
• Falls, wenn angenommen wird, dass die mittlere Molekulargleichung für Benzin gleich C7H14 ist und dass die Zusammensetzung von Luft gleich „Sauerstoff (O2): Stickstoff (N2) = 21:79“ ist, das Benzin und die Luft zusammen bei dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis AF0 verbrennen, wird die chemische Verbrennungsreaktionsgleichung durch die Gleichung (13) wiedergegeben. In der Gleichung (13) sind die jeweiligen Anzahlen von Molen von Kohlenstoffdioxid (CO2) und Wasserdampf (H2O), welche durch die Verbrennung erzeugt werden, identisch, das heißt gleich 14. $$2\cdot {\text{C}}_{\text{7}}{\text{H}}_{\text{14}}+21\cdot {\text{O}}_{\text{2}}+79\cdot \text{N}\to 14\cdot {\text{CO}}_{\text{2}}+14\cdot {\text{H}}_2\text{O}+79\cdot {\text{N}}_{\text{2}}$$

  
• Allerdings umfasst eine tatsächliche Einlassluft Kohlenstoffdioxid (CO2) und Wasserdampf (H2O); somit, wenn angenommen wird, dass die jeweiligen Anzahlen von Molen von Kohlenstoffdioxid (CO2) und Wasserdampf (H2O) gleich α und β sind, wird die chemische Verbrennungsreaktionsgleichung durch die Gleichung (14) wiedergegeben. Die Gleichung (14) ist eine reine chemische Verbrennungsreaktionsgleichung, bei welcher kein Rückführungsabgas berücksichtigt wird. $$\begin{array}{l}2\cdot {\text{C}}_{\text{7}}{\text{H}}_{\text{14}}+21\cdot {\text{O}}_{\text{2}}+79\cdot {\text{N}}_2+\mathrm{\alpha }\cdot {\text{CO}}_{\text{2}}+\mathrm{\beta }\cdot {\text{H}}_2\text{O}\\ \to \left(14+\mathrm{\alpha }\right)\cdot {\text{CO}}_2+\left(14+\mathrm{\beta }\right)\cdot {\text{H}}_{\text{2}}\text{O}+79\cdot {\text{N}}_2\end{array}$$

  
• Bei der nachfolgenden Analyse der Anzahl von Molen wird die Anzahl von Molen von Benzin auf der linken Seite von Gleichung (14) als gleich „0“ angenähert, da diese in Vergleich mit der Anzahl der Gesamtmolen klein ist. Entsprechend wird das auf der linken Seite der Gleichung (14) dargestellte Vor-Verbrennungsgas gleich der Einlassluft. Da die Anzahl von Gesamtmolen der auf der linken Seite von Gleichung (14) dargestellten Einlassluft gleich (100 + α + β) ist und die Anzahl von Gesamtmolen des auf der rechten Seite der Gleichung (14) dargestellten Abgases gleich (107 + α + β) ist, sind die jeweiligen Anzahlen von Molen auf der linken Seite und der rechten Seite, genau genommen, unterschiedlich voneinander; allerdings wird bei diesem Beispiel angenommen, dass sowohl die jeweiligen Anzahlen von Gesamtmolen auf der linken Seite und auf der rechten Seite gleich (M + α + β) sind.
• 4 stellt den Zustand von Partialdrücken von Gasen in dem Einlasskrümmer 12 zu einem Zeitpunkt dar, wenn Abgas in den Einlasskrümmer 12 zurückgeführt wird. Das Gas in dem Einlasskrümmer 12 ist ein Gasgemisch, welches von der Umgebung eingelassene Einlassluft und ein über den EGR Pfad zurückgeführtes Rückführungsabgas umfasst; der Partialdruck der Einlassluft bei dem Krümmerdruck wird durch „P_new“ wiedergegeben und der Partialdruck des Rückführungsabgases wird durch „P_egr“ wiedergegeben.
• Wie auf der linken Seite der Gleichung (14) dargestellt, besteht die Einlassluft aus N (N2), Sauerstoff (O2), Kohlenstoffdioxid (CO2) und Wasserdampf (H2O). Genau genommen, obwohl diese in der Einlassluft umfasst sind, werden andere Substanzen vernachlässigt, weil deren Anteil extrem klein ist. Pvn bezeichnet den Partialdruck von in der Einlassluft umfasstem Wasserdampf.
• Wie auf der rechten Seite der Gleichung (14) dargestellt, besteht das Rückführungsabgas aus N (N2), Kohlenstoffdioxid (CO2) und Wasserdampf (H2O). Genau genommen, obwohl diese in der Einlassluft umfasst sind, werden andere Substanzen vernachlässigt, weil deren Anteil extrem klein ist. Das Kohlenstoffdioxid (CO2) umfasst Kohlenstoffdioxid (CO2), welches durch die Verbrennung erzeugt wird, und Kohlenstoffdioxid (CO2), welches ursprünglich in der Einlassluft vorhanden war; der Wasserdampf (H2O) umfasst Wasserdampf (H2O), welcher durch die Verbrennung erzeugt wird, und Wasserdampf (H2O), welcher ursprünglich in der Einlassluft vorhanden war. Entsprechend wird der Partialdruck des durch die Verbrennung erzeugten Wasserdampfs durch Pve wiedergegeben und der Partialdruck des Wasserdampfs, welcher ursprünglich in der Einlassluft umfasst war, wird durch Pvr wiedergegeben.
• Wenn die jeweiligen CO2 Konzentrationen in der Gleichung (11) zum Berechnen der EGR-Rate Regr durch die jeweiligen Verhältnisse des Partialdrucks P new der Einlassluft und des Partialdrucks P_egr des Rückführungsabgases zu dem Krümmerdruck Pb wiedergegeben wird, dargestellt in 4, und der Molenbruch von CO2 in der Einlassluft, dargestellt auf der linken Seite der Gleichung (14), oder in dem Abgas, dargestellt auf der rechten Seite von Gleichung 14, wiedergegeben wird, wird Gleichung (15) erzielt. Insbesondere, wie in 4 dargestellt, ist CO2_in von CO2 in dem Gas innerhalb des Einlasskrümmers 12 die Summe der Konzentration von CO2 in der Einlassluft innerhalb des Einlasskrümmers 12, die Konzentration von CO2, welches durch die Verbrennung erzeugt wird und in dem Rückführungsabgas umfasst ist, und die Konzentration von CO2, welches in der Einlassluft umfasst ist. Die Konzentration von CO2 in der Einlassluft innerhalb des Einlasskrümmers 12 wird durch Multiplizieren des Verhältnisses des Partialdrucks P new der Einlassluft zu dem Krümmerdruck Pb mit dem Molbruch (α/(M + α + β)) von CO2 in der Einlassluft erhalten, dargestellt auf der linken Seite von Gleichung (14). Die Konzentration von über die Verbrennung erzeugtem CO2 und CO2 in der Einlassluft, welche in dem Rückführungsabgas umfasst sind, wird durch Multiplizieren des Verhältnisses des Partialdrucks P_egr des Rückführungsabgases zu dem Krümmerdruck Pb mit dem Molbruch ((14 + α)/(M + α + β)) von CO2 in dem Abgas erhalten, dargestellt auf der rechten Seite von Gleichung (14). Die Konzentration von CO2_ex von CO2 in dem Abgas ist der Molbruch ((14 + α)/(M + α + β)) von CO2 in dem Abgas, dargestellt auf der rechten Seite der Gleichung (14). Die Konzentration CO2_a von CO2 in der Einlassluft ist der Molbruch (α/(M + α + β)) von CO2 in der Einlassluft, dargestellt auf der linken Seite von Gleichung (14). $$\begin{array}{l}{\text{CO}}_{2\_\text{in}}=\frac{{\text{P}}_{\_\text{new}}}{\text{Pb}}\cdot \frac{\mathrm{\alpha }}{\text{M}+\mathrm{\alpha }+\mathrm{\beta }}+\frac{\text{P}\_\text{egr}}{\text{Pb}}\cdot \frac{14+\mathrm{\alpha }}{\text{M}+\mathrm{\alpha }+\mathrm{\beta }}\\ {\text{CO}}_{2\_\text{ex}}=\frac{14+\mathrm{\alpha }}{\text{M}+\mathrm{\alpha }+\mathrm{\beta }}\\ {\text{CO}}_{2\_\text{a}}=\frac{\mathrm{\alpha }}{\text{M}+\mathrm{\alpha }+\mathrm{\beta }}\end{array}$$

  
• Wenn die jeweiligen Konzentrationen von CO2 in der Gleichung (15) für die Gleichung (11) ersetzt werden und die Gleichung (1) neu angeordnet wird, wird die EGR-Rate Regr durch das Verhältnis (P_egr/Pb) des Partialdrucks P_egr des Rückführungsabgases zu dem Krümmerdruck Pb gegeben, wie in der Gleichung (16) dargestellt. $$\begin{array}{c}\text{Regr}=\frac{{\text{CO}}_{2\_\text{in}}-{\text{CO}}_{2\_\text{a}}}{{\text{CO}}_{2\_\text{ex}}-{\text{CO}}_{2\_\text{a}}}=\frac{\left(\frac{\text{P}\_\text{new}}{\text{Pb}}\cdot \frac{\mathrm{\alpha }}{\text{M}+\mathrm{\alpha }+\mathrm{\beta }}+\frac{\text{P}\_\text{egr}}{\text{Pb}}\cdot \frac{14+\mathrm{\alpha }}{\text{M}+\mathrm{\alpha }+\mathrm{\beta }}\right)-\left(\frac{\mathrm{\alpha }}{\text{M}+\mathrm{\alpha }+\mathrm{\beta }}\right)}{\left(\frac{14+\mathrm{\alpha }}{\text{M}+\mathrm{\alpha }+\mathrm{\beta }}\right)-\left(\frac{\mathrm{\alpha }}{\text{M}+\mathrm{\alpha }+\mathrm{\beta }}\right)}\\ =\frac{\text{P}\_\text{egr}}{\text{Pb}}\end{array}$$

  
• Als Nächstes wird eine Relationsgleichung durch Beachten der Molbrüche des Gases hergeleitet. Durch Verwenden des Molbruchs (β/(M + α + β)) von Wasserdampf in der Einlassluft, dargestellt auf der linken Seite der Gleichung (14), kann der Molbruch die Zeichen va des Wasserdampf in der Einlassluft wie in der Gleichung (17) wiedergegeben werden. $$\mathrm{\chi }\text{va}=\frac{\mathrm{\beta }}{\text{M}+\mathrm{\alpha }+\mathrm{\beta }}$$

  
• Wie in 4 und der Gleichung (18) dargestellt, ist der Molbruch χvb des Wasserdampf in dem Gas innerhalb des Einlasskrümmers 12 die Summe des Molbruchs (das erste Element auf der rechten Seite der Gleichung (18)) des Wasserdampfs, welche in der Einlassluft innerhalb des Einlasskrümmers 12 umfasst ist, und des Molbruchs (das zweite Element auf der rechten Seite der Gleichung (18)) des Wasserdampfs, welcher durch die Verbrennung erzeugt wird, und des Wasserdampfs in der Einlassluft, welche in dem Rückführungsabgas umfasst sind. Wie in dem ersten Element auf der rechten Seite der Gleichung (18) dargestellt, wird der Molbruch des Wasserdampfs, welcher in der Einlassluft innerhalb des Einlasskrümmers 12 vorhanden ist, durch Multiplizieren des Verhältnisses (P_new/Pb) des Partialdrucks P new der Einlassluft zu dem Krümmerdruck Pb mit dem Molbruch (β/(N + α + β)) des Wasserdampfs in der Einlassluft erhalten, dargestellt auf der linken Seite der Gleichung (14). Wie bei dem zweiten Element auf der rechten Seite der Gleichung (18) dargestellt, wird der Molbruch des Wasserdampfs, welcher in der Einlassluft umfasst ist, und des Wasserdampfs, welcher durch die Verbrennung erzeugt wird, welche in dem Rückführungsabgas umfasst sind, durch Multiplizieren des Verhältnisses (P_egr/Pb) des Partialdrucks P_egr des Rückführungsabgases zu dem Krümmerdruck Pb mit dem Molbruch ((14 + β/(M + α + β)) des Wasserdampfs in dem Abgas erhalten, dargestellt auf der rechten Seite der Gleichung (14). Entsprechend kann der Molbruch χvb des Wasserdampfs in dem Einlasskrümmer 12 wie in der Gleichung (18) durch Verwenden dieser Molbrüche von Wasserdampf wiedergegeben werden. $$\begin{array}{l}\mathrm{\chi }\text{vb}=\frac{\text{P\_new}}{\text{Pb}}\cdot \frac{\mathrm{\beta }}{\text{M}+\mathrm{\alpha }+\mathrm{\beta }}+\frac{\text{P}\_\text{egr}}{\text{Pb}}\cdot \frac{14+\mathrm{\beta }}{\text{M}+\mathrm{\alpha }+\mathrm{\beta }}\\ =\frac{\mathrm{\beta }}{\text{M}+\mathrm{\alpha }+\mathrm{\beta }}+\frac{\text{P}\_\text{egr}}{\text{Pb}}\cdot \frac{14}{\text{M}+\mathrm{\alpha }+\mathrm{\beta }}\end{array}$$

  
• Das neu angeordnete erste Element (β/(M + α + β)) auf der rechten Seite der Gleichung (18) ist gleich dem Molbruch χva des Wasserdampfs in der Einlassluft, dargestellt in der Gleichung (17); somit, wenn die Gleichung (17) durch die Gleichung (18) ersetzt wird und dann die Gelichung (18) umgeordnet wird, wird die Gleichung (19) erhalten. Wie in der Gleichung (19) dargestellt, ist der Subtraktionsmolbruch (χvb - χva), welche durch Subtrahieren des Molbruchs χva des Wasserdampfs in der Einlassluft von dem Molbruch χvb des Wasserdampfs in dem Einlasskrümmer 12 erhalten wird, gleich dem Wert, welcher durch Multiplizieren des Verhältnisses (P_egr/Pb) des Partialdrucks P_egr des Rückführungsabgases zu dem Krümmerdruck Pb mit dem Molbruch χvex (= 14/(M + α + β)) eines inneren Abgas-Verbrennungs-Erzeugten-Wasserdampfs, welches der Molbruch von durch die Verbrennung erzeugtem Wasserdampf in dem Abgas ist, erhalten wird, erhalten aus der rechten Seite der Gleichung (14). Der Subtraktionsmolbruch (χ vb - χva) wird gleich dem Molbruch χvegr des Wasserdampfs, welcher durch die Verbrennung erzeugt wird, in dem Rückführungsabgas (was als der Molbruch χvegr von verbrennungserzeugtem Wasserdampf in dem Einlasskrümmer 12 bezeichnet wird). Somit deutet die Gleichung (19) darauf hin, dass der Molbruch χvegr von Verbrennungs erzeugtem Wasserdampf in dem Einlasskrümmer 12 gleich einem Multiplikationswert ist, welcher durch Multiplizieren des Verhältnisses (P_egr/Pb) des Partialdrucks P_egr des Rückführungsabgases zu dem Krümmerdruck Pb mit dem Molbruch χvex eines Inner-Abgas-Verbrennungs-Eerzeugtem-Wasserdampf erhalten wird. $$\begin{array}{l}\mathrm{\chi }\text{vb}-\mathrm{\chi }\text{va}=\frac{\text{P}\_\text{egr}}{\text{Pb}}\cdot \mathrm{\chi }\text{vex}\\ \mathrm{\chi }\text{vex=}\frac{14}{\text{M}+\mathrm{\alpha }+\mathrm{\beta }}\\ \mathrm{\chi }\text{vegr}=\mathrm{\chi }\text{vb}-\mathrm{\chi }\text{va}\end{array}$$

  
• Aus dem Herleitungsergebnis der Gleichung (15) ist (P_egr/Pb) in der Gleichung (19) gleich der EGR-Rate Regr; somit, wenn die Gleichung (15) für die Gleichung (19) ersetzt wird und dann die Gleichung (19) umgeordnet wird, wird die Gleichung (20) erhalten. Entsprechend wird die EGR-Rate Regr gleich einem Wert, welcher durch Dividieren des Molenbruchs χvegr eines verbrennungserzeugten Wasserdampfs in dem Einlasskrümmer 12 ist, welcher durch Subtrahieren des Molenbruchs χva des Wasserdampfs in der Einlassluft von dem Molenbruch χvb des Wasserdampfs in dem Einlasskrümmer 12 berechnet wird, durch den Molbruch χvex eines Innen-Abgasverbrennungs-Erzeugten-Wasserdampfs erhalten wird. Mit anderen Worten es wird nahegelegt, dass durch Dividieren des Molenbruchs χvegr eines verbrennungserzeugten Wasserdampfs in dem Einlasskrümmer 12 durch den Molenbruch χvex eines Innen-Abgasverbrennungs-Erzeugten-Wasserdampfs der gesamte Molenbruch von dem ganzen Rückführungsabgas in dem Gas innerhalb des Einlasskrümmers 12 erhalten wird und dass der Molenbruch des Rückführungsabgases gleich dem Verhältnis (P_egr/Pb) des Partialdrucks P_egr des Rückführungsabgases zu dem Krümmerdruck Pb ist, das heißt dem Rückführungsabgas. $$\begin{array}{l}Regr=\left(\mathrm{\chi }\text{vb}-\mathrm{\chi }\text{va}\right)\cdot \frac{\text{1}}{\mathrm{\chi }\text{vex}}\\ \mathrm{\chi }\text{vex=}\frac{14}{\text{M}+\mathrm{\alpha }+\mathrm{\beta }}\\ \mathrm{\chi }\text{vegr}=\mathrm{\chi }\text{vb}-\mathrm{\chi }\text{va}\end{array}$$

