DE112008000554B4

DE112008000554B4 - Verbrennungsmotor-Steuerungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112008000554B4
Application number: DE112008000554T
Authority: DE
Inventors: Hidenori Moriya
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-03-02
Filing date: 2008-02-28
Publication date: 2012-10-18
Anticipated expiration: 2028-02-29
Also published as: DE112008000554T5; US8051836B2; JP4784868B2; CN101627201B; JP2008215178A; US20100089363A1; WO2008108419A1; CN101627201A

Abstract

Verbrennungsmotor-Steuerungsvorrichtung, mit: einer Zylinderinnendruck-Erfassungseinrichtung zum Erfassen eines Zylinderinnendrucks in einer Brennkammer eines Verbrennungsmotors; einer Wärmefreigabemengenparameter-Berechnungseinrichtung zur Berechnung eines einen Verbrennungszustand anzeigenden Wärmefreigabemengenparameters beruhend auf dem erfassten Zylinderinnendruck; einer Verbrennungsverzögerungs-Berechnungseinrichtung zur Berechnung einer Verbrennungsverzögerung beruhend auf dem erfassten Zylinderinnendruck; und einer Kraftstoffeigenschaft-Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen eines Alkoholgehaltzustands in Kraftstoff als eine Kraftstoffeigenschaft beruhend auf einem Vergleich zwischen dem berechneten Wärmefreigabemengenparameter und der berechneten Verbrennungsverzögerung mit einem Wärmefreigabemengenparameter und einer Verbrennungsverzögerung, die einem Bezugskraftstoff entsprechen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbrennungsmotor-Steuerungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 und insbesondere auf eine Verbrennungsmotor-Steuerungsvorrichtung mit einer Funktion zur Bestimmung einer Kraftstoffeigenschaft.
STAND DER TECHNIK
Als eine Technologie zum direkten Erfassen einer Kraftstoffeigenschaft ist bislang eine Erfassungsvorrichtung vorgeschlagen worden, die die Viskosität und relative Dichte eines zu untersuchenden Kraftstoffs anhand seiner Brechzahl erfasst (siehe JP 10019775 A ). Allerdings hat diese Erfassungsvorrichtung einen komplizierten und teuren Aufbau und ist daher alles andere als praktisch. Es ist eine ähnliche Technologie bekannt, bei der anhand der Brechzahl eines Kraftstoffs das Mischungsverhältnis von Benzin und Methanol in dem Kraftstoff ermittelt wird (siehe DE 41 12 574 C2 ).
Andererseits gibt es eine Vorrichtung, die beruhend auf dem Druck und dem Volumen einer Brennkammer einen Wärmefreigabemengenparameter berechnet, der mit einer Verbrennungsgeschwindigkeit korreliert, um in einem vorgegebenen Betriebszustand beruhend auf einer Änderung des Wärmefreigabemengenparameters die Cetanzahl eines Kraftstoffs zu messen ( JP 2005-344550 A ), eine Vorrichtung, die beruhend auf einer Zeitspanne, bis der Kraftstoff zündet, die Cetanzahl eines Kraftstoffs misst ( JP 2005-344557 A ), und eine Vorrichtung, die eine untere Kraftstoffheizmenge misst, um eine Eigenschaft des Kraftstoffs zu bestimmen ( JP 1088153 A bzw. DE 38 33 123 C2 ).
Allerdings ist die Messgenauigkeit jeder dieser herkömmlichen Technologien nicht unbedingt zufrieden stellend. Außerdem hat es in den letzten Jahren eine Diversifikation beim Kraftstoff für Verbrennungsmotoren in Form von zum Beispiel Biokraftstoff oder GTL-Kraftstoff (GTL: engl. für Gas-to-Liquid) gegeben, weswegen der Wunsch besteht, Kraftstoffbestandteile auch in solchen verschiedenen Arten von Kraftstoff genau zu bestimmen.
Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Mittel zur genauen Bestimmung einer Kraftstoffeigenschaft zur Verfügung zu stellen.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Eine erfindungsgemäße Verbrennungsmotor-Steuerungsvorrichtung umfasst eine Zylinderinnendruck-Erfassungseinrichtung zum Erfassen eines Zylinderinnendrucks in einer Brennkammer eines Verbrennungsmotors, eine Wärmefreigabemengenparameter-Berechnungseinrichtung zur Berechnung eines einen Verbrennungszustand anzeigenden Wärmefreigabemengenparameters beruhend auf dem erfassten Zylinderinnendruck und eine Kraftstoffeigenschaft-Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen einer Kraftstoffeigenschaft beruhend auf einem Vergleich zwischen dem berechneten Wärmefreigabemengenparameter und der berechneten Verbrennungsverzögerung mit einem Wärmefreigabemengenparameter und einer Verbrennungsverzögerung, die einem Bezugskraftstoff entsprechen.
Es ist vorzuziehen, dass die Wärmefreigabemengenparameter-Berechnungseinrichtung als den Wärmefreigabemengenparameter ein Produkt des erfassten Zylinderinnendrucks und eines Werts berechnet, der durch Potenzieren eines Brennkammervolumens an einem Erfassungspunkt des Zylinderinnendrucks mit einem Wert gefunden wird, der nahe an einem Verhältnis spezifischer Wärmekapazitäten eines zugeführten Gemisches liegt.
Es ist vorzuziehen, dass die Kraftstoffeigenschaft-Bestimmungseinrichtung einen Mittelwert der erfassten Wärmefreigabemengenparameter für die jeweiligen Takte mit einem Mittelwert der Wärmefreigabenparameter für die jeweiligen Takte vergleicht, der dem Bezugskraftstoff entspricht. Außerdem kann ein Integralwert der Wärmefreigabemengenparameter für die jeweiligen Takte mit einem Integralwert der Wärmefreigabenmengeparameter für die jeweiligen Takte verglichen werden, der dem Bezugskraftstoff entspricht.
Es ist vorzuziehen, dass die Wärmefreigabemengenparameter-Berechnungseinrichtung als den Wärmefreigabemengenparameter einen Wert berechnet, der durch Dividieren einer angegebenen Heizmenge durch eine untere Heizmenge gefunden wird.
Es ist vorzuziehen, dass die Verbrennungsverzögerungs-Berechnungseinrichtung die Verbrennungsverzögerung beruhend auf einem Änderungsmaß einer Verbrennungsgeschwindigkeit berechnet.
Es ist vorzuziehen, dass außerdem eine Änderungseinrichtung zur Änderung einer Vielzahl von Steuerungswertkennfeldern beruhend auf dem Bestimmungsergebnis der Kraftstoffeigenschaft-Bestimmungseinrichtung vorgesehen ist.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein schematisches Aufbaudiagramm, das einen Verbrennungsmotor zeigt, bei dem eine erfindungsgemäße Steuerungsvorrichtung Anwendung findet;
2 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Routine zum Bestimmen einer Kraftstoffeigenschaft bei dem in 1 gezeigten Verbrennungsmotor darstellt;
3 ist eine grafische Darstellung, die ein Beispiel eines Zusammenhangs zwischen einer Verbrennungsgeschwindigkeit und einer Verbrennungsverzögerung angibt;
4 ist eine grafische Darstellung, die jeweils ein Beispiel eines Übergangs bei einem Wärmefreigabemengenparameter im Fall eines Alkoholmischkraftstoffs und eines Benzinkraftstoffs angibt; und
5 ist eine grafische Darstellung, die ein Beispiel eines Zusammenhangs zwischen einem Alkoholgehalt im Kraftstoff sowie einem Wärmefreigabemengenparameter und einer Verbrennungsverzögerung angibt.
BESTE AUSFÜHRUNGSART DER ERFINDUNG
Für den Fall, dass zum Beispiel, wie in 5 gezeigt ist, Benzin und ein Alkoholmischkraftstoff verwendet werden, besteht die Tendenz, dass eine Wärmefreigabemenge und eine Verbrennungsverzögerung umso geringer sind, je höher der Alkoholgehalt des Kraftstoffs ist. Daher wird erfindungsgemäß beruhend auf sowohl dem Wärmefreigabemengenparameter als auch der Verbrennungsverzögerung eine Kraftstoffeigenschaft bestimmt, was es möglich macht, die Kraftstoffeigenschaft genau zu bestimmen.
Es ist vorzuziehen, dass die Wärmefreigabemengenparameter-Berechnungseinrichtung als den Wärmefreigabemengenparameter ein Produkt PV^κ des erfassten Zylinderinnendrucks P und eines Werts berechnet, der durch Potenzieren eines Brennkammervolumens V an einem Erfassungspunkt des Zylinderinnendrucks P mit einem Wert gefunden wird, der nahe an einem Verhältnis spezifischer Wärmekapazitäten κ eines zugeführten Gemisches liegt.