  
• Durch Umordnen der Gleichung (17) mit Bezug zu β kann die Anzahl β von Molen von Wasserdampf in der Einlassluft durch Gleichung (21) wiedergegeben werden. $$\mathrm{\beta }=\frac{\mathrm{\chi }\text{va}}{1-\mathrm{\chi }\text{va}}\left(\text{M}+\mathrm{\alpha }\right)$$

  
• Durch Ersetzen der Gleichung (21) für die Gleichung (20) und dann Neuanordnen der Gleichung (20) wird die Gleichung (22) erhalten. Bei der Gleichung (22) ist die Anzahl α von Molen von CO2 in der Einlassluft auf 0,038 eingestellt, was ein nominaler Wert ist. $$\begin{array}{l}\text{Regr}=\left(\mathrm{\chi }\text{vb}-\mathrm{\chi }\text{va}\right)\cdot \frac{1}{\mathrm{\chi }\text{vex}}\\ \mathrm{\chi }\text{vex}=\frac{14}{\text{M}+\mathrm{\alpha }+\frac{\mathrm{\chi }\text{va}}{1-\mathrm{\chi }\text{va}}\cdot \left(\text{M}+\mathrm{\alpha }\right)}\cdot \left(1-\mathrm{\chi }\text{va}\right)=\frac{14}{\text{M}+\mathrm{\alpha }}\cdot \left(1-\mathrm{\chi }\text{va}\right)=\frac{14}{107+0.038}\cdot \left(1-\mathrm{\chi }\text{va}\right)\end{array}$$

  
• Somit ist es denkbar, dass aus dem Herleitungsergebnis der Gleichung (22) die EGR-Rate Regr basierend auf dem Molenbruch χvb von Wasserdampf in dem Einlasskrümmer 12 und dem Molenbruch χva von Wasserdampf in der Einlassluft berechnet werden kann.
• Wie in der Gleichung (23) dargestellt, wird der Molenbruch χvb von Wasserdampf in dem Einlasskrümmer 12 theoretisch gleich dem Verhältnis (Pvb/Pb) des Partialdrucks Pvb von Innenkrümmerwasserdampf, was der Partialdruck von in dem Gas innerhalb des Einlasskrümmers 12 umfassten Wasserdampfs ist, zu dem Krümmerdruck Pb. Der Molenbruch χva von Wasserdampf in der Einlassluft wird theoretisch gleich dem Verhältnis (Pva/Pa) des Partialdrucks Pva von InnenEinlassluft-Wasserdampf, was der Partialdruck von in der Einlassluft umfassten Wasserdampfs ist, zu dem Einlassluftdruck Pa. $$\begin{array}{l}\mathrm{\chi }\text{vb}=\frac{\text{Pvb}}{\text{Pb}}\\ \mathrm{\chi }\text{va}=\frac{\text{Pva}}{\text{Pa}}\end{array}$$

  
• Somit ist es denkbar, dass, wie in der Gleichung (24) dargestellt, erhalten durch Ersetzen der Gleichung (23) für die Gleichung (22), die EGR-Rate Regr durch Detektieren des Innenkrümmer-Wasserdampfpartialdruckverhältnisses (Pvb/Pb), was das Verhältnis des Partialdrucks Pvb des Innenkrümmerwasserdampfs zu dem Krümmerdruck Pb ist, und des Inneneinlassluft der Wasserdampfpartialdruckverhältnisses (Pva/Pa), was das Verhältnis des Partialdrucks χva des Inneneinlassluftwasserdampfs zu dem Einlassluftdruck Pa ist, berechnet werden kann. $$\text{Regr}=\left(\frac{\text{Pvb}}{\text{Pb}}-\frac{\text{Pva}}{\text{Pa}}\right)\cdot \frac{\text{M}+\text{a}}{14}\cdot \frac{1}{1-\frac{\text{Pva}}{\text{Pa}}}$$

  
• 1-2-1-2. Konfiguration der Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Rateberechnungseinheit 52 Die Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Rateberechnungseinheit 52 berechnet die Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Rate Regr basierend auf der Einlasslufttemperatur Ca, der Einlassluftfeuchtigkeit Hra, dem Einlassluftdruck Pa, der Krümmertemperatur Tb, der Krümmerfeuchtigkeit Hrb und dem Krümmerdruck Pb. In Ausführungsform 1 ist die Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Rateberechnungseinheit 52 mit einer Innenkrümmer-Wasserdampfverhältnis-Berechnungseinheit 70, einer Inneneinlassluft-Wasserdampfverhältnis-Berechnungseinheit 71 und einer End-EGR-Rateberechnungseinheit 72 versehen, wie in 2 gezeigt.
• Basierend auf der Krümmerfeuchtigkeit Hrb und der Krümmertemperatur Tb, welche durch die Betriebsbedingungsdetektionseinheit 51 detektiert werden, berechnet die Innenkrümmer-Wasserdampfverhältnis-Berechnungseinheit 70 den Partialdruck Pvb des Innenkrümmerwasserdampfs, was der Partialdruck des in dem Gas innerhalb des Einlasskrümmers 12 umfassten Wasserdampfs ist, um somit das Innenkrümmerwasserdampfpartialdruckverhältnis (Pvb/Pb) zu berechnen, was das Verhältnis des Partialdrucks χvb des Innenkrümmerwasserdampfs zu dem Krümmerdruck Pb ist. Basierend auf der Einlassluftfeuchtigkeit Hra und der Einlasslufttemperatur Ta, welche durch die Betriebsbedingungsdetektionseinheit 51 detektiert werden, berechnet die Inneneinlassluft-Wasserdampfverhältnis-Berechnungseinheit 71 den Partialdruck Pva von Inneneinlassluftwasserdampf, welches der Partialdruck von in der Einlassluft umfassten Wasserdampfs ist, um somit das Inneneinlassluftwasserdampfpartialdruckverhältnis (Pva/Pa) zu berechnen, was das Verhältnis des Partialdrucks χva des Inneneinlassluftwasserdampfs zu dem Einlassluftdruck Pa ist.
• Dann basierend auf dem Innenkrümmerwasserdampfpartialdruckverhältnis (Pvb/Pb) und dem Inneneinlassluftwasserdampfpartialdruckverhältnis (Pva/Pa) berechnet die End-EGR-Rateberechnungseinheit 72 die Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Rate Regr, was das Verhältnis des Rückführungsabgases, welches in den Einlasskrümmer 12 zurückgeführt wird, zu dem Gas in dem Einlasskrümmer 12 ist.
• Diese Konfiguration ermöglicht es, dass basierend auf den Detektionswerten des Drucks, der Temperatur und der Feuchtigkeit jeweils von Gas und Einlassluft in den Einlasskrümmer 12 das Innenkrümmerwasserdampfpartialdruckverhältnis (Pvb/Pb) und das Inneneinlassluftwasserdampfpartialdruckverhältnis (Pva/Pa) berechnet werden und dass basierend auf diesen zwei Wasserdampfpartialdruckverhältnissen die Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Rate Regr genau berechnet wird. Details werden nachfolgend erläutert.
• <Die Innenkrümmer-Wasserdampfverhältnis-Berechnungseinheit 70>
• Wie oben beschrieben, berechnet basierend auf der Krümmerfeuchtigkeit Hrb und der Krümmertemperatur Tb die Innenkrümmer-Wasserdampfverhältnis-Berechnungseinheit 70 den Partialdruck Pvb des Innenkrümmerwasserdampfs, was der Partialdruck von in dem Gas innerhalb des Einlasskrümmers 12 umfassten Wasserdampfs ist, um somit das Innenkrümmerwasserdampfpartialdruckverhältnis (Pvb/Pb) zu berechnen, was das Verhältnis des Partialdrucks χvb des Innenkrümmerwasserdampfs zu dem Krümmerdruck Pb ist.
• Wie oben beschrieben, ist das Innenkrümmerwasserdampfpartialdruckverhältnis (Pvb/Pb) theoretisch gleich dem Wasserdampfmolbruch χvb, was das Verhältnis der Anzahl von Molen von Wasserdampf zu der Anzahl von Gesamtmolen von Gas in dem Einlasskrümmer 12 ist. Daher kann das Innenkrümmerwasserdampfpartialdruckverhältnis (Bvb/Pb) ebenso als der Wasserdampfmolenbruch χvw bezeichnet werden.
• In Ausführungsform 1 berechnet die Innenkrümmer-Wasserdampfverhältnis-Berechnungseinheit 70 einen gesättigten Wasserdampfdruck Psb in dem Einlasskrümmer 12 basierend auf der Krümmertemperatur Cb und berechnet dann den Partialdruck Pvb des Innenkrümmerwasserdampfs durch Multiplizieren des gesättigten Wasserdampfdrucks Psb mit der Krümmerfeuchtigkeit Hrb, was eine relative Feuchtigkeit ist.
• Insbesondere berechnet die Innenkrümmer-Wasserdampfverhältnis-Berechnungseinheit 70 den gesättigten Wasserdampfdruck Psb in dem Einlasskrümmer 12 durch Verwenden der Tetens-Gleichung, welche in der Gleichung (25) dargestellt wird. $$\text{Psb}=6.1078\times {10}^{\left(\frac{7.5\times \text{Tb}}{\text{Tb}+237.3}\right)}$$

  
• Die Innenkrümmer-Wasserdampfverhältnis-Berechnungseinheit 70 kann den gesättigten Wasserdampfdruck Psb, welche zu der Krümmertemperatur Cb gehört, durch Verwenden von Eigenschaftsdaten berechnen, bei welchen die Beziehung zwischen der Temperatur und dem gesättigten Wasserdampfdruck vorläufig basierend auf der Gleichung (25) eingestellt wird.
• Dann, wie in der Gleichung (26) dargestellt, berechnet die Innenkrümmer-Wasserdampfverhältnis-Berechnungseinheit 70 den Partialdruck Pvb des Innenkrümmerwasserdampfs durch Multiplizieren des gesättigten Wasserdampfdrucks Psb mit der Krümmerfeuchtigkeit Hrb [%RH] und berechnet dann das Innenkrümmerwasserdampfpartialdruckverhältnis (Pvb/Pb) durch Dividieren des Partialdrucks Pvb des Innenkrümmerwasserdampfs durch den Krümmerdruck Pb. $$\text{Pvb}=\text{Psb}\cdot \frac{\text{Hrb}}{100}$$

  
• <Die Inneneinlassluft-Wasserdampfverhältnis-Berechnungseinheit 71>
• Wie oben beschrieben, berechnet basierend auf der Einlassluftfeuchtigkeit Hra und der Einlasslufttemperatur Ta die Inneneinlassluft-Wasserdampfverhältnis-Berechnungseinheit 71 den Partialdruck Pva von Inneneinlassluftwasserdampf, was der Partialdruck von in der Einlassluft umfassten Wasserdampf ist, um somit das Inneneinlassluftwasserdampfpartialdruckverhältnis (Pva/Pa) zu berechnen, welches das Verhältnis des Partialdrucks χva des Inneneinlassluftwasserdampfs zu dem Einlassluftdruck Pa ist.
• Wie oben beschrieben, ist das Inneneinlassluftwasserdampfpartialdruckverhältnis (Pva/Pa) theoretisch gleich dem Wasserdampfmolenbruch χva, was das Verhältnis der Anzahl von Molen von Wasserdampf zu der Anzahl von Gesamtmolen von Einlassluft ist. Somit kann das Inneneinlassluftwasserdampfpartialdruckverhältnis (Pva/Pa) ebenso als der Inneneinlassluftwasserdampfmolenbruch χvh bezeichnet werden.
• In Ausführungsform 1 berechnet basierend auf der Einlasslufttemperatur Ca die Inneneinlassluft-Wasserdampfverhältnis-Berechnungseinheit 71 einen gesättigten Wasserdampfdruck Psa der Einlassluft und berechnet dann den Inneneinlassluftwasserdampfpartialdruck Pva durch Multiplizieren des gesättigten Wasserdampfdrucks χsa mit der Einlassluftfeuchtigkeit Hra, was eine relative Feuchtigkeit ist.
• Insbesondere berechnet die Inneneinlassluft-Wasserdampfverhältnis-Berechnungseinheit 71 den gesättigten Wasserdampfdruck Psa der Einlassluft durch Verwenden der Tetens-Gleichung, welche in der Gleichung (27) dargestellt ist. $$\text{Psa}=6.1078\times {10}^{\left(\frac{7.5\times \text{Ta}}{\text{Ta}+237.3}\right)}$$

  
• Die Inneneinlassluft-Wasserdampfverhältnis-Berechnungseinheit 71 kann den gesättigten Wasserdampfdruck Psa, welcher zu der Einlasslufttemperatur Ca gehört, durch Verwenden von Eigenschaftsdaten berechnen, bei welchen die Beziehung zwischen der Temperatur und dem gesättigten Wasserdampfdruck vorläufig eingestellt ist.
• Dann, wie in der Gleichung (28) dargestellt, berechnet die Inneneinlassluft-Wasserdampfverhältnis-Berechnungseinheit 71 den Inneneinlassluftwasserdampfpartialdruck Pva durch Multiplizieren des gesättigten Wasserdampfdruck Psa mit der Einlassluftfeuchtigkeit Hra [%RH] und berechnet dann das Inneneinlassluftwasserdampfpartialdruckverhältnis (Pva/Pa) durch Dividieren des Partialdrucks Pva des Inneneinlassluftwasserdampfs durch den Einlassluftdruck Pa. $$\text{Pva}=\text{Psa}\cdot \frac{\text{Hra}}{100}$$

  
• <Die End-EGR-Ratenberechnungseinheit 72>
• Wie oben beschrieben, berechnet basierend auf dem Innenkrümmerwasserdampfpartialdruckverhältnis (Pvb/Pb) und dem Inneneinlassluftwasserdampfpartialdruckverhältnis (Pva/Pa) die End-EGR-Ratenberechnungseinheit 72 die Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Rate Regr, was das Verhältnis von Rückführungsgas, welches in den Einlasskrümmer 12 zurückgeführt wird, zu dem Gas in dem Einlasskrümmer 12 ist.
• Die End-EGR-Rateberechnungseinheit 72 berechnet die Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Rate Regr durch Verwenden der Gleichung (29) basierend auf der obigen Gleichung (24). Mit anderen Worten berechnet die End-EGR-Ratenberechnungseinheit 72 ein Subtraktionspartialdruckverhältnis durch Subtrahieren des Inneneinlassluftwasserdampf-Partialdruck-Verhältnisses (Bva/Pa) von dem Innenkrümmerwasserdampfpartialdruckverhältnis (Pvb/Pb), multipliziert das Subtraktionspartialdruckverhältnis mit einer vorläufig eingestellten Konversionskonstante Kr, berechnet dann als die Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Rate Regr einen Wert durch Teilen des Multiplikationswerts durch einen Subtraktionswert, welcher durch Subtrahieren des Inneneinlassluftwasserdampfpartialdruckverhältnisses (Pva/Pa) von „1“ erhalten wird. $$\begin{array}{l}\text{Regr}=\left(\frac{\text{Pvb}}{\text{Pb}}-\frac{\text{Pva}}{\text{PA}}\right)\cdot \text{Kr}\cdot \frac{1}{1-\frac{\text{Pva}}{\text{Pa}}}\\ \text{Kr}=\frac{\text{M}+\mathrm{\alpha }}{14}=\frac{107+0.038}{14}\end{array}$$

  
• Basierend auf den jeweiligen Anzahlen von Molen von Molekülen in der chemischen Reaktionsgleichung zu einem Zeitpunkt, wenn ein Kraftstoff und feuchte Luft miteinander verbrennen, wird die Konversionskonstante Kr vorläufig eingestellt, wie in der Gleichung (29) dargestellt. Insbesondere wird die Konversionskonstante Kr vorläufig auf einen festen Wert eingestellt, welche durch Dividieren eines Werts (107 + 0,038 in diesem Beispiel) erhalten wird, welcher durch Subtrahieren der Anzahl β von Molen von Inneneinlassluftwasserdampf von der Anzahl (M + α + β) von Gesamtmolen von Abgas auf der rechten Seite (verbranntes Gas) der chemischen Verbrennungsreaktionsgleichung, welche in der gleichen (14) dargestellt ist, berechnet wird, durch die Anzahl von Molen des verbrennungserzeugten Wasserdampfs (14 in diesem Beispiel) erhalten wird. Die Konversionskonstante Kr kann ein anderer Wert als der in der Gleichung (29) dargestelltes sein, beispielsweise ein Wert, welcher durch Einstellen basierend auf einem experimentellen Wert erhalten wird. Da die Anzahl α von Molen von Inneneinlassluft Kohlenstoffdioxid ausreichend kleiner als M ist, kann diese als gleich Null betrachtet werden.
• Die Berechnung durch die Gleichung (29) wird basierend auf physikalischen Größen wiedergegeben. Die Gleichung (30) wird durch modifizieren der Gleichung (29) erhalten. Wie in der Gleichung (30) dargestellt, berechnet die End-EGR-Ratenberechnungseinheit 72 ein Innenkrümmer-Verbrennungs-Erzeugter-Wasserdampfpartialdruck-Verhältnis (Pvegr/Pb), was das Verhältnis des Partialdrucks Pvegr (als ein Inneneinlasskrümmer-Verbrennungs-Erzeugter-Wasserdampfpartialdruck Pvepr bezeichnet wird) von in einem Rückführungsabgas umfassten verbrennungserzeugten Wasserdampf zu dem Krümmerdruck Pb ist, durch Subtrahieren des Inneneinlassluftwasserdampfpartialfruckverhältnisses (Pva/Pa) von dem Innenkrümmerwasserdampfpartialdruckverhältnis (Pvb/Pb). Basierend auf der Anzahl von Molen von Molekülen in der chemischen Reaktionsgleichung zu einem Zeitpunkt, wenn ein Kraftstoff und eine feuchte Luft miteinander verbrennen und dem Inneneinlassluftwasserdampfpartialdruckverhältnis (Pva/Pa) berechnet die End-EGR-Ratenberechnungseinheit 72 den Innenabgasverbrennungserzeugten Wasserdampf von Molenbruch χvex, was der Molenbruch von verbrennungserzeugten Wasserdampf in einem Abgas ist. Dann berechnet die End-EGR Rasenberechnungseinheit 72 als die Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Rate Regr einen Wert durch Dividieren des Innenkrümmerverbrennungserzeugten-WasserdampfpartialdruckVerhältnisses (Pvegr/Pb) durch den Innenabgasverbrennungserzeugten-Wasserdampfmolenbruch χvex. $$\begin{array}{l}\text{Regr}=\frac{\text{Pvegr}}{\text{Pb}}\cdot \frac{1}{\mathrm{\chi }\text{vex}}\\ \frac{\text{Pvegr}}{\text{Pb}}=\frac{\text{Pvb}}{\text{Pb}}-\frac{\text{Pva}}{\text{Pa}}\\ \mathrm{\chi }\text{vex}=\text{Kr2}\cdot \left(1-\frac{\text{Pva}}{\text{Pa}}\right)\\ \text{Kr}2=\frac{14}{\text{M}+\mathrm{\alpha }}=\frac{14}{107+0.038}\end{array}$$

  
• Genau genommen, berechnet die End-EGR-Rateberechnungseinheit 72 als den Innenabgasverbrennungserzeugten-Wasserdampfmolenbruch χvex einen Wert durch Multiplizieren einer vorläufig eingestellten Molkonversionskonstante Kr2 mit einem Subtraktionswert, welcher durch Subtrahieren des Inneneinlassluftwasserdampfpartialdruckverhältnisses (Bva/Pa) von „1“ berechnet wird. Wie bei der vorstehenden Konversionskonstante Kr ist die Molkonversionskonstante Kr2 vorläufig basierend auf einem experimentellen Wert eingestellt die jeweiligen Anzahlen von Molen von Molekülen in der chemischen Reaktionsgleichung zu einem Zeitpunkt, wenn ein Kraftstoff und eine feuchte Luft miteinander verbrennen, oder etwas Ähnliches. Die Berechnungsgleichung für den Innenabgasverbrennungserzeugten-Wasserdampfmolenbruch χvex wird durch Ersetzen der Gleichung (21) hergeleitet, welche basierend auf der chemischen Verbrennungsreaktionsgleichung hergeleitet wird, welche in der Gleichung (14) dargestellt ist, für die Gleichung (20), welche basierend auf der chemischen Verbrennungsreaktionsgleichung hergeleitet wird, welche in der Gleichung (14) dargestellt ist.
• Wie oben beschrieben, wird durch Dividieren des Innenkrümmerverbrennungserzeugten-Wasserdampfpartialdruckverhältnisses (Pvegr/Pb) mit dem Innenabgasverbrennungserzeugten-Wasserdampfmolenbruch χvex das Verhältnis (P_egr/Pb) des Partialdrucks P_egr von Rückführungsabgas zu dem Krümmerdruck Pb erhalten und somit wird die Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Rate Regr erhalten.
• Flussdiagramm
• Das Verfahren (das Steuerverfahren für den Verbrennungsmotor 1) der Verarbeitung durch die Steuereinheit 50 gemäß Ausführungsform 1 wird basierend auf dem in 5 dargestellten Flussdiagramm erläutert. Die in dem Flussdiagramm in 5 dargestellte Verarbeitung wird wiederkehrend umgesetzt, beispielsweise jeden konstanten Betriebszyklus, während die Berechnungsverarbeitungseinheit 90 eine auf der Speichervorrichtung 91 gespeicherte Software (ein Programm) umsetzt.
• In dem Schritt S01 setzt die Betriebsbedingungsdetektionseinheit 51 eine Betriebsbedingungsdetektionsschrittverarbeitung (einen Betriebsbedingungsdetektionsschritt) zum, wie oben beschrieben, Detektieren der Betriebsbedingung des Verbrennungsmotors 1 um. Die Betriebsbedingungsdetektionseinheit 51 detektiert den Krümmerdruck Pb, die Krümmertemperatur Tb, die Krümmerfeuchtigkeit Hrb, den Einlassluftdruck Pa, die Einlasslufttemperatur Ta, die Einlassluftfeuchtigkeit Hra, die Einlassluftflussrate Qa, den Öffnungsgrad Oe des EGR Ventils 22 und etwas Ähnliches.
• Als Nächstes setzt in dem Schritt S02 die Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Rateberechnungseinheit 52 eine Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Rateberechnungsverarbeitung (einen Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Rate Berechnungsschritt) zum, wie oben beschrieben, Berechnen der Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Rate Regr basierend auf der Einlasslufttemperatur Ta, der Einlassluftfeuchtigkeit Hra, dem Einlassluftdruck Pa, dem Krümmerdruck Tee b, der Krümmerfeuchtigkeit Hrb und dem Krümmerdruck Pb um. In dem Schritt S02 wird eine Innenkrümmerwasserdampfverhältnis-Berechnungsverarbeitung (ein Innenkrümmerwasserdampfverhältnis-Berechnungsschritt), welche durch die Innenkrümmer-Wasserdampfverhältnis-Berechnungseinheit 70 ausgeführt wird, eine Inneneinlassluftwasserdampfverhältnis-Berechnungsverarbeitung (einen Inneneinlassluftwasserdampfverhältnis-Berechnungsschritt), welche durch die Inneneinlassluft-Wasserdampfverhältnis-Berechnungseinheit 71 ausgeführt wird, und eine End-EGR-Ratenberechnungsverarbeitung (einen End-EGR-Ratenberechnungsschritt), welcher durch die End-EGR-Ratenberechnungseinheit 72 ausgeführt wird, in dieser Reihenfolge ausgeführt.
• In dem Schritt S03 setzt die Öffnungsbereichlernwertberechnungseinheit 53 eine Öffnungsbereichlernwertberechnungsverarbeitung (einen Öffnungsbereichlernwertberechnungsschritt) zum, wie oben beschrieben, Berechnen der Feuchtigkeit-Detektion-Rückführungsflussrate Qeh basierend auf der Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Rate Regr und der Einlassluftflussrate Qa, zum Berechnen des Feuchtigkeitsdetektionöffnungsbereich Segrh, welches ein Öffnungsbereich des EGR Ventils 22 ist, welcher die Feuchtigkeit-Detektion-Rückführungsflussrate Qeh realisiert, und zum Berechnen des Lernwerts ΔSegrL des Öffnungsbereichs des EGR Ventils 22 basierend auf dem Feuchtigkeitsdetektionöffnungsbereich Segrh um.
• In dem Schritt S04 setzt die RückführungsabgasBerechnungseinheit zur Steuerung 54 eine Rückführungsabgas-Berechnungsverarbeitung zur Steuerung (einen Rückführungsabgas-Berechnungsschritt zur Steuerung) zum, wie oben beschrieben, Berechnen des Lernöffnungsbereichs SegrL des EGR Ventils 22, welcher zu dem aktuellen Öffnungsgrad Oe des EGR Ventils 22 gehört, unter Verwendung des Lernwerts ΔSegrL des Öffnungsbereichs und zum Berechnen der Flussrate Qes des Rückführungsabgases zur Steuerung, welche zur Steuerung des Verbrennungsmotors 1 verwendet wird, basierend auf dem erlernten Öffnungsbereich SegrL, um.
• In dem Schritt S05 setzt die Rückführungsmengennutzungssteuereinheit 55 eine Rückführungsmengennutzungsteuerverarbeitung (einen Rückführungsmengennutzungssteuerschritt) zum, wie oben beschrieben, Steuern des Verbrennungsmotors 1 unter Verwendung der Rückführungsabgasflussrate Qes zur Steuerung um.
• Ausführungsform 2
• Als Nächstes wird die Steuereinheit 50 gemäß Ausführungsform 2 erläutert. Die Erläuterung von Merkmalen, welche identisch zu denen in Ausführungsform 1 sind, wird ausgelassen. Die jeweiligen Basiskonfigurationen und Verarbeitungsverfahren des Verbrennungsmotors 1 und der Steuereinheit 50 gemäß Ausführungsform 2 sind dieselben wie die des Verbrennungsmotors 1 und der Steuereinheit 50 gemäß Ausführungsform 1; allerdings unterscheidet sich Ausführungsform 2 von Ausführungsform 1 darin, dass die Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Rateberechnungseinheit 52 die Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Rate Regr entsprechend dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis AF des Verbrennungsmotors 1 ändert.
• Erweiterung des Berechnungsverfahrens für die Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Rate RegrA den Fall eines reichhaltigen oder mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnisses
• Das Berechnungsverfahren für die Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Rate Regr gemäß Ausführungsform 1 basiert auf der in der Gleichung (14) dargestellten chemischen Verbrennungsreaktionsgleichung zu einem Zeitpunkt, wenn ein Kraftstoff und eine feuchte Luft miteinander bei dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis AF0 verbrennen. Nachfolgend wird die Gleichungsherleitung auf den Fall erweitert, bei welchem das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von feuchter Luft zu Kraftstoff magerer als das theoretische Luft-Kraftstoff Verhältnis AF0 ist, oder zu dem Fall, bei welchem das Luft-Kraftstoff-Verhältnis reichhaltiger als das theoretische Luft-Kraftstoffverhältnisses AF0 ist.
• Ein überschüssiges Luftverhältnis λ ist das Verhältnis des Luft-Kraftstoffverhältnisses AF zu dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis A11. 0, wie in Gleichung (31) dargestellt. Wenn λ = 1, ist das Luft-Kraftstoff-Verhältnis AF gleich dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis AF0; wenn λ < 1, ist das Luft-Kraftstoff-Verhältnis AF fett; wenn λ > 1, ist das Luft-Kraftstoff-Verhältnis AF mager. $$\mathrm{\lambda }=\frac{\text{AF}}{\text{AF0}}$$

  
• <Für den Fall eines fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses>
• Die Gleichung (32) stellt die chemische Verbrennungsreaktionsgleichung zu einem Zeitpunkt dar, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis AF reichhaltig ist (λ < 1). $$\begin{array}{l}2\cdot {\text{C}}_{\text{7}}{\text{H}}_{\text{14}}+\mathrm{\lambda }\cdot \left\{21\cdot {\text{O}}_{\text{2}}+79\cdot {\text{N}}_2+\mathrm{\alpha }\cdot {\text{CO}}_{\text{2}}+\mathrm{\beta }\cdot {\text{H}}_2\text{O}\right\}\\ \to \lambda \cdot \left\{\left(14+\mathrm{\alpha }\right)\cdot {\text{CO}}_2+\left(14+\mathrm{\beta }\right)\cdot {\text{H}}_{\text{2}}\text{O}+79\cdot {\text{N}}_2\right\}+\left(1-\mathrm{\lambda }\right)\cdot 2\cdot {\text{C}}_7{\text{H}}_{14}.\end{array}$$

  
• In dieser Situation, wie durch den letzten Term auf der rechten Seite der Gleichung (32) dargestellt, wird angenommen, dass, falls eine fette Verbrennung vorliegt, nicht verbrenntes Benzin direkt mit dessen ursprünglichen Molekülen abgelassen wird. In der Praxis ist es denkbar, dass aufgrund der Verbrennungstemperatur in dem Zylinder 25 verbranntes Benzin in Methan (CH4), Ethan (C2H6) und etwas Ähnliches zersetzt wird, welche jeweils ein molekulares Gewicht kleiner als das von Benzin aufweisen; allerdings, da die Volumenkonzentration von Benzin klein ist und die Zersetzung von Benzin keinen wesentlichen Effekt bereitstellen könnte, wird die Zersetzung von Benzin in dieser Ausführungsform nicht berücksichtigt.
• Wie in der Gleichung (33) dargestellt, ist die Konzentration von CO2_ex von CO2 in dem Abgas gleich dem Verhältnis (dem Molenbruch von CO2) der Anzahl von Symbolen von CO2 zu der Anzahl von Gesamtmolen in dem Abgas, dargestellt auf der rechten Seite der Gleichung (32). Da diese in Vergleich mit der Anzahl von Gesamtsymbolen klein ist, wird die Anzahl ((1 - λ) · 2) von Molen von nicht verbranntem Benzin als gleich 0 angenähert. Auf ähnliche Weise werden die Konzentration CO2_in von CO2 in dem Gas innerhalb des Einlasskrümmers 12 und die Konzentration CO2_a von CO2 in der Einlassluft ebenso erhalten. Aus der Gleichung (33), wird die Konzentration von CO2 zu dem Zeitpunkt, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis fett ist, gleich der Konzentration von CO2, welche in der Gleichung (15) dargestellt ist, zu einem Zeitpunkt des theoretischen Luftkraftstoffverhältnisses AF0. Daher, falls das Luft-Kraftstoff-Verhältnis fett ist, wird die EGR-Rate Regr das Verhältnis (P_egr/Pb) des Partialdrucks P_egr des Rückführungsabgases zu dem Krümmerdruck Pb, wie bei der Gleichung (16). $$\begin{array}{l}{\text{CO}}_{2\_\text{ex}}=\frac{\mathrm{\lambda }\cdot \left(14+\mathrm{\alpha }\right)}{\mathrm{\lambda }\cdot \left\{\text{M}+\mathrm{\alpha }+\mathrm{\beta }\right\}+\left(1-\mathrm{\lambda }\right)\cdot 2}\cong \frac{\mathrm{\lambda }\cdot \left(14+\mathrm{\alpha }\right)}{\mathrm{\lambda }\cdot \left\{\text{M}+\mathrm{\alpha }+\mathrm{\beta }\right\}}=\frac{14+\mathrm{\alpha }}{\text{M}+\mathrm{\alpha }+\mathrm{\beta }}\\ {\text{CO}}_{2\_in}=\frac{\text{P\_new}}{\text{Pb}}\cdot \frac{\mathrm{\lambda }\cdot \mathrm{\alpha }}{\mathrm{\lambda }\cdot \left\{\text{M}+\mathrm{\alpha }+\mathrm{\beta }\right\}}+\frac{\text{P\_egr}}{\text{Pb}}\cdot \frac{\mathrm{\lambda }\cdot \left(14+\mathrm{\alpha }\right)}{\mathrm{\lambda }\cdot \left\{\text{M}+\mathrm{\alpha }+\mathrm{\beta }\right\}+\left(1-\mathrm{\lambda }\right)\cdot 2}\\ \cong \frac{\text{P\_new}}{\text{Pb}}\cdot \frac{\mathrm{\alpha }}{\text{M}+\mathrm{\alpha }+\mathrm{\beta }}+\frac{\text{P\_egr}}{\text{Pb}}\cdot \frac{14+\mathrm{\alpha }}{\text{M}+\mathrm{\alpha }+\mathrm{\beta }}\\ C{O}_{2\_a}=\frac{\mathrm{\lambda }\cdot \mathrm{\alpha }}{\mathrm{\lambda }\cdot \left\{\text{M}+\mathrm{\alpha }+\mathrm{\beta }\right\}}=\frac{\mathrm{\alpha }}{\text{M}+\mathrm{\alpha }+\mathrm{\beta }}\\ \therefore \text{Regr}=\frac{\text{P\_egr}}{\text{Pb}}\end{array}$$

  
• Falls das Luft-Kraftstoff-Verhältnis fett ist, werden der Molenbruch χva von Wasserdampf in der Einlassluft und der Molenbruch χvb von Wasserdampf in dem Gas in dem Einlasskrümmer 12 durch die Gleichung (34) durch Verwenden des Molenbruchs von Wasserdampf auf der linken Seite oder der rechten Seite der Gleichung (32) und etwas Ähnlichem dargestellt, wie bei den entsprechenden Molenbrüchen zu einem Zeitpunkt des theoretischen Luftkraftstoffverhältnisses A0, dargestellt in den Gleichungen (17) und (18). $$\begin{array}{l}\mathrm{\chi }\text{va}=\frac{\mathrm{\lambda }\cdot \mathrm{\beta }}{\mathrm{\lambda }\cdot \left\{\text{M}+\mathrm{\alpha }+\mathrm{\beta }\right\}}=\frac{\mathrm{\beta }}{\text{M}+\mathrm{\alpha }+\mathrm{\beta }}\\ \mathrm{\chi }\text{vb}=\frac{\text{P\_new}}{\text{Pb}}\cdot \frac{\mathrm{\lambda }\cdot \mathrm{\beta }}{\mathrm{\lambda }\cdot \left\{\text{M}+\mathrm{\alpha }+\mathrm{\beta }\right\}}+\frac{\text{P\_egr}}{\text{Pb}}\cdot \frac{\mathrm{\lambda }\left(14+\mathrm{\beta }\right)}{\mathrm{\lambda }\cdot \left\{\text{M}+\mathrm{\alpha }+\mathrm{\beta }\right\}+\left(1-\mathrm{\lambda }\right)\cdot 2}\\ \cong \frac{\text{P\_new}}{\text{Pb}}\cdot \frac{\mathrm{\beta }}{\text{M}+\mathrm{\alpha }+\mathrm{\beta }}+\frac{\text{P\_egr}}{\text{Pb}}\cdot \frac{14+\mathrm{\beta }}{\text{M}+\mathrm{\alpha }+\mathrm{\beta }+}=\frac{\mathrm{\beta }}{\text{M}+\mathrm{\alpha }+\mathrm{\beta }}+\frac{\text{P\_egr}}{\text{Pb}}\cdot \frac{14}{\text{M}+\mathrm{\alpha }+\mathrm{\beta }}\end{array}$$