Anhand der Gaszustandsgleichung: PV = nRT (P: Druck, V: Volumen, n: Molzahl des Gases, R: Gaskonstante (J/Mol·K) und T: Temperatur (K)) ergibt sich, dass bei einer adiabatischen Änderung PV^κ = konstant gilt. Daher hängt das Änderungsmaß von PV^κ zu dem Zeitpunkt, zu dem der Kraftstoff in der Brennkammer verbrennt (das heißt die Differenz zwischen zwei Punkten), von der durch die Verbrennung erzeugten Energie ab. Dementsprechend hat PV^κ eine hohe Korrelation mit der Wärmefreigabemenge in der Brennkammer, und indem unter Verwendung von PV^κ als dem Wärmefreigabemengenparameter die Kraftstoffeigenschaft bestimmt wird, kann die Eigenschaft des Kraftstoffs mit höherer Genauigkeit bestimmt werden. Der Zylinderinnendruck P kann direkt durch einen Zylinderinnendrucksensor erfasst werden, und das Volumen (Zylinderinnenvolumen) V kann anhand eines Kurbelwinkels direkt durch ein vorgegebenes Kennfeld oder eine vorgegebene Funktion ermittelt werden. Von der Konstante κ wird lediglich verlangt, dass sie ein Wert ist, der nahe an einem Verhältnis spezifischer Wärmekapazitäten des in der Brennkammer ausgebildeten Luft-Kraftstoff-Gemisches liegt, und sie kann ein zuvor festgelegter fester Wert sein, oder sie kann sich in Übereinstimmung mit einer Luftansaugmenge oder einer Kraftstoffeinspritzmenge oder dergleichen ändern.
Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen genauer die besten Ausführungsarten für die Erfindung beschrieben.
1 ist eine schematische Aufbauansicht, die einen Verbrennungsmotor zeigt, bei dem eine erfindungsgemäße Steuerungsvorrichtung Anwendung findet. Der in der Figur gezeigte Verbrennungsmotor 1 erzeugt Nutzleistung, indem er innerhalb einer in einem Zylinderblock ausgebildeten Brennkammer 3 ein Gemisch aus Kraftstoff und Luft verbrennt, um einen Kolben 4 in der Brennkammer 3 hin und her zu bewegen. Der Verbrennungsmotor 1 kann entweder mit Benzin oder einem Gemisch aus Benzin und Alkohol betrieben werden. Der Verbrennungsmotor 1 ist vorzugsweise als ein Mehrzylindermotor ausgelegt, wobei der Verbrennungsmotor 1 gemäß diesem Ausführungsbeispiel zum Beispiel als ein Vierzylindermotor ausgelegt ist.
Eine Ansaugöffnung in jeder Brennkammer 3 ist mit einem Ansaugrohr (Ansaugkrümmer) 5 verbunden, und eine Ausströmöffnung in jeder Brennkammer 3 ist mit einem Abgasrohr (Abgaskrümmer) 6 verbunden. Ein Zylinderkopf des Verbrennungsmotors 1 ist mit einem Einlassventil Vi und einem Auslassventil Ve versehen, die es für jede Brennkammer 3 gibt. Jedes der einzelnen Einlassventile Vi öffnet und schließt seine zugehörige Ansaugöffnung, und jedes der einzelnen Auslassventile Ve öffnet und schließt seine zugehörige Ausströmöffnung.
Das Einlassventil Vi und das Auslassventil Ve werden jeweils durch einen Ventilbetätigungsmechanismus VM geöffnet und geschlossen, der einen variablen Ventilsteuerzeitmechanismus einschließt. Der Verbrennungsmotor 1 ist außerdem mit Zündkerzen 7 versehen, deren Anzahl der Anzahl an Zylindern entspricht, wobei die Zündkerze 7 so am Zylinderkopf angeordnet ist, dass sie zur zugehörigen Brennkammer 3 freiliegt.