  
• Aus der Gleichung (34), werden die Molenbrüche χva und χvb von Wasserdampf zu einem Zeitpunkt, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis fett ist, gleich denen, welche in den Gleichungen (17) und (18) dargestellt sind, jeweils, zu einem Zeitpunkt des theoretischen Luftkraftstoffverhältnisses AF0. Wenn zu einem Zeitpunkt eines fetten Luftkraftstoffverhältnisses (λ < 1) nicht verbranntes Benzin erzeugt wird und somit der Nenner, das heißt die Anzahl von Molen von Verbrennungsproduziertem Wasserdampf, durch Multiplizieren der Anzahl von Molen von Verbrennungsproduziertem Wasserdampf zu einem Zeitpunkt des theoretischen Luftkraftstoffverhältnisses AF0, das heißt 14 mal λ, erhalten wird; allerdings, da die jeweiligen Anzahlen von Symbolen der Moleküle in der Einlassluft mit λ multipliziert sind, wird der Zähler, das heißt die Anzahl von Gesamtmolen von Abgas, ebenso durch Multiplizieren der Anzahl von Gesamtmolen von Abgas zu einem Zeitpunkt des theoretischen Luftkraftstoffverhältnisses AF0 mit λ erhalten. Im Ergebnis heben sich λ in dem Nenner und λ in dem Zähler jeweils gegeneinander auf und somit können die jeweiligen Werte erhalten werden, welche identisch zu denen zu einem Zeitpunkt des theoretischen Luftkraftstoffverhältnisses AF0 sind. Entsprechend, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis fett ist, kann die EGR-Rate Regr durch die Gleichung (34) berechnet werden, was die Gleichung für den Fall ist, bei welchem das Luft-Kraftstoff-Verhältnis das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis AF0 ist.
• <In dem Fall eines mageren Luftkraftstoffverhältnisses>
• Die Gleichung (35) stellt die chemische Verbrennungsreaktionsgleichung zu einem Zeitpunkt dar, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis AF mager ist (λ > 1). $$\begin{array}{l}2\cdot {\text{C}}_{\text{7}}{\text{H}}_{\text{14}}+\mathrm{\lambda }\cdot \left\{21\cdot {\text{O}}_{\text{2}}+79\cdot {\text{N}}_2+\mathrm{\alpha }\cdot {\text{CO}}_{\text{2}}+\mathrm{\beta }\cdot {\text{H}}_2\text{O}\right\}\\ \to \left(14+\mathrm{\lambda }\cdot \mathrm{\alpha }\right)\cdot {\text{CO}}_2+\left(14+\mathrm{\lambda }\cdot \mathrm{\beta }\right)\cdot {\text{H}}_{\text{2}}\text{O}+\mathrm{\lambda }\cdot 79\cdot {\text{N}}_2+21\cdot \left(\mathrm{\lambda -1}\right){\text{O}}_2\end{array}$$

  
• Wie in der Gleichung (36) dargestellt, wird die Konzentration CO2_ex von CO2 in dem Abgas gleich dem Verhältnis (dem Molenbruch von CO2) der Anzahl von Molen von CO2 zu der Anzahl von Gesamtmolen in dem Abgas, dargestellt auf der rechten Seite der Gleichung (35). Da diese im Vergleich mit der Anzahl der Gesamtmolen klein ist, wird die Anzahl von Molen „7“ als gleich 0 angenähert. Auf ähnliche Weise werden die Konzentration CO2_in von CO2 in dem Abgas innerhalb des Einlasskrümmers 12 und die Konzentration CO2_a von CO2 in der Einlassluft ebenso erhalten. Aus der Gleichung (36), unterscheidet sich die Konzentration von CO2 zu einem Zeitpunkt, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis mager ist, von der Konzentration von CO2, dargestellt in der Gleichung (15), zu einem Zeitpunkt des theoretischen Luftkraftstoffverhältnisses AF0. $$\begin{array}{c}{\text{CO}}_{2\_\text{ex}}=\frac{\left(14+\mathrm{\lambda }\cdot \mathrm{\alpha }\right)}{\left(14+\mathrm{\lambda }\cdot \mathrm{\alpha }\right)+\left(14+\mathrm{\lambda }\cdot \mathrm{\beta }\right)+\mathrm{\lambda }\cdot 79+21\left(\mathrm{\lambda -1}\right)}=\\ =\frac{14+\mathrm{\lambda }\cdot \mathrm{\alpha }}{\mathrm{\lambda }\cdot \left(\text{M}+\mathrm{\alpha }+\mathrm{\beta }\right)+7}\cong \frac{14+\mathrm{\lambda }\cdot \mathrm{\alpha }}{\mathrm{\lambda }\cdot \left(\text{M}+\mathrm{\alpha }+\mathrm{\beta }\right)}\\ {\text{CO}}_{2\_in}=\frac{\text{P\_new}}{\text{Pb}}\cdot \frac{\mathrm{\lambda }\cdot \mathrm{\alpha }}{\mathrm{\lambda }\cdot \left\{\text{M}+\mathrm{\alpha }+\mathrm{\beta }\right\}}+\frac{\text{P\_egr}}{\text{Pb}}\cdot \frac{14+\mathrm{\lambda }\cdot \mathrm{\alpha }}{\mathrm{\lambda }\cdot \left\{\text{M}+\mathrm{\alpha }+\mathrm{\beta }\right\}+7}\\ \cong \frac{\text{P\_new}}{\text{Pb}}\cdot \frac{\mathrm{\alpha }}{\text{M}+\mathrm{\alpha }+\mathrm{\beta }}+\frac{\text{P\_egr}}{\text{Pb}}\cdot \frac{14+\mathrm{\lambda }\cdot \mathrm{\alpha }}{\mathrm{\lambda }\cdot \left(\text{M}+\mathrm{\alpha }+\mathrm{\beta }\right)}\\ {\text{CO}}_{2\_\text{a}}=\frac{\mathrm{\lambda }\cdot \mathrm{\alpha }}{\mathrm{\lambda }\cdot \left\{\text{M}+\mathrm{\alpha }+\mathrm{\beta }\right\}}=\frac{\mathrm{\alpha }}{\text{M}+\mathrm{\alpha }+\mathrm{\beta }}\end{array}$$

  
• Dann wird durch Ersetzen der jeweiligen Konzentrationen von CO2 in der Gleichung (36) für die Gleichung (11) und dann Umordnen der Gleichung (1) die Gleichung (37) erhalten. Falls das Luft-Kraftstoff-Verhältnis mager ist, wird die EGR-Rate Regr das Verhältnis (P_egr/Pb) des Partialdrucks P_egr des Rückführungsabgases zu dem Krümmerdruck Pb, wie bei der Gleichung (16). $$\begin{array}{l}\text{Regr}=\frac{{\text{CO}}_{2\_\text{in}}-{\text{CO}}_{2\_\text{a}}}{{\text{CO}}_{2\_\text{ex}}-{\text{CO}}_{2\_\text{a}}}=\frac{\left(\frac{\text{P\_new}}{\text{Pb}}\cdot \frac{\mathrm{\alpha }}{\mathrm{{\rm M}}+\mathrm{\alpha }+\mathrm{\beta }}+\frac{\text{P\_egr}}{\text{Pb}}\cdot \frac{14+\mathrm{\lambda }\cdot \mathrm{\alpha }}{\mathrm{\lambda }\cdot \left(\text{M}+\mathrm{\alpha }+\mathrm{\beta }\right)}\right)-\left(\frac{\mathrm{\alpha }}{\text{M}+\mathrm{\alpha }+\mathrm{\beta }}\right)}{\left(\frac{14+\mathrm{\lambda }\cdot \mathrm{\alpha }}{\mathrm{\lambda }\cdot \left(\text{M}+\mathrm{\alpha }+\mathrm{\beta }\right)}\right)-\left(\frac{\mathrm{\alpha }}{\text{M}+\mathrm{\alpha }+\mathrm{\beta }}\right)}\\ =\frac{\text{P\_egr}}{\text{Pb}}\end{array}$$

  
• Falls das Luft-Kraftstoff-Verhältnis mager ist, werden der Molenbruch χva von Wasserdampf in der Einlassluft und der Molenbruch χvb von Wasserdampf in dem Gas in dem Einlasskrümmer 12 durch die Gleichung (38) durch Verwenden des Molenbruchs von Wasserdampf auf der linken Seite oder der rechten Seite der Gleichung (35) und etwas Ähnlichem dargestellt, wie bei den jeweiligen Molenbrüchen zu einem Zeitpunkt des theoretischen Luftkraftstoffverhältnisses AF0, dargestellt in den Gleichungen (17) und (18). $$\begin{array}{l}\mathrm{\chi }\text{va}=\frac{\mathrm{\lambda }\cdot \mathrm{\beta }}{\mathrm{\lambda }\left\{\text{M}+\mathrm{\alpha }+\mathrm{\beta }\right\}}=\frac{\mathrm{\beta }}{\text{M}+\mathrm{\alpha }+\mathrm{\beta }}\\ \mathrm{\chi }\text{vb}=\frac{\text{P\_new}}{\text{Pb}}\cdot \frac{\mathrm{\lambda }\cdot \mathrm{\beta }}{\mathrm{\lambda }\left\{\text{M}+\mathrm{\alpha }+\mathrm{\beta }\right\}}+\frac{\text{P\_egr}}{\text{Pb}}\cdot \frac{14\mathrm{+\lambda }\cdot \mathrm{\beta }}{\mathrm{\lambda }\cdot \left(\text{M}+\mathrm{\alpha }+\mathrm{\beta }\right)+7}\\ \cong \frac{\text{P\_new}}{\text{Pb}}\cdot \frac{\mathrm{\beta }}{\text{M}+\mathrm{\alpha }+\mathrm{\beta }}+\frac{\text{P\_egr}}{\text{Pb}}\cdot \frac{14\mathrm{+\lambda }\cdot \mathrm{\beta }}{\mathrm{\lambda }\cdot \left(\text{M}+\mathrm{\alpha }+\mathrm{\beta }\right)}=\frac{\mathrm{\beta }}{\text{M}+\mathrm{\alpha }+\mathrm{\beta }}+\frac{\text{P\_egr}}{\text{Pb}}\cdot \frac{14}{\mathrm{\lambda }\cdot \left(\text{M}+\mathrm{\alpha }+\mathrm{\beta }\right)}\end{array}$$

  
• Durch Umordnen der Gleichung (38) wie bei der Gleichung (19), wird die Gleichung (39) erhalten. Der Innenabgasverbrennungserzeugte-Wasserdampfmolenbruch χvexL zu einem Zeitpunkt, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis mager ist, wird gleich einem Wert, welcher durch Dividieren des Innenabgasverbrennungserzeugtem-Wasserdampfmolenbruch χvex, dargestellt in der Gleichung (19), zu einem Zeitpunkt des theoretischen Luftkraftstoffverhältnisses AF0 durch das überschüssige Luftverhältnis λ erhalten. Der Grund dafür liegt in dem folgenden: wenn zu einem Zeitpunkt eines mageren Luftkraftstoffverhältnisses (λ > 1), der Kraftstoff vollständig verbrennt und somit der Nenner, das heißt die Anzahl von Molen von Verbrennungserzeugtem Wasserdampf, identisch zu der Anzahl von Molen von Verbrennungserzeugtem Wasserdampf zu einem Zeitpunkt des theoretischen Luftkraftstoffverhältnisses AF0 ist, das heißt 14; im Gegensatz dazu, da die jeweiligen Anzahlen von Molen der Molekülen in der Einlassluft mit λ multipliziert sind, wird der Zähler, das heißt die Anzahl von Gesamtmolen von Abgas, durch Multiplizieren der Anzahl von Gesamtmolen von Abgas zu einem Zeitpunkt des theoretischen Luftkraftstoffverhältnisses AF0 mit λ erhalten. $$\begin{array}{l}\mathrm{\chi }\text{vb}-\mathrm{\chi }\text{va}=\frac{\text{P\_egr}}{\text{Pb}}\cdot \mathrm{\chi }\text{vexL}\\ \mathrm{\chi }\text{vexL}=\frac{1}{\mathrm{\lambda }}\cdot \frac{14}{\text{M}+\mathrm{\alpha }+\mathrm{\beta }}\\ \mathrm{\chi }\text{vegr}=\mathrm{\chi }\text{vb}-\mathrm{\chi }\text{va}\end{array}$$

  
• Durch Ersetzen der Gleichung (37) für die Gleichung (39) und dann Umordnen der Gleichung (39) wird die Gleichung (40) erhalten. $$\begin{array}{l}\text{Regr}=\left(\mathrm{\chi }\text{vb}-\mathrm{\chi }\text{va}\right)\cdot \frac{1}{\mathrm{\chi }\text{vexL}}\\ \mathrm{\chi }\text{vexL}=\frac{1}{\mathrm{\lambda }}\cdot \frac{14}{\text{M}+\mathrm{\alpha }+\mathrm{\beta }}\\ \mathrm{\chi }\text{vegr}=\mathrm{\chi }\text{vb}-\mathrm{\chi }\text{va}\end{array}$$

  
• Die Anzahl β von Molen von Wasserdampf in der Einlassluft wird durch die Gleichung (21) gegeben, wie bei dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis AF0; somit wird durch Ersetzen der Gleichung (21) für die Gleichung (40) und Umordnen der Gleichung (40) die Gleichung (41) erhalten. $$\begin{array}{l}\text{Regr}=\left(\mathrm{\chi }\text{vb}-\mathrm{\chi }\text{va}\right)\cdot \frac{1}{\mathrm{\chi }\text{vexL}}\\ \mathrm{\chi }\text{vexL}=\frac{1}{\mathrm{\lambda }}\cdot \frac{14}{\text{M}+\mathrm{\alpha }+\frac{\mathrm{\chi }\text{va}}{1-\mathrm{\chi }\text{va}}\left(\text{M}+\mathrm{\alpha }\right)}\cdot \left(1-\mathrm{\chi }\text{va}\right)=\frac{1}{\mathrm{\lambda }}\cdot \frac{14}{\text{M}+\mathrm{\alpha }}\cdot \left(1-\mathrm{\chi }\text{va}\right)\end{array}$$

  
• Dann durch Ersetzen der Gleichung (23) für die Gleichung (41) und dann Umordnen der Gleichung (41), wird die Gleichung (42) erhalten. Daher, für den Fall eines mageren Luftkraftstoffverhältnisses kann die EGR-Rate Regr durch Multiplizieren der EGR-Rate Regr, dargestellt in der Gleichung (24), zu einem Zeitpunkt des theoretischen Luftkraftstoffverhältnisses AF0 mit dem überschüssigen Luftverhältnis λ berechnet werden. $$\text{Regr}=\mathrm{\lambda }\cdot \left(\frac{\text{Pvb}}{\text{Pb}}-\frac{\text{Pva}}{\text{Pa}}\right)\cdot \frac{\text{M}+\mathrm{\alpha }}{14}\cdot \frac{1}{\mathrm{1-}\frac{\text{Pva}}{\text{Pa}}}$$

  
• Die vorstehenden Herleitungsergebnisse werden in der Gleichung (43) zusammengefasst. Falls das Luft-Kraftstoff-Verhältnis AF des Verbrennungsmotors 1 das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis (AF = AF0) oder fett (AF < AF0) ist, kann die EGR-Rate Regr durch die Gleichung (24) basierend auf dem Innenkrümmerwasserdampfpartialdruckverhältnis (Pvb/Pb) und dem Inneneinlassluftwasserdampfpartialdruckverhältnis (Pva/Pa) berechnet werden. Falls das Luft-Kraftstoff-Verhältnis AF des Verbrennungsmotors 1 mager ist (AF > AF0), kann die EGR-Rate Regr durch, wie in der Gleichung (20) dargestellt, weiteres Multiplizieren der durch die Gleichung (24) berechneten EGR-Rate Regr mit dem überschüssigen Luftverhältnis λ berechnet werden.
• 1) für den Fall des theoretischen oder fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses
• 1) in the case of theoretical air/fuel ratio or rich $$\text{Regr}=\left(\frac{\text{Pvb}}{\text{Pb}}-\frac{\text{Pva}}{\text{Pa}}\right)\cdot \frac{\text{M}+\mathrm{\alpha }}{14}\cdot \frac{1}{\mathrm{1-}\frac{\text{Pva}}{-}}$$
  
• 2) für den Fall des mageren Luft-Kraftstoff-
$$\text{Regr}=\mathrm{\lambda }\cdot \left(\frac{\text{Pvb}}{\text{Pb}}-\frac{\text{Pva}}{\text{Pa}}\right)\cdot \frac{\text{M}+\mathrm{\alpha }}{14}\cdot \frac{1}{\mathrm{1-}\frac{\text{Pva}}{\text{Pa}}}$$

• Die Konfiguration der End-EGR-Ratenberechnungseinheit 72
• Somit ändert die End-EGR-Ratenberechnungseinheit 72 gemäß Ausführungsform 2 die Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Rate Regr entsprechend des Kraftstoffverhältnisses AF des Verbrennungsmotors 1
• Wie bei der Gleichung (29) oder (30) in Ausführungsform 1 berechnet die End-EGR-Rateberechnungseinheit 72 die Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Rate RegrO zu einem Zeitpunkt, wenn angenommen wird, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis AF des Verbrennungsmotors 1 das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, basierend auf dem Innenkrümmerwasserdampfpartialdruckverhältnis (Pvb/Pb) und dem Inneneinlassluftwasserdampfpartialdruckverhältnis (Pva/Pa). Wie in der Gleichung (44) dargestellt, falls das Luft-Kraftstoff-Verhältnis AF magerer als das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis AF0 ist, berechnet die End-EGR-Rateberechnungseinheit 72 als die endgültige Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Rate Regr einen Wert durch Multiplizieren der Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Rate RegrO zu einem Zeitpunkt, wenn angenommen wird, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis AF0 ist, mit dem überschüssigen Luftverhältnis λ, welches durch Dividieren des Luftkraftstoffverhältnisses AF durch das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis AF0 erhalten wird. Andererseits, falls das Luft-Kraftstoff-Verhältnis AF reichhaltiger als das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis AF0 ist, berechnet die End-EGR-Rateberechnungseinheit 72 als die endgültige Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Rate Regr die Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Rate RegrO zu einem Zeitpunkt, wenn angenommen wird, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis AF0 ist.
1. 1) für den Fall des mageren Luft-Kraftstoff- $$\begin{array}{l}\text{Regr}=\mathrm{\lambda }\cdot \text{Regr0}\\ \mathrm{\lambda }=\text{AF}/\text{AF0}\end{array}$$
   
2. 2) für den Fall des theoretischen oder fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses $$\text{Regr}=\text{Regr0}$$
   
• Ein Ausdruck wird basierend auf physikalischen Größen erstellt. Wie in der Gleichung (40) dargestellt, berechnet die End-EGR-Rateberechnungseinheit 72 wie bei der Gleichung (40) in Ausführungsform 1, den Innenabgasverbrennungserzeugten-Wasserdampfmolenbruch χverX0 zu einem Zeitpunkt, wenn angenommen wird, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis AF des Verbrennungsmotors 1 das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, basierend auf den jeweiligen Anzahlen von Molen von Molekülen in der chemischen Reaktionsgleichung zu einem Zeitpunkt, wenn der Kraftstoff und feuchte Luft miteinander bei dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis AF0 verbrennen, und dem Inneneinlassluftwasserdampfpartialdruckverhältnis (Pva/Pa). Die End-EGR-Rateberechnungseinheit 72 berechnet das Innenkrümmerverbrennungserzeugte-Wasserdampfpartialdruckverhältnis (Pvegr/Pb) durch Subtrahieren des Inneneinlassluftwasserdampfpartialdruckverhältnis (Pva/Pa) von dem Innenkrümmerwasserdampfpartialdruckverhältnis (Pvb/Bb). $$\begin{array}{l}\mathrm{\chi }\text{vex}0=\text{Kr}2\cdot \left(1-\frac{\text{Pva}}{\text{Pa}}\right),\text{ Kr}2=\frac{14}{\text{M}+\mathrm{\alpha }}=\frac{14}{107+0.038}\\ \frac{\text{Pvegr}}{\text{Pb}}=\frac{\text{Pvb}}{\text{Pb}}-\frac{\text{Pva}}{\text{Pa}}\end{array}$$

  
• Wie in der Gleichung (46) dargestellt, falls das Luft-Kraftstoff-Verhältnis AF magerer als das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis AF0 ist, berechnet die End-EGR-Ratenberechnungseinheit 72 als den Innenabgasverbrennungserzeugtem-Wasserdampfmolenbruch χvexL zu einem Zeitpunkt eines mageren Luftkraftstoffverhältnisses einen Wert durch Dividieren des Innenabgasverbrennungserzeugtem-Wasserdampfmolenbruchs χvex0 zu einem Zeitpunkt, wenn angenommen wird, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis AF0 ist, durch das überschüssige Luftverhältnis λ. Dann berechnet die End-EGR-Ratenberechnungseinheit 72 als die Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Rate Reir einen Wert durch Dividieren des Innenkrümmerverbrennungserzeugter-Wasserdampfpartialdruckverhältnisses (Pvegr/Pb) durch den Innenabgasverbrennungserzeugtem-Wasserdampfmolenbruch χvexL zu einem Zeitpunkt eines mageren Luftkraftstoffverhältnisses. Andererseits, falls das Luft-Kraftstoff-Verhältnis AF reichhaltiger als das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis AF0 ist, übernimmt die End-EGR-Rateberechnungseinheit 72 als den Innenabgasverbrennungserzeugtem-Wasserdampfmolenbruch χvex0 zu dem Zeitpunkt eines fetten Luftkraftstoffverhältnisses direkt den Innenabgasverbrennungserzeugtem-Wasserdampfmolenbruch χvex0 zu einem Zeitpunkt, wenn angenommen wird, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis AF0 ist. Dann berechnet die End-EGR-Ratenberechnungseinheit 72 als die Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Rate Regr einen Wert durch Dividieren des Innenkrümmerverbrennungserzeugter-Wasserdampfpartialdruckverhältnisses (Pvigr/Pb) durch den Innenabgasverbrennungserzeugten-Wasserdampfmolenbruch χVex0 zu einem Zeitpunkt eines fetten Luftkraftstoffverhältnisses.
1. 1) für den Fall des mageren Luft-Kraftstoff- $$\begin{array}{l}\mathrm{\chi }\text{vexL}=\frac{1}{\mathrm{\lambda }}\cdot \mathrm{\chi }\text{vex}0\\ \text{Regr}=\frac{\text{Pvegr}}{\text{Pb}}\cdot \frac{1}{\mathrm{\chi }\text{vexL}}\end{array}$$
   
2. 2) für den Fall des theoretischen oder fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses $$\text{Regr}=\frac{\text{Pvegr}}{\text{Pb}}\cdot \frac{1}{\mathrm{\chi }\text{vex0}}$$
   
• Basierend auf dem durch den Luftkraftstoff-Verhältnis-Sensor 18 detektierten Luft-Kraftstoff-Verhältnis AF bestimmt die End-EGR-Ratenberechnungseinheit 72, ob das Luft-Kraftstoff-Verhältnis AF fett, mager oder das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, und berechnet das überschüssige Luftverhältnis λ. Insbesondere, falls der Detektionswert des Luftkraftstoffverhältnisses AF kleiner als ein vorläufig eingestellte Wert (beispielsweise 14,7) des theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis AF0 ist (AF < AF0), bestimmt die End-EGR-Ratenberechnungseinheit 72, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis fett ist; falls der Detektionswert des Luftkraftstoffverhältnisses AF größer als der Einstellwert des theoretischen Luftkraftstoffverhältnisses AF0 (AF > AF0) ist, bestimmt die End-EGR-Ratenberechnungseinheit 72, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis mager ist; falls der Detektionswert des Luftkraftstoffverhältnisses AF gleicht dem Einstellwert des theoretischen Luftkraftstoffverhältnisses AF0 ist (AF = AF0), bestimmt die End-EGR Rattenberechnungseinheit 72, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist. Zusätzlich berechnet die End-EGR-Ratenberechnungseinheit 72 das überschüssige Luftverhältnisse λ (= AF/AF0) durch Dividieren des Detektionswerts des Luftkraftstoffverhältnisses AF durch den vorläufig eingestellten Wert des theoretischen Luftkraftstoffverhältnisses AF0.
• Alternativ kann zugelassen sein, dass basierend auf einem Kraftstoffkorrekturkoeffizienten Kaf, welche bei einer Berechnung der Kraftstoffeinspritzmenge zu verwenden ist, die End-EGR-Ratenberechnungseinheit 72 bestimmt, ob das Luft-Kraftstoff-Verhältnis AF fett, mager oder das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, und berechnet das überschüssige Luftverhältnis λ. Beispielsweise ist der Kraftstoffkorrekturkoeffizient Kaf ein Korrekturkoeffizient, mit welchem eine Basiskraftstoffeinspritzmenge, welche zum Realisieren des theoretischen Luftkraftstoffverhältnisses AF0 berechnet ist, multipliziert wird. Falls Kaf = 1, bestimmt die End-EGR-Ratenberechnungseinheit 72, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis AF0 ist; falls Kaf > 1, bestimmt die End-EGR-Ratenberechnungseinheit 72, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis fett ist; falls Kaf < 1, bestimmt die End-EGR-Ratenberechnungseinheit 72, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis mager ist. Als das überschüssige Luftverhältnis λ (= 1/Kaf), berechnet die End-EGR-Rateberechnungseinheit 72 den Kehrwert des Kraftstoffkorrekturkoeffizienten Kaf.
• Alternativ kann zugelassen sein, dass basierend auf einem Steuermodus für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis die End-EGR-Ratenberechnungseinheit 72 bestimmt, ob das Luft-Kraftstoff-Verhältnis AF fett, mager oder das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, und stellt das überschüssige Luftverhältnis λ ein. Die Steuermoden für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis umfassen einen theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuermodus, einen fetten Steuermodus und einen mageren Steuermodus. Bei dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuermodus wird, um die Reinigungsleistung des Drei-Wege-Katalysators zu erhöhen, das durch den Luftkraftstoff-Verhältnis-Sensor 18 detektierte Luft-Kraftstoff-Verhältnis AF in einer Rückkopplung gesteuert, um in der Umgebung des theoretischen Luftkraftstoffverhältnisses A0 zu liegen. In dem fetten Steuermodus, welche zu einem Zeitpunkt eingestellt wird, wenn eine Fahrt mit einer hohen Last ausgeführt wird, wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis AF gesteuert, um fett zu sein. Bei dem mageren Steuermodus, welches beispielsweise eingestellt wird, um den Kraftstoffverbrauch zu reduzieren (die Benzinfahrleistung zu erhöhen), wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis AF gesteuert, um mager zu sein. Falls der Steuermodus für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis der theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuermodus, der fette Steuermodus oder der magere Steuermodus ist, bestimmt die End-EGR-Ratenberechnungseinheit 72, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis, fett oder mager ist, je nachdem was der Fall ist. Wie oben beschrieben berechnet die End-EGR-Ratenberechnungseinheit 72 das überschüssige Luftverhältnis λ basierend auf dem Detektionswert des Luftkraftstoffverhältnisses AF, welcher durch den Luftkraftstoff-Verhältnis-Sensor 18 detektiert ist, oder dem Kraftstoffkorrekturkoeffizienten Kaf.
• Ausführungsform 3
• Als Nächstes wird die Steuereinheit 50 gemäß Ausführungsform 3 erläutert. Die Erläuterung von Merkmalen, welche identisch zu denen in den Ausführungsformen 1 und 2 sind, wird ausgelassen. Die jeweiligen Basiskonfigurationen und Verarbeitungsverfahren des Verbrennungsmotors 1 und der Steuereinheit 50 gemäß Ausführungsform 3 sind identisch zu denen des Verbrennungsmotors 1 und der Steuereinheit 50 gemäß den Ausführungsformen 1 und 2; allerdings unterscheidet sich die Ausführungsform 3 von den Ausführungsformen 1 und 2 darin, dass der Einlassluftfeuchtigkeitssensor 5 nicht in dem Verbrennungsmotor 1 vorgesehen ist, und unterscheidet sich ebenso in den Detektionsverfahren für den Einlassluftdruck Pa, die Einlasslufttemperatur Ta und die Einlassluftfeuchtigkeit Hra.
• Jeweils in den Ausführungsformen 1 und 2 wurde der Fall erläutert, bei welchem die Betriebsbedingungsdetektionseinheit 51 den Einlassluftdruck Pa basierend auf dem Ausgangssignal des Einlassluftdrucksensors 2 detektiert, die Einlasslufttemperatur Ta basierend auf dem Ausgangssignal des Einlasslufttemperatursensors 4 detektiert und die Einlassluftfeuchtigkeit Hra basierend auf dem Ausgangssignal des Einlassluftfeuchtigkeitssensors 5 detektiert.
• Allerdings detektiert in Ausführungsform 3 die Betriebsbedingungsdetektionseinheit 51 als den Einlassluftdruck Pa, die Einlassluftfeuchtigkeit Hra und die Einlasslufttemperatur Ta jeweils den Krümmerdruck Pb, die Krümmerfeuchtigkeit Hrb und die Krümmertemperatur Tb unter der Bedingung, dass das EGR Ventil 22 zum Öffnen/Schließen des EGR Pfads 21 geschlossen ist und somit kein Abgas in den Einlasskrümmer 12 zurückgeführt wird.
• In Ausführungsform 3, falls das EGR Ventil 22 für eine vorläufig eingestellte Bestimmungsperiode dauerhaft geschlossen wurde, bestimmt die Betriebsbedingungsdetektionseinheit 51, dass eine Einlassluftdetektionsbedingung erfüllt wurde. Die Bestimmungsperiode wird auf eine Periode eingestellt, bei welcher, nachdem das EGR Ventil 22 geschlossen ist, dass Rückführungsabgas in dem Einlasskrümmer 12 ausreichend vermindert ist. Die Bestimmungsperiode kann verkürzt werden, wenn sich die Einlassluftmenge erhöht. Während die Einlassluftdetektionsbedingung erfüllt ist, detektiert die Betriebsbedingungsdetektionseinheit 51 den Einlassluftdruck Pa basierend auf dem Ausgangssignal des Krümmerdrucksensors 8, detektiert die Einlasslufttemperatur Ta basierend auf dem Ausgangssignal des Krümmertemperatursensors 9 und detektiert die Einlassluftfeuchtigkeit Hra basierend auf dem Ausgangssignal des Krümmerfeuchtigkeitssensors 10. Während das EGR Ventil 22 geschlossen ist, wird kein Abgas in den Einlasskrümmer 12 zurückgeführt; somit ist lediglich Einlassluft darin vorhanden. Im Ergebnis kann durch Verwenden des Drucks, der Feuchtigkeit und der Temperatur des Gases in dem Einlasskrümmer 12, welche unter der oben stehenden Bedingung detektiert sind, der Inneneinlassluftwasserdampfpartialdruck Pva und das Inneneinlassluftwasserdampfpartialdruckverhältnis (Pva/Pa) berechnet werden.
• Wie bei der Ausführungsform 1 werden basierend auf der Einlassluftfeuchtigkeit Hra und der Einlasslufttemperatur Ta, welche zu einem Zeitpunkt detektiert sind, wenn die Einlassluftdetektionsbedingung erfüllt ist, die Inneneinlassluft-Wasserdampfverhältnis-Berechnungseinheit 71 den Partialdruck Pva von Inneneinlassluftwasserdampf, was der Partialdruck von in der Einlassluft umfassten Wasserdampf ist, um das Inneneinlassluftwasserdampfpartialdruckverhältnis (Pva/Pa) zu berechnen, was das Verhältnis des Partialdrucks χva des Inneneinlassluftwasserdampf zu dem Einlassluftdruck Pa ist. Wenn die Einlassluftdetektionsbedingung nicht erfüllt ist, hält die Inneneinlassluft-Wasserdampfverhältnis-Berechnungseinheit 71 an und gibt das Inneneinlassluftwasserdampfpartialdruckverhältnis (Pva/Pa) aus, welches zu einem Zeitpunkt berechnet wurde, wenn die Einlassluftdetektionsbedingung erfüllt wurde. Die Feuchtigkeit der Umgebungsluft ändert sich langsamer als die Feuchtigkeit in dem Einlasskrümmer 12, welche sich aufgrund einer Änderung in der EGR-Rate verändert; daher, selbst wenn der gehaltene Wert verwendet wird, wird verhindert, dass ein großer Abschätzungsfehler in der EGR-Rate auftritt.
• [Andere Ausführungsformen]
• Letztlich werden andere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erläutert. Jede der Konfigurationen von nachfolgend zu erläuternden Ausführungsformen ist nicht darauf beschränkt, dass diese getrennt genutzt werden, sondern können vielmehr in Kombination mit den Konfigurationen anderer Ausführungsformen genutzt werden, solange kein Widerspruch auftritt.
• (1) Bei jeder der vorstehenden Ausführungsformen wurde der Fall erläutert, bei welchem unter Berücksichtigung des Falls, bei welchem als der Kraftstoff für den Verbrennungsmotor 1 Benzin verwendet wird, wobei angenommen wird, dass die durchschnittliche Molekulargleichung von Benzin und die Zusammensetzung von Luft jeweils durch die Gleichungen (14), (32) und (35) gegeben sind. Allerdings sind die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nicht auf den vorstehenden Fall beschränkt. Mit anderen Worten kann es zulässig sein, dass bei der durchschnittlichen Molekulargleichung von Benzin und der Zusammensetzung von Luft strengere Werte verwendet werden, dass die chemische Reaktionsgleichung und die jeweiligen Anzahl von Molen von Molekülen in der chemischen Reaktionsgleichung verändert werden und dass die Einstellungswerte zum Berechnen der Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Rate Regr wie beispielsweise die Konversionskonstante Kr und die Molenkonversionskonstante Kr2 verändert werden. Darüber hinaus kann es zulässig sein, dass als der Kraftstoff des Verbrennungsmotors 1 beispielsweise leichtes Öl, Alkohol, natürliches Gas oder etwas Ähnliches verwendet wird, dass die durchschnittliche Molekulargleichung des Kraftstoffs entsprechend der Art des Kraftstoffs verändert wird, dass die chemische Reaktionsgleichung und die entsprechenden Anzahlen von Molen von Molekülen in der chemischen Reaktionsgleichung verändert werden und dass die Einstellwerte zum Berechnen der Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Rate Regr wie beispielsweise die Konversionskonstante Kr und die Molenkonversionskonstante Kr2 verändert wird.
• (2) Bei jeder der vorstehenden Ausführungsformen wurde der Fall erläutert, wobei die Betriebsbedingungsdetektionseinheit 51 die Einlasslufttemperatur Ta basierend auf dem Ausgangssignal des Einlasslufttemperatursensors 4 detektiert und die Einlassluftfeuchtigkeit Hra basierend auf dem Ausgangssignal des Einlassluftfeuchtigkeitssensors 5 detektiert. Allerdings sind die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nicht auf den vorstehenden Fall beschränkt. Das soll heißen, es kann zulässig sein, dass die Betriebsbedingungsdetektionseinheit 51 eine Information über die Einlassluftfeuchtigkeit Hra und die Einlasslufttemperatur Ca von der Klimaanlagensteuereinheit 80 erhält. Die Klimaanlagensteuereinheit 80 ist eine Steuereinheit für eine Klimaanlage, welche eine Klimatisierung eines Fahrzeugsinneren ausführt und mit der Steuereinheit 50 für den Verbrennungsmotor 1 über eine Kommunikationsleitung verbunden ist. Die Klimaanlagensteuereinheit 80 ist mit einem Feuchtigkeitssensor versehen, welche die Feuchtigkeit von in die Klimaanlage einzulassende Umgebungsluft detektiert, und ist mit einem Temperatursensor versehen, welche die Temperatur der Umgebungsluft detektiert, die Umgebungsluftfeuchtigkeit und die Umgebungslufttemperatur basierend auf den Ausgangssignalen des Feuchtigkeitssensors und des Temperatursensors detektiert und eine Information über die Umgebungsluftfeuchtigkeit und die Umgebungslufttemperatur an die Steuereinheit 50 überträgt.
• (3) Bei jeder der vorstehenden Ausführungsformen wurde der Fall erläutert, wobei die Rückführungsmengennutzungssteuereinheit 55, wie oben beschrieben, zumindest eine oder mehrere aus der Gruppe einer Änderung des Zündzeitpunkts, einer Änderung des Öffnungsgrades Oe des EGR Ventils 22 und eine Berechnung eines Abtriebsdrehmoments des Verbrennungsmotors 1 basierend auf der Flussrate Qes des Rückführungsabgases zur Steuerung ausführt. Allerdings sind die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nicht auf den vorstehenden Fall beschränkt. Das soll heißen, es kann zulässig sein, dass die Rückführungsmengennutzungssteuereinheit 55 die Rückführungsabgasfluss Rate Qes zur Steuerung von anderen als diesen Steuerungen verwendet, beispielsweise für eine Steuerung der Einlassluftmenge, eine Steuerung zur Änderung der Ventilöffnung- und Schließzeitpunkte von dem Einlassventil 14 und/oder dem Abgasventil 15 und etwas Ähnliches.
• Verschiedene Modifikationen und Änderungen dieser Erfindung werden dem Fachmann deutlich werden, ohne von dem Schutzbereich und dem Geist dieser Erfindung abzuweichen, und es versteht sich, dass diese nicht auf die hierin beschriebenen darstellenden Ausführungsformen beschränkt ist.