Das Ansaugrohr 5 ist wie in 1 gezeigt mit einem Ausgleichsbehälter 8 verbunden. Mit dem Ausgleichsbehälter 8 ist eine Luftzufuhrleitung L1 verbunden. Die Luftzufuhrleitung L1 ist über einen Luftfilter 9 mit einem (nicht gezeigten) Lufteinlass verbunden. Auf halber Höhe der Luftzufuhrleitung L1 ist (zwischen dem Ausgleichstank 8 und dem Luftfilter 9) ein Drosselventil (in diesem Ausführungsbeispiel ein elektronisch gesteuertes Drosselventil) 10 eingebaut. Andererseits sind, wie in 1 gezeigt ist, mit dem Abgasrohr 6 zum Beispiel eine Vorkatalysatorvorrichtung 11a mit einem Drei-Wege-Katalysator und zum Beispiel eine Nachkatalysatorvorrichtung 11b mit einem NOx absorbierenden und reduzierenden Katalysator verbunden.
Darüber hinaus ist der Verbrennungsmotor 1 mit einer Vielzahl von Injektoren 12 versehen, von denen jeder, wie in 1 gezeigt ist, so am Zylinderkopf angeordnet ist, dass er ins Innere der zugehörigen Brennkammer 3 freiliegt. Jeder Kolben 4 des Verbrennungsmotors 1 ist in einer sogenannten Napfform aufgebaut, wobei seine Oberseite mit einer Vertiefung 4a versehen ist. Wenn in dem Verbrennungsmotor 1 Ansaugluft in die jeweilige Brennkammer 3 gesaugt worden ist, spritzen die Injektoren 12 einen Kraftstoff wie Benzin direkt auf die Vertiefung 4a des Kolbens 4 in der jeweiligen Brennkammer 3. Dementsprechend bildet sich in dem Verbrennungsmotor 1 in der Umgebung der Zündkerze 7 eine (Schicht-)Lage des Gemisches aus Kraftstoff und Luft in einem Zustand, in dem sie von der umgebenden Luftlage getrennt ist, was es möglicht macht, unter Verwendung eines äußerst mageren Gemisches eine stabile Schichtverbrennung durchzuführen. Der Verbrennungsmotor 1 wird in diesem Ausführungsbeispiel als ein sogenannter Zylindereinspritzmotor beschrieben, doch ist die Erfindung nicht auf diese Motorart beschränkt und kann auch bei einem Verbrennungsmotor der Ansaugrohr- bzw. Ansaugöffnungseinspritzbauart Anwendung finden, ohne dass dies besonders erwähnt werden müsste.
Jede Zündkerze 7, das Drosselventil 10, jeder Injektor 12, der Ventilbetätigungsmechanismus VM und dergleichen, die oben beschrieben wurden, sind elektrisch, mit einer ECU 20 verbunden, die als eine Steuerungsvorrichtung des Verbrennungsmotors 1 dient. Die ECU 20 enthält eine CPU, einen ROM, einen RAM, Ein-/Ausgabekanäle, eine Speichervorrichtung und dergleichen, die jeweils nicht in der Figur gezeigt sind. Mit der ECU 20 sind, wie in 1 gezeigt ist, verschiedene Sensoren wie ein Kurbelwinkelsensor 14 elektrisch verbunden.
Die ECU 20 steuert die Zündkerzen 7, das Drosselventil 10, die Injektoren 12, den Ventilbetätigungsmechanismus VM und dergleichen mit Hilfe verschiedener in der Speichervorrichtung gespeicherter Kennfelder und dergleichen sowie beruhend auf einem von jedem Sensor erfassten Wert und dergleichen, um ein gewünschtes Ausgangssignal zu erzeugen.
Der Verbrennungsmotor 1 ist mit Zylinderinnendrucksensoren 15 (Zylinderinnendruck-Erfassungseinrichtungen) versehen, die jeweils einen Halbleiter, eine Piezoelement, ein Magnetdehnelement, ein optisches Fasererfassungselement oder dergleichen enthalten. Die Anzahl der Zylinderinnendrucksensoren 15 entspricht der Anzahl der Zylinder. Jeder Zylinderinnendrucksensor 15 ist am Zylinderkopf angeordnet, wobei seine Druckaufnahmefläche zur Innenseite der zugehörigen Brennkammer 3 freiliegt, und er ist über einen nicht in der Figur gezeigten A/D-Wandler oder dergleichen mit der ECU 20 verbunden. Jeder Zylinderinnendrucksensor 15 gibt den auf seine Druckaufnahmefläche in der Brennkammer 3 aufgebrachten Druck (Zylinderinnendruck) als einen auf den Atmosphärendruck bezogenen Wert aus und führt der ECU 20 ein