Claims (15)

1. Eine Steuereinheit (50) für einen Verbrennungsmotor (1), welcher mit einem Einlasspfad (23) und einem Abgaspfad (17), einem Drosselventil (6) zum Öffnen und Schließen des Einlasspfads (23), einem EGR Pfad (21) zum Zurückführen von Abgas von dem Abgaspfad (17) in einen Einlasskrümmer (12), welcher ein Teil des Einlasspfads (23) ist und auf der nachgelagerten Seite des Drosselventils (6) liegt, und einem EGR Ventil (22) zum Öffnen und Schließen des EGR Pfads (21) versehen ist, wobei die Steuereinheit (50) für den Verbrennungsmotor (1) umfasst: eine Betriebsbedingungsdetektionseinheit (51), welche einen Krümmerdruck (Pb), welcher ein Druck eines Gases in dem Einlasskrümmer (12) ist, eine Krümmertemperatur (Tb), welche eine Temperatur eines Gases in dem Einlasskrümmer (12) ist, eine Krümmerfeuchtigkeit (Hrb), welche eine Feuchtigkeit eines Gases in dem Einlasskrümmer (12) ist, einen Einlassluftdruck (Pa), welcher ein Druck einer in den Einlasspfad (23) einzulassenden Einlassluft ist, eine Einlasslufttemperatur (Ta), welche eine Temperatur der Einlassluft ist, eine Einlassluftfeuchtigkeit (Hra), welche eine Feuchtigkeit der Einlassluft ist, eine Einlassluftflussrate (Qa), welche eine Flussrate der Einlassluft ist, und einen Öffnungsgrad (Oe) des EGR Ventils (22) detektiert; eine Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Rateberechnungseinheit (52), welche eine Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Rate (Regr), welche ein Verhältnis eines Rückführungsabgases, welches das in den Einlasskrümmer (12) zurückgeführte Abgas ist, zu der Einlassluft ist, basierend auf der Einlasslufttemperatur (Ta), der Einlassluftfeuchtigkeit (Hra), dem Einlassluftdruck (Pa), der Krümmertemperatur (Tb), der Krümmerfeuchtigkeit (Hrb) und dem Krümmerdruck (Pb) berechnet; eine Öffnungsbereichlernwertberechnungseinheit (53), welche eine Feuchtigkeit-Detektion-Rückführungsflussrate (Qeh), welche eine Flussrate des Rückführungsabgases ist, basierend auf der Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Rate (Regr) und der Einlassluftflussrate (Qa) berechnet, einen Feuchtigkeitsdetektionöffnungsbereich (Segrh), welcher ein Öffnungsbereich des EGR Ventils (22) ist, welcher die Feuchtigkeit-Detektion-Rückführungsflussrate (Qeh) realisiert, berechnet und einen Lernwert (ΔSegrL) des Öffnungsbereichs des EGR Ventils (22) basierend auf dem Feuchtigkeitsdetektionöffnungsbereich (Segrh) berechnet; und eine Rückführungsabgasberechnungseinheit zur Steuerung (54), welche einen Lernöffnungsbereich (SegrL) des EGR Ventils (22), welcher zu dem aktuellen Öffnungsgrad (Oe) des EGR Ventils (22) gehört, unter Verwendung des Lernwerts (ΔSegrL) des Öffnungsbereichs berechnet und eine Flussrate (Qes) des Rückführungsabgases zur Steuerung berechnet, verwendet zur Steuerung des Verbrennungsmotors (1), basierend auf dem Lernöffnungsbereich (SegrL); wobei die Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Rateberechnungseinheit (52) umfasst: eine Innenkrümmerwasserdampfverhältnis-Berechnungseinheit (70), welche einen Innenkrümmerwasserdampfpartialdruck (PVb), welcher ein Partialdruck des in dem Gas innerhalb des Einlasskrümmers (12) umfassten Wasserdampfs ist, basierend auf der Krümmerfeuchtigkeit (Hrb) und der Krümmertemperatur (Tb) berechnet und ein Innenkrümmerwasserdampfpartialdruckverhältnis (Pvb/Pb), welches das Verhältnis des Innenkrümmerwasserdampfpartialdrucks (Pvb) zu dem Krümmerdruck (Pb) ist, berechnet; eine Inneneinlassluftwasserdampfverhältnis-Berechnungseinheit (71), welche einen Inneneinlassluftwasserdampfpartialdruck (Pva), welcher ein Partialdruck von in der Einlassluft umfasstem Wasserdampf ist, basierend auf der Einlassluftfeuchtigkeit (Hra) und der Einlasslufttemperatur (Ta) berechnet und ein Inneneinlassluftwasserdampfpartialdruckverhältnis (Pva/Pa), welches das Verhältnis des Inneneinlassluftwasserdampfpartialdrucks (Pva) zu dem Einlassluftdruck (Pa) ist, berechnet; und eine End-EGR-Ratenberechnungseinheit (72), welche die Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Rate (Regr) basierend auf dem Innenkrümmerwasserdampfpartialdruckverhältnis (Pvb/Pb) und dem Inneneinlassluftwasserdampfpartialdruckverhältnis (Pva/Pa) berechnet; wobei die End-EGR-Ratenberechnungseinheit (72) ein Subtraktionspartialdruckverhältnis durch Subtrahieren des Inneneinlasswasserdampfpartialdruckverhältnisses (Pva/Pa) von dem Innenkrümmerwasserdampfpartialdruckverhältnis (Pvb/Pb) berechnet, das Subtraktionspartialdruckverhältnis mit einer vorläufig eingestellten Konversionskonstante (Kr) multipliziert und dann als die Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Rate (Regr) einen Wert durch Dividieren des Multiplikationswerts durch einen Subtraktionswert berechnet, welcher durch Subtrahieren des Inneneinlasswasserdampfpartialdruckverhältnisses (Pva/Pa) von „1“ erhalten ist.
2. Eine Steuereinheit (50) für einen Verbrennungsmotor (1), welcher mit einem Einlasspfad (23) und einem Abgaspfad (17), einem Drosselventil (6) zum Öffnen und Schließen des Einlasspfads (23), einem EGR Pfad (21) zum Zurückführen von Abgas von dem Abgaspfad (17) in einen Einlasskrümmer (12), welcher ein Teil des Einlasspfads (23) ist und auf der nachgelagerten Seite des Drosselventils (6) liegt, und einem EGR Ventil (22) zum Öffnen und Schließen des EGR Pfads (21) versehen ist, wobei die Steuereinheit (50) für den Verbrennungsmotor (1) umfasst: eine Betriebsbedingungsdetektionseinheit (51), welche einen Krümmerdruck (Pb), welcher ein Druck eines Gases in dem Einlasskrümmer (12) ist, eine Krümmertemperatur (Tb), welche eine Temperatur eines Gases in dem Einlasskrümmer (12) ist, eine Krümmerfeuchtigkeit (Hrb), welche eine Feuchtigkeit eines Gases in dem Einlasskrümmer (12) ist, einen Einlassluftdruck (Pa), welcher ein Druck einer in den Einlasspfad (23) einzulassenden Einlassluft ist, eine Einlasslufttemperatur (Ta), welche eine Temperatur der Einlassluft ist, eine Einlassluftfeuchtigkeit (Hra), welche eine Feuchtigkeit der Einlassluft ist, eine Einlassluftflussrate (Qa), welche eine Flussrate der Einlassluft ist, und einen Öffnungsgrad (Oe) des EGR Ventils (22) detektiert; eine Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Rateberechnungseinheit (52), welche eine Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Rate (Regr), welche ein Verhältnis eines Rückführungsabgases, welches das in den Einlasskrümmer (12) zurückgeführte Abgas ist, zu der Einlassluft ist, basierend auf der Einlasslufttemperatur (Ta), der Einlassluftfeuchtigkeit (Hra), dem Einlassluftdruck (Pa), der Krümmertemperatur (Tb), der Krümmerfeuchtigkeit (Hrb) und dem Krümmerdruck (Pb) berechnet; eine Öffnungsbereichlernwertberechnungseinheit (53), welche eine Feuchtigkeit-Detektion-Rückführungsflussrate (Qeh), welche eine Flussrate des Rückführungsabgases ist, basierend auf der Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Rate (Regr) und der Einlassluftflussrate (Qa) berechnet, einen Feuchtigkeitsdetektionöffnungsbereich (Segrh), welcher ein Öffnungsbereich des EGR Ventils (22) ist, welcher die Feuchtigkeit-Detektion-Rückführungsflussrate (Qeh) realisiert, berechnet und einen Lernwert (ΔSegrL) des Öffnungsbereichs des EGR Ventils (22) basierend auf dem Feuchtigkeitsdetektionöffnungsbereich (Segrh) berechnet; und eine Rückführungsabgasberechnungseinheit zur Steuerung (54), welche einen Lernöffnungsbereich (SegrL) des EGR Ventils (22), welcher zu dem aktuellen Öffnungsgrad (Oe) des EGR Ventils (22) gehört, unter Verwendung des Lernwerts (ΔSegrL) des Öffnungsbereichs berechnet und eine Flussrate (Qes) des Rückführungsabgases zur Steuerung berechnet, verwendet zur Steuerung des Verbrennungsmotors (1), basierend auf dem Lernöffnungsbereich (SegrL); wobei die Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Rateberechnungseinheit (52) umfasst: eine Innenkrümmerwasserdampfverhältnis-Berechnungseinheit (70), welche einen Innenkrümmerwasserdampfpartialdruck (PVb), welcher ein Partialdruck des in dem Gas innerhalb des Einlasskrümmers (12) umfassten Wasserdampfs ist, basierend auf der Krümmerfeuchtigkeit (Hrb) und der Krümmertemperatur (Tb) berechnet und ein Innenkrümmerwasserdampfpartialdruckverhältnis (Pvb/Pb), welches das Verhältnis des Innenkrümmerwasserdampfpartialdrucks (Pvb) zu dem Krümmerdruck (Pb) ist, berechnet; eine Inneneinlassluftwasserdampfverhältnis-Berechnungseinheit (71), welche einen Inneneinlassluftwasserdampfpartialdruck (Pva), welcher ein Partialdruck von in der Einlassluft umfasstem Wasserdampf ist, basierend auf der Einlassluftfeuchtigkeit (Hra) und der Einlasslufttemperatur (Ta) berechnet und ein Inneneinlassluftwasserdampfpartialdruckverhältnis (Pva/Pa), welches das Verhältnis des Inneneinlassluftwasserdampfpartialdrucks (Pva) zu dem Einlassluftdruck (Pa) ist, berechnet; und eine End-EGR-Ratenberechnungseinheit (72), welche die Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Rate (Regr) basierend auf dem Innenkrümmerwasserdampfpartialdruckverhältnis (Pvb/Pb) und dem Inneneinlassluftwasserdampfpartialdruckverhältnis (Pva/Pa) berechnet; wobei die End-EGR-Ratenberechnungseinheit (72) ein Innenkrümmerverbrennungserzeugter-Wasserdampfpartialdruckverhältnis (Pvegr/Pb), was ein Verhältnis des Partialdrucks (Pvegr) von in dem rückgeführten Abgas umfasstem verbrennungserzeugtem Wasserdampf zu dem Krümmerdruck (Pb) ist, durch Subtrahieren des Inneneinlassluftwasserdampfpartialdruckverhältnisses (Pva/Pa) von dem Innenkrümmerwasserdampfpartialdruckverhältnis (Pvb/Pb) berechnet; basierend auf den jeweiligen Anzahlen von Molen von Molekülen in einer chemischen Reaktionsgleichung zu einem Zeitpunkt, wenn ein Kraftstoff und feuchte Luft miteinander verbrennen, und dem Inneneinlassluftwasserdampfpartialdruckverhältnis (Pva/Pa), die End-EGR-Ratenberechnungseinheit (72) einen Innenabgasverbrennungserzeugter-Wasserdampfmolenbruch (χvex), was ein Molenbruch von verbrennungserzeugtem Wasserdampf in dem Abgas ist, berechnet; dann die End-EGR-Ratenberechnungseinheit (72) als die Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Rate (Regr) einen Wert durch Dividieren des Innenkrümmerverbrennungserzeugter- Wasserdampfpartialdruckverhältnisses (Pvegr/Pb) durch den in den Abgasverbrennungserzeugter-Wasserdampfmolenbruch (χvex) berechnet.
3. Eine Steuereinheit (50) für einen Verbrennungsmotor (1), welcher mit einem Einlasspfad (23) und einem Abgaspfad (17), einem Drosselventil (6) zum Öffnen und Schließen des Einlasspfads (23), einem EGR Pfad (21) zum Zurückführen von Abgas von dem Abgaspfad (17) in einen Einlasskrümmer (12), welcher ein Teil des Einlasspfads (23) ist und auf der nachgelagerten Seite des Drosselventils (6) liegt, und einem EGR Ventil (22) zum Öffnen und Schließen des EGR Pfads (21) versehen ist, wobei die Steuereinheit (50) für den Verbrennungsmotor (1) umfasst: eine Betriebsbedingungsdetektionseinheit (51), welche einen Krümmerdruck (Pb), welcher ein Druck eines Gases in dem Einlasskrümmer (12) ist, eine Krümmertemperatur (Tb), welche eine Temperatur eines Gases in dem Einlasskrümmer (12) ist, eine Krümmerfeuchtigkeit (Hrb), welche eine Feuchtigkeit eines Gases in dem Einlasskrümmer (12) ist, einen Einlassluftdruck (Pa), welcher ein Druck einer in den Einlasspfad (23) einzulassenden Einlassluft ist, eine Einlasslufttemperatur (Ta), welche eine Temperatur der Einlassluft ist, eine Einlassluftfeuchtigkeit (Hra), welche eine Feuchtigkeit der Einlassluft ist, eine Einlassluftflussrate (Qa), welche eine Flussrate der Einlassluft ist, und einen Öffnungsgrad (Oe) des EGR Ventils (22) detektiert; eine Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Rateberechnungseinheit (52), welche eine Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Rate (Regr), welche ein Verhältnis eines Rückführungsabgases, welches das in den Einlasskrümmer (12) zurückgeführte Abgas ist, zu der Einlassluft ist, basierend auf der Einlasslufttemperatur (Ta), der Einlassluftfeuchtigkeit (Hra), dem Einlassluftdruck (Pa), der Krümmertemperatur (Tb), der Krümmerfeuchtigkeit (Hrb) und dem Krümmerdruck (Pb) berechnet; eine Öffnungsbereichlernwertberechnungseinheit (53), welche eine Feuchtigkeit-Detektion-Rückführungsflussrate (Qeh), welche eine Flussrate des Rückführungsabgases ist, basierend auf der Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Rate (Regr) und der Einlassluftflussrate (Qa) berechnet, einen Feuchtigkeitsdetektionöffnungsbereich (Segrh), welcher ein Öffnungsbereich des EGR Ventils (22) ist, welcher die Feuchtigkeit-Detektion-Rückführungsflussrate (Qeh) realisiert, berechnet und einen Lernwert (ΔSegrL) des Öffnungsbereichs des EGR Ventils (22) basierend auf dem Feuchtigkeitsdetektionöffnungsbereich (Segrh) berechnet; und eine Rückführungsabgasberechnungseinheit zur Steuerung (54), welche einen Lernöffnungsbereich (SegrL) des EGR Ventils (22), welcher zu dem aktuellen Öffnungsgrad (Oe) des EGR Ventils (22) gehört, unter Verwendung des Lernwerts (ΔSegrL) des Öffnungsbereichs berechnet und eine Flussrate (Qes) des Rückführungsabgases zur Steuerung berechnet, verwendet zur Steuerung des Verbrennungsmotors (1), basierend auf dem Lernöffnungsbereich (SegrL); wobei die Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Rateberechnungseinheit (52) umfasst: eine Innenkrümmerwasserdampfverhältnis-Berechnungseinheit (70), welche einen Innenkrümmerwasserdampfpartialdruck (PVb), welcher ein Partialdruck des in dem Gas innerhalb des Einlasskrümmers (12) umfassten Wasserdampfs ist, basierend auf der Krümmerfeuchtigkeit (Hrb) und der Krümmertemperatur (Tb) berechnet und ein Innenkrümmerwasserdampfpartialdruckverhältnis (Pvb/Pb), welches das Verhältnis des Innenkrümmerwasserdampfpartialdrucks (Pvb) zu dem Krümmerdruck (Pb) ist, berechnet; eine Inneneinlassluftwasserdampfverhältnis-Berechnungseinheit (71), welche einen Inneneinlassluftwasserdampfpartialdruck (Pva), welcher ein Partialdruck von in der Einlassluft umfasstem Wasserdampf ist, basierend auf der Einlassluftfeuchtigkeit (Hra) und der Einlasslufttemperatur (Ta) berechnet und ein Inneneinlassluftwasserdampfpartialdruckverhältnis (Pva/Pa), welches das Verhältnis des Inneneinlassluftwasserdampfpartialdrucks (Pva) zu dem Einlassluftdruck (Pa) ist, berechnet; und eine End-EGR-Ratenberechnungseinheit (72), welche die Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Rate (Regr) basierend auf dem Innenkrümmerwasserdampfpartialdruckverhältnis (Pvb/Pb) und dem Inneneinlassluftwasserdampfpartialdruckverhältnis (Pva/Pa) berechnet; wobei die End-EGR-Ratenberechnungseinheit (72) die Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Rate (Regr) entsprechend einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis (AF) des Verbrennungsmotors (1) ändert.
4. Eine Steuereinheit (50) für einen Verbrennungsmotor (1), welcher mit einem Einlasspfad (23) und einem Abgaspfad (17), einem Drosselventil (6) zum Öffnen und Schließen des Einlasspfads (23), einem EGR Pfad (21) zum Zurückführen von Abgas von dem Abgaspfad (17) in einen Einlasskrümmer (12), welcher ein Teil des Einlasspfads (23) ist und auf der nachgelagerten Seite des Drosselventils (6) liegt, und einem EGR Ventil (22) zum Öffnen und Schließen des EGR Pfads (21) versehen ist, wobei die Steuereinheit (50) für den Verbrennungsmotor (1) umfasst: eine Betriebsbedingungsdetektionseinheit (51), welche einen Krümmerdruck (Pb), welcher ein Druck eines Gases in dem Einlasskrümmer (12) ist, eine Krümmertemperatur (Tb), welche eine Temperatur eines Gases in dem Einlasskrümmer (12) ist, eine Krümmerfeuchtigkeit (Hrb), welche eine Feuchtigkeit eines Gases in dem Einlasskrümmer (12) ist, einen Einlassluftdruck (Pa), welcher ein Druck einer in den Einlasspfad (23) einzulassenden Einlassluft ist, eine Einlasslufttemperatur (Ta), welche eine Temperatur der Einlassluft ist, eine Einlassluftfeuchtigkeit (Hra), welche eine Feuchtigkeit der Einlassluft ist, eine Einlassluftflussrate (Qa), welche eine Flussrate der Einlassluft ist, und einen Öffnungsgrad (Oe) des EGR Ventils (22) detektiert; eine Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Rateberechnungseinheit (52), welche eine Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Rate (Regr), welche ein Verhältnis eines Rückführungsabgases, welches das in den Einlasskrümmer (12) zurückgeführte Abgas ist, zu der Einlassluft ist, basierend auf der Einlasslufttemperatur (Ta), der Einlassluftfeuchtigkeit (Hra), dem Einlassluftdruck (Pa), der Krümmertemperatur (Tb), der Krümmerfeuchtigkeit (Hrb) und dem Krümmerdruck (Pb) berechnet; eine Öffnungsbereichlernwertberechnungseinheit (53), welche eine Feuchtigkeit-Detektion-Rückführungsflussrate (Qeh), welche eine Flussrate des Rückführungsabgases ist, basierend auf der Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Rate (Regr) und der Einlassluftflussrate (Qa) berechnet, einen Feuchtigkeitsdetektionöffnungsbereich (Segrh), welcher ein Öffnungsbereich des EGR Ventils (22) ist, welcher die Feuchtigkeit-Detektion-Rückführungsflussrate (Qeh) realisiert, berechnet und einen Lernwert (ΔSegrL) des Öffnungsbereichs des EGR Ventils (22) basierend auf dem Feuchtigkeitsdetektionöffnungsbereich (Segrh) berechnet; und eine Rückführungsabgasberechnungseinheit zur Steuerung (54), welche einen Lernöffnungsbereich (SegrL) des EGR Ventils (22), welcher zu dem aktuellen Öffnungsgrad (Oe) des EGR Ventils (22) gehört, unter Verwendung des Lernwerts (ΔSegrL) des Öffnungsbereichs berechnet und eine Flussrate (Qes) des Rückführungsabgases zur Steuerung berechnet, verwendet zur Steuerung des Verbrennungsmotors (1), basierend auf dem Lernöffnungsbereich (SegrL); wobei die Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Rateberechnungseinheit (52) umfasst: eine Innenkrümmerwasserdampfverhältnis-Berechnungseinheit (70), welche einen Innenkrümmerwasserdampfpartialdruck (PVb), welcher ein Partialdruck des in dem Gas innerhalb des Einlasskrümmers (12) umfassten Wasserdampfs ist, basierend auf der Krümmerfeuchtigkeit (Hrb) und der Krümmertemperatur (Tb) berechnet und ein Innenkrümmerwasserdampfpartialdruckverhältnis (Pvb/Pb), welches das Verhältnis des Innenkrümmerwasserdampfpartialdrucks (Pvb) zu dem Krümmerdruck (Pb) ist, berechnet; eine Inneneinlassluftwasserdampfverhältnis-Berechnungseinheit (71), welche einen Inneneinlassluftwasserdampfpartialdruck (Pva), welcher ein Partialdruck von in der Einlassluft umfasstem Wasserdampf ist, basierend auf der Einlassluftfeuchtigkeit (Hra) und der Einlasslufttemperatur (Ta) berechnet und ein Inneneinlassluftwasserdampfpartialdruckverhältnis (Pva/Pa), welches das Verhältnis des Inneneinlassluftwasserdampfpartialdrucks (Pva) zu dem Einlassluftdruck (Pa) ist, berechnet; und eine End-EGR-Ratenberechnungseinheit (72), welche die Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Rate (Regr) basierend auf dem Innenkrümmerwasserdampfpartialdruckverhältnis (Pvb/Pb) und dem Inneneinlassluftwasserdampfpartialdruckverhältnis (Pva/Pa) berechnet; wobei die End-EGR-Ratenberechnungseinheit (72) die Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Rate (Regr) zu einem Zeitpunkt berechnet, wenn angenommen wird, dass ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis (AF) des Verbrennungsmotors (1) ein theoretisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis (AFO) ist, basierend auf dem Innenkrümmerwasserdampfpartialdruckverhältnis (Pvb/Pb) und dem Inneneinlassluftwasserdampfpartialdruckverhältnis (Pva/Pa); falls das Luft-Kraftstoff-Verhältnis (AF) magerer als das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis (AFO) ist, die End-EGR-Ratenberechnungseinheit (72) als die End-Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Rate (Regr) einen Wert durch Multiplizieren der Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Rate (Regr) zu einem Zeitpunkt, wenn angenommen wird, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis (AF) das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis (AFO) ist, mit einem überschüssigen Luftverhältnis (A), welches durch Dividieren des Luftkraftstoff-Verhältnisses (AF) mit dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis (AFO) erhalten wird, berechnet; falls das Luft-Kraftstoff-Verhältnis (AF) fetter als das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis (AFO) ist, die End-EGR-Ratenberechnungseinheit (72) als die End-Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Rate (Regr) die Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Rate (Regr) zu einem Zeitpunkt, wenn angenommen wird, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis (AF) das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis (AFO) ist, berechnet.
5. Steuereinheit (50) für den Verbrennungsmotor (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Betriebsbedingungsdetektionseinheit (51) eine Temperatur (Tex) des Abgases auf der Seite des Abgaspfads (17) des EGR Ventils (22) und einen Druck (Pex) des Abgases auf der Seite des Abgaspfads (17) des EGR Ventils (22) detektiert, wobei die Öffnungsbereichlernwertberechnungseinheit (53) eine Schallgeschwindigkeit (Ae) des Abgases auf der Seite des Abgaspfads (17) des EGR Ventils (22) basierend auf der Temperatur (Tex) des Abgases berechnet, eine Dichte (pe) des Abgases auf der Seite des Abgaspfades (17) des EGR Ventils (22) basierend auf der Temperatur (Tex) des Abgases und dem Druck (Pex) des Abgases berechnet und den Feuchtigkeitsdetektionöffnungsbereich (Segrh) basierend auf dem Krümmerdruck (Pb), dem Druck (Pex) des Abgases, der Schallgeschwindigkeit (Ae) des Abgases, der Dichte (pe) des Abgases und der Feuchtigkeit-Detektion-Rückführungsflussrate (Qeh) berechnet.
6. Steuereinheit (50) für den Verbrennungsmotor (1) gemäß Anspruch 5, wobei die Öffnungsbereichlernwertberechnungseinheit (53) einen Basisöffnungsbereich (Segrb), welcher zu dem aktuellen Öffnungsgrad (Oe) des EGR Ventils (22) gehört, durch Verwenden von Basisöffnungseigenschaftsdaten berechnet, bei welchen die Beziehung zwischen dem Basisöffnungsbereich (Segrb) des EGR Ventils (22) und dem Öffnungsgrad (Oe) des EGR Ventils (22) vorläufig eingestellt ist, und den Lernwert (ΔSegrL) des Öffnungsbereichs basierend auf dem Vergleichsergebnis zwischen dem Basisöffnungsbereich (Segrb) und dem Feuchtigkeitsdetektionöffnungsbereich (Segrh) berechnet, wobei die Rückführungsabgasberechnungseinheit zur Steuerung (54) den Lernöffnungsbereich (SegrL) durch Korrigieren des Basisöffnungsbereichs (Segrb) mit dem Lernwert (ΔSegrL) des Öffnungsbereichs berechnet und die Flussrate (Qes) des Rückführungsabgases zur Steuerung basierend auf dem Lernöffnungsbereich (SegrL), dem Krümmerdruck (Pb), dem Druck (Pex) des Abgases, der Schallgeschwindigkeit (Ae) des Abgases und der Dichte (pe) des Abgases berechnet.
7. Steuereinheit (50) für den Verbrennungsmotor (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Öffnungsbereichlernwertberechnungseinheit (53) den Lernwert (ΔSegrL) des Öffnungsbereichs für jeden Betriebspunkt des Öffnungsgrads (Oe) des EGR Ventils (22) berechnet, die Rückführungsabgasberechnungseinheit zur Steuerung (54) die Flussrate (Qes) des Rückführungsabgases zur Steuerung unter Verwendung des Lernwerts (ΔSegrL) des zu dem aktuellen Öffnungsgrad (Oe) des EGR Ventils (22) gehörenden Öffnungsbereich berechnet.
8. Steuereinheit (50) für den Verbrennungsmotor (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Öffnungsbereichlernwertberechnungseinheit (53) eine Aktualisierung des Lernwerts (ΔSegrL) des Öffnungsbereichs zulässt, falls bestimmt ist, dass eine Änderung der EGR-Rate klein und in einem stabilen Zustand ist, und die Aktualisierung des Lernwerts (ΔSegrL) des Öffnungsbereichs verhindert und den Lernwert (ΔSegrL) des Öffnungsbereichs beibehält, falls bestimmt wird, dass die Änderung der EGR-Rate groß und in einem Übergangszustand ist.
9. Steuereinheit (50) für den Verbrennungsmotor (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, weiter umfassend: eine Rückführungsmengennutzungssteuereinheit (55), welche zumindest eine oder mehrere aus der Gruppe einer Berechnung eines Abtriebsdrehmoments des Verbrennungsmotors (1), einer Änderung eines Zündzeitpunkts und/oder einer Änderung des Öffnungsgrads (Oe) des EGR Ventils (22) basierend auf der Flussrate (Qes) des Rückführungsabgases zur Steuerung ausführt.
10. Steuereinheit (50) für den Verbrennungsmotor (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei als der Einlassluftdruck (Pa) die Einlassluftfeuchtigkeit (Hra) und die Einlasslufttemperatur (Ta) die Betriebsbedingungsdetektionseinheit (51) den Krümmerdruck (Pb), die Krümmerfeuchtigkeit (Hrb) und die Krümmertemperatur (Tb) unter der Bedingung detektiert, dass das EGR Ventil (22) für den Pfad geschlossen ist und somit kein Abgas in den Einlasskrümmer (12) zurückgeführt wird.
11. Steuereinheit (50) für den Verbrennungsmotor (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Betriebsbedingungsdetektionseinheit (51) eine Information über die Einlassluftfeuchtigkeit (Hra) und die Einlasslufttemperatur (Ta) von einer Klimaanlagensteuereinheit (80) erhält.
12. Ein Steuerverfahren für einen Verbrennungsmotor (1), welcher mit einem Einlasspfad (23) und einem Abgaspfad (17), einem Drosselventil (6) zum Öffnen und Schließen des Einlasspfads (23), einem EGR Pfad (21) zum Zurückführen von Abgas von dem Abgaspfad (17) in einen Einlasskrümmer (12), welcher ein Teil des Einlasspfads (23) ist und auf der nachgelagerten Seite des Drosselventils (6) liegt, und einem EGR Ventil (22) zum Öffnen und Schließen des EGR Pfads (21) versehen ist, wobei das Steuerverfahren umfasst einen Betriebsbedingungsdetektionsschritt, welcher einen Krümmerdruck (Pb), welcher ein Druck eines Gases in dem Einlasskrümmer (12) ist, eine Krümmertemperatur (Tb), welche eine Temperatur eines Gases in dem Einlasskrümmer (12) ist, eine Krümmerfeuchtigkeit (Hrb), welche eine Feuchtigkeit eines Gases in dem Einlasskrümmer (12) ist, einen Einlassluftdruck (Pa), welcher ein Druck einer in den Einlasspfad (23) einzulassenden Einlassluft ist, eine Einlasslufttemperatur (Ta), welche eine Temperatur der Einlassluft ist, eine Einlassluftfeuchtigkeit (Hra), welche eine Feuchtigkeit der Einlassluft ist, eine Einlassluftflussrate (Qa), welche eine Flussrate der Einlassluft ist, und einen Öffnungsgrad (Oe) des EGR Ventils (22) detektiert; einen Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Ratenberechnungsschritt, welcher eine Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Rate (Regr), welche ein Verhältnis eines Rückführungsabgases, welches das in den Einlasskrümmer (12) zurückgeführte Abgas ist, zu der Einlassluft ist, basierend auf der Einlasslufttemperatur (Ta), der Einlassluftfeuchtigkeit (Hra), dem Einlassluftdruck (Pa), der Krümmertemperatur (Tb), der Krümmerfeuchtigkeit (Hrb) und dem Krümmerdruck (Pb) berechnet; einen Öffnungsbereichlernwertberechnungsschritt, welcher eine Feuchtigkeit-Detektion-Rückführungsflussrate (Qeh), welche eine Flussrate des Rückführungsabgases ist, basierend auf der Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Rate (Regr) und der Einlassluftflussrate (Qa) berechnet, welcher einen Feuchtigkeitsdetektionöffnungsbereich (Segrh), welcher ein Öffnungsbereich des EGR Ventils (22) ist, welcher die Feuchtigkeit-Detektion-Rückführungsflussrate (Qeh) realisiert, berechnet, und einen Lernwert (ΔSegrL) des Öffnungsbereichs des EGR Ventils (22) basierend auf dem Feuchtigkeitsdetektionöffnungsbereich (Segrh) berechnet; und einen Rückführungsabgasberechnungsschritt zur Steuerung, welcher einen Lernöffnungsbereich (SegrL) des EGR Ventils (22), welcher zu dem aktuellen Öffnungsgrad (Oe) des EGR Ventils (22) gehört, unter Verwendung des Lernwerts (ΔSegrL) des Öffnungsbereichs berechnet und eine Flussrate (Qes) des Rückführungsabgases zur Steuerung berechnet, verwendet zur Steuerung des Verbrennungsmotors (1), basierend auf dem erlernten Öffnungsbereich (SegrL); wobei der Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Ratenberechnungsschritt (52) umfasst: eine Innenkrümmerwasserdampfverhältnis-Berechnung (70), welche einen Innenkrümmerwasserdampfpartialdruck (PVb), welcher ein Partialdruck des in dem Gas innerhalb des Einlasskrümmers (12) umfassten Wasserdampfs ist, basierend auf der Krümmerfeuchtigkeit (Hrb) und der Krümmertemperatur (Tb) berechnet und ein Innenkrümmerwasserdampfpartialdruckverhältnis (Pvb/Pb), welches das Verhältnis des Innenkrümmerwasserdampfpartialdrucks (Pvb) zu dem Krümmerdruck (Pb) ist, berechnet; eine Inneneinlassluftwasserdampfverhältnis-Berechnung, welche einen Inneneinlassluftwasserdampfpartialdruck (Pva), welcher ein Partialdruck von in der Einlassluft umfasstem Wasserdampf ist, basierend auf der Einlassluftfeuchtigkeit (Hra) und der Einlasslufttemperatur (Ta) berechnet und ein Inneneinlassluftwasserdampfpartialdruckverhältnis (Pva/Pa), welches das Verhältnis des Inneneinlassluftwasserdampfpartialdrucks (Pva) zu dem Einlassluftdruck (Pa) ist, berechnet; und eine End-EGR-Ratenberechnung, welche die Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Rate (Regr) basierend auf dem Innenkrümmerwasserdampfpartialdruckverhältnis (Pvb/Pb) und dem Inneneinlassluftwasserdampfpartialdruckverhältnis (Pva/Pa) berechnet; wobei die End-EGR-Ratenberechnung ein Subtraktionspartialdruckverhältnis durch Subtrahieren des Inneneinlasswasserdampfpartialdruckverhältnisses (Pva/Pa) von dem Innenkrümmerwasserdampfpartialdruckverhältnis (Pvb/Pb) berechnet, das Subtraktionspartialdruckverhältnis mit einer vorläufig eingestellten Konversionskonstante (Kr) multipliziert und dann als die Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Rate (Regr) einen Wert durch Dividieren des Multiplikationswerts durch einen Subtraktionswert berechnet, welcher durch Subtrahieren des Inneneinlasswasserdampfpartialdruckverhältnisses (Pva/Pa) von „1“ erhalten ist.
13. Ein Steuerverfahren für einen Verbrennungsmotor (1), welcher mit einem Einlasspfad (23) und einem Abgaspfad (17), einem Drosselventil (6) zum Öffnen und Schließen des Einlasspfads (23), einem EGR Pfad (21) zum Zurückführen von Abgas von dem Abgaspfad (17) in einen Einlasskrümmer (12), welcher ein Teil des Einlasspfads (23) ist und auf der nachgelagerten Seite des Drosselventils (6) liegt, und einem EGR Ventil (22) zum Öffnen und Schließen des EGR Pfads (21) versehen ist, wobei das Steuerverfahren umfasst einen Betriebsbedingungsdetektionsschritt, welcher einen Krümmerdruck (Pb), welcher ein Druck eines Gases in dem Einlasskrümmer (12) ist, eine Krümmertemperatur (Tb), welche eine Temperatur eines Gases in dem Einlasskrümmer (12) ist, eine Krümmerfeuchtigkeit (Hrb), welche eine Feuchtigkeit eines Gases in dem Einlasskrümmer (12) ist, einen Einlassluftdruck (Pa), welcher ein Druck einer in den Einlasspfad (23) einzulassenden Einlassluft ist, eine Einlasslufttemperatur (Ta), welche eine Temperatur der Einlassluft ist, eine Einlassluftfeuchtigkeit (Hra), welche eine Feuchtigkeit der Einlassluft ist, eine Einlassluftflussrate (Qa), welche eine Flussrate der Einlassluft ist, und einen Öffnungsgrad (Oe) des EGR Ventils (22) detektiert; einen Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Ratenberechnungsschritt, welcher eine Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Rate (Regr), welche ein Verhältnis eines Rückführungsabgases, welches das in den Einlasskrümmer (12) zurückgeführte Abgas ist, zu der Einlassluft ist, basierend auf der Einlasslufttemperatur (Ta), der Einlassluftfeuchtigkeit (Hra), dem Einlassluftdruck (Pa), der Krümmertemperatur (Tb), der Krümmerfeuchtigkeit (Hrb) und dem Krümmerdruck (Pb) berechnet; einen Öffnungsbereichlernwertberechnungsschritt, welcher eine Feuchtigkeit-Detektion-Rückführungsflussrate (Qeh), welche eine Flussrate des Rückführungsabgases ist, basierend auf der Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Rate (Regr) und der Einlassluftflussrate (Qa) berechnet, welcher einen Feuchtigkeitsdetektionöffnungsbereich (Segrh), welcher ein Öffnungsbereich des EGR Ventils (22) ist, welcher die Feuchtigkeit-Detektion-Rückführungsflussrate (Qeh) realisiert, berechnet, und einen Lernwert (ΔSegrL) des Öffnungsbereichs des EGR Ventils (22) basierend auf dem Feuchtigkeitsdetektionöffnungsbereich (Segrh) berechnet; und einen Rückführungsabgasberechnungsschritt zur Steuerung, welcher einen Lernöffnungsbereich (SegrL) des EGR Ventils (22), welcher zu dem aktuellen Öffnungsgrad (Oe) des EGR Ventils (22) gehört, unter Verwendung des Lernwerts (ΔSegrL) des Öffnungsbereichs berechnet und eine Flussrate (Qes) des Rückführungsabgases zur Steuerung berechnet, verwendet zur Steuerung des Verbrennungsmotors (1), basierend auf dem erlernten Öffnungsbereich (SegrL); wobei der Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Ratenberechnungsschritt umfasst: eine Innenkrümmerwasserdampfverhältnis-Berechnung, welche einen Innenkrümmerwasserdampfpartialdruck (PVb), welcher ein Partialdruck des in dem Gas innerhalb des Einlasskrümmers (12) umfassten Wasserdampfs ist, basierend auf der Krümmerfeuchtigkeit (Hrb) und der Krümmertemperatur (Tb) berechnet und ein Innenkrümmerwasserdampfpartialdruckverhältnis (Pvb/Pb), welches das Verhältnis des Innenkrümmerwasserdampfpartialdrucks (Pvb) zu dem Krümmerdruck (Pb) ist, berechnet; eine Inneneinlassluftwasserdampfverhältnis-Berechnung, welche einen Inneneinlassluftwasserdampfpartialdruck (Pva), welcher ein Partialdruck von in der Einlassluft umfasstem Wasserdampf ist, basierend auf der Einlassluftfeuchtigkeit (Hra) und der Einlasslufttemperatur (Ta) berechnet und ein Inneneinlassluftwasserdampfpartialdruckverhältnis (Pva/Pa), welches das Verhältnis des Inneneinlassluftwasserdampfpartialdrucks (Pva) zu dem Einlassluftdruck (Pa) ist, berechnet; und eine End-EGR-Ratenberechnung, welche die Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Rate (Regr) basierend auf dem Innenkrümmerwasserdampfpartialdruckverhältnis (Pvb/Pb) und dem Inneneinlassluftwasserdampfpartialdruckverhältnis (Pva/Pa) berechnet; wobei die End-EGR-Ratenberechnung ein Innenkrümmerverbrennungserzeugter-Wasserdampfpartialdruckverhältnis (Pvegr/Pb), was ein Verhältnis des Partialdrucks (Pvegr) von in dem rückgeführten Abgas umfasstem verbrennungserzeugtem Wasserdampf zu dem Krümmerdruck (Pb) ist, durch Subtrahieren des Inneneinlassluftwasserdampfpartialdruckverhältnisses (Pva/Pa) von dem Innenkrümmerwasserdampfpartialdruckverhältnis (Pvb/Pb) berechnet; basierend auf den jeweiligen Anzahlen von Molen von Molekülen in einer chemischen Reaktionsgleichung zu einem Zeitpunkt, wenn ein Kraftstoff und feuchte Luft miteinander verbrennen, und dem Inneneinlassluftwasserdampfpartialdruckverhältnis (Pva/Pa), die End-EGR-Ratenberechnung einen Innenabgasverbrennungserzeugter-Wasserdampfmolenbruch (χvex), was ein Molenbruch von verbrennungserzeugtem Wasserdampf in dem Abgas ist, berechnet; dann die End-EGR-Ratenberechnung als die Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Rate (Regr) einen Wert durch Dividieren des Innenkrümmerverbrennungserzeugter-Wasserdampfpartialdruckverhältnis (Pvegr/Pb) durch den in den Abgasverbrennungserzeugter-Wasserdampfmolenbruch (χvex) berechnet.
14. Ein Steuerverfahren für einen Verbrennungsmotor (1), welcher mit einem Einlasspfad (23) und einem Abgaspfad (17), einem Drosselventil (6) zum Öffnen und Schließen des Einlasspfads (23), einem EGR Pfad (21) zum Zurückführen von Abgas von dem Abgaspfad (17) in einen Einlasskrümmer (12), welcher ein Teil des Einlasspfads (23) ist und auf der nachgelagerten Seite des Drosselventils (6) liegt, und einem EGR Ventil (22) zum Öffnen und Schließen des EGR Pfads (21) versehen ist, wobei das Steuerverfahren umfasst einen Betriebsbedingungsdetektionsschritt, welcher einen Krümmerdruck (Pb), welcher ein Druck eines Gases in dem Einlasskrümmer (12) ist, eine Krümmertemperatur (Tb), welche eine Temperatur eines Gases in dem Einlasskrümmer (12) ist, eine Krümmerfeuchtigkeit (Hrb), welche eine Feuchtigkeit eines Gases in dem Einlasskrümmer (12) ist, einen Einlassluftdruck (Pa), welcher ein Druck einer in den Einlasspfad (23) einzulassenden Einlassluft ist, eine Einlasslufttemperatur (Ta), welche eine Temperatur der Einlassluft ist, eine Einlassluftfeuchtigkeit (Hra), welche eine Feuchtigkeit der Einlassluft ist, eine Einlassluftflussrate (Qa), welche eine Flussrate der Einlassluft ist, und einen Öffnungsgrad (Oe) des EGR Ventils (22) detektiert; einen Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Ratenberechnungsschritt, welcher eine Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Rate (Regr), welche ein Verhältnis eines Rückführungsabgases, welches das in den Einlasskrümmer (12) zurückgeführte Abgas ist, zu der Einlassluft ist, basierend auf der Einlasslufttemperatur (Ta), der Einlassluftfeuchtigkeit (Hra), dem Einlassluftdruck (Pa), der Krümmertemperatur (Tb), der Krümmerfeuchtigkeit (Hrb) und dem Krümmerdruck (Pb) berechnet; einen Öffnungsbereichlernwertberechnungsschritt, welcher eine Feuchtigkeit-Detektion-Rückführungsflussrate (Qeh), welche eine Flussrate des Rückführungsabgases ist, basierend auf der Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Rate (Regr) und der Einlassluftflussrate (Qa) berechnet, welcher einen Feuchtigkeitsdetektionöffnungsbereich (Segrh), welcher ein Öffnungsbereich des EGR Ventils (22) ist, welcher die Feuchtigkeit-Detektion-Rückführungsflussrate (Qeh) realisiert, berechnet, und einen Lernwert (ΔSegrL) des Öffnungsbereichs des EGR Ventils (22) basierend auf dem Feuchtigkeitsdetektionöffnungsbereich (Segrh) berechnet; und einen Rückführungsabgasberechnungsschritt zur Steuerung, welcher einen Lernöffnungsbereich (SegrL) des EGR Ventils (22), welcher zu dem aktuellen Öffnungsgrad (Oe) des EGR Ventils (22) gehört, unter Verwendung des Lernwerts (ΔSegrL) des Öffnungsbereichs berechnet und eine Flussrate (Qes) des Rückführungsabgases zur Steuerung berechnet, verwendet zur Steuerung des Verbrennungsmotors (1), basierend auf dem erlernten Öffnungsbereich (SegrL); wobei der Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Ratenberechnungsschritt umfasst: eine Innenkrümmerwasserdampfverhältnis-Berechnung, welche einen Innenkrümmerwasserdampfpartialdruck (PVb), welcher ein Partialdruck des in dem Gas innerhalb des Einlasskrümmers (12) umfassten Wasserdampfs ist, basierend auf der Krümmerfeuchtigkeit (Hrb) und der Krümmertemperatur (Tb) berechnet und ein Innenkrümmerwasserdampfpartialdruckverhältnis (Pvb/Pb), welches das Verhältnis des Innenkrümmerwasserdampfpartialdrucks (Pvb) zu dem Krümmerdruck (Pb) ist, berechnet; eine Inneneinlassluftwasserdampfverhältnis-Berechnung, welche einen Inneneinlassluftwasserdampfpartialdruck (Pva), welcher ein Partialdruck von in der Einlassluft umfasstem Wasserdampf ist, basierend auf der Einlassluftfeuchtigkeit (Hra) und der Einlasslufttemperatur (Ta) berechnet und ein Inneneinlassluftwasserdampfpartialdruckverhältnis (Pva/Pa), welches das Verhältnis des Inneneinlassluftwasserdampfpartialdrucks (Pva) zu dem Einlassluftdruck (Pa) ist, berechnet; und eine End-EGR-Ratenberechnung, welche die Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Rate (Regr) basierend auf dem Innenkrümmerwasserdampfpartialdruckverhältnis (Pvb/Pb) und dem Inneneinlassluftwasserdampfpartialdruckverhältnis (Pva/Pa) berechnet; wobei die End-EGR-Ratenberechnung die Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Rate (Regr) entsprechend einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis (AF) des Verbrennungsmotors (1) ändert.
15. Ein Steuerverfahren für einen Verbrennungsmotor (1), welcher mit einem Einlasspfad (23) und einem Abgaspfad (17), einem Drosselventil (6) zum Öffnen und Schließen des Einlasspfads (23), einem EGR Pfad (21) zum Zurückführen von Abgas von dem Abgaspfad (17) in einen Einlasskrümmer (12), welcher ein Teil des Einlasspfads (23) ist und auf der nachgelagerten Seite des Drosselventils (6) liegt, und einem EGR Ventil (22) zum Öffnen und Schließen des EGR Pfads (21) versehen ist, wobei das Steuerverfahren umfasst einen Betriebsbedingungsdetektionsschritt, welcher einen Krümmerdruck (Pb), welcher ein Druck eines Gases in dem Einlasskrümmer (12) ist, eine Krümmertemperatur (Tb), welche eine Temperatur eines Gases in dem Einlasskrümmer (12) ist, eine Krümmerfeuchtigkeit (Hrb), welche eine Feuchtigkeit eines Gases in dem Einlasskrümmer (12) ist, einen Einlassluftdruck (Pa), welcher ein Druck einer in den Einlasspfad (23) einzulassenden Einlassluft ist, eine Einlasslufttemperatur (Ta), welche eine Temperatur der Einlassluft ist, eine Einlassluftfeuchtigkeit (Hra), welche eine Feuchtigkeit der Einlassluft ist, eine Einlassluftflussrate (Qa), welche eine Flussrate der Einlassluft ist, und einen Öffnungsgrad (Oe) des EGR Ventils (22) detektiert; einen Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Ratenberechnungsschritt, welcher eine Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Rate (Regr), welche ein Verhältnis eines Rückführungsabgases, welches das in den Einlasskrümmer (12) zurückgeführte Abgas ist, zu der Einlassluft ist, basierend auf der Einlasslufttemperatur (Ta), der Einlassluftfeuchtigkeit (Hra), dem Einlassluftdruck (Pa), der Krümmertemperatur (Tb), der Krümmerfeuchtigkeit (Hrb) und dem Krümmerdruck (Pb) berechnet; einen Öffnungsbereichlernwertberechnungsschritt, welcher eine Feuchtigkeit-Detektion-Rückführungsflussrate (Qeh), welche eine Flussrate des Rückführungsabgases ist, basierend auf der Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Rate (Regr) und der Einlassluftflussrate (Qa) berechnet, welcher einen Feuchtigkeitsdetektionöffnungsbereich (Segrh), welcher ein Öffnungsbereich des EGR Ventils (22) ist, welcher die Feuchtigkeit-Detektion-Rückführungsflussrate (Qeh) realisiert, berechnet, und einen Lernwert (ΔSegrL) des Öffnungsbereichs des EGR Ventils (22) basierend auf dem Feuchtigkeitsdetektionöffnungsbereich (Segrh) berechnet; und einen Rückführungsabgasberechnungsschritt zur Steuerung, welcher einen Lernöffnungsbereich (SegrL) des EGR Ventils (22), welcher zu dem aktuellen Öffnungsgrad (Oe) des EGR Ventils (22) gehört, unter Verwendung des Lernwerts (ΔSegrL) des Öffnungsbereichs berechnet und eine Flussrate (Qes) des Rückführungsabgases zur Steuerung berechnet, verwendet zur Steuerung des Verbrennungsmotors (1), basierend auf dem erlernten Öffnungsbereich (SegrL); wobei der Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Ratenberechnungsschritt umfasst: eine Innenkrümmerwasserdampfverhältnis-Berechnung (70), welche einen Innenkrümmerwasserdampfpartialdruck (PVb), welcher ein Partialdruck des in dem Gas innerhalb des Einlasskrümmers (12) umfassten Wasserdampfs ist, basierend auf der Krümmerfeuchtigkeit (Hrb) und der Krümmertemperatur (Tb) berechnet und ein Innenkrümmerwasserdampfpartialdruckverhältnis (Pvb/Pb), welches das Verhältnis des Innenkrümmerwasserdampfpartialdrucks (Pvb) zu dem Krümmerdruck (Pb) ist, berechnet; eine Inneneinlassluftwasserdampfverhältnis-Berechnung, welche einen Inneneinlassluftwasserdampfpartialdruck (Pva), welcher ein Partialdruck von in der Einlassluft umfasstem Wasserdampf ist, basierend auf der Einlassluftfeuchtigkeit (Hra) und der Einlasslufttemperatur (Ta) berechnet und ein Inneneinlassluftwasserdampfpartialdruckverhältnis (Pva/Pa), welches das Verhältnis des Inneneinlassluftwasserdampfpartialdrucks (Pva) zu dem Einlassluftdruck (Pa) ist, berechnet; und eine End-EGR-Ratenberechnung, welche die Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Rate (Regr) basierend auf dem Innenkrümmerwasserdampfpartialdruckverhältnis (Pvb/Pb) und dem Inneneinlassluftwasserdampfpartialdruckverhältnis (Pva/Pa) berechnet; wobei die End-EGR-Ratenberechnung die Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Rate (Regr) zu einem Zeitpunkt berechnet, wenn angenommen wird, dass ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis (AF) des Verbrennungsmotors (1) ein theoretisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis (AFO) ist, basierend auf dem Innenkrümmerwasserdampfpartialdruckverhältnis (Pvb/Pb) und dem Inneneinlassluftwasserdampfpartialdruckverhältnis (Pva/Pa); falls das Luft-Kraftstoff-Verhältnis (AF) magerer als das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis (AFO) ist, die End-EGR-Ratenberechnung als die End-Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Rate (Regr) einen Wert durch Multiplizieren der Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Rate (Regr) zu einem Zeitpunkt, wenn angenommen wird, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis (AF) das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis (AFO) ist, mit einem überschüssigen Luftverhältnis (A), welches durch Dividieren des Luftkraftstoff-Verhältnisses (AF) mit dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis (AFO) erhalten wird, berechnet; falls das Luft-Kraftstoff-Verhältnis (AF) fetter als das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis (AFO) ist, die End-EGR-Ratenberechnung als die End-Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Rate (Regr) die Feuchtigkeitsdetektions-EGR-Rate (Regr) zu einem Zeitpunkt, wenn angenommen wird, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis (AF) das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis (AFO) ist, berechnet.

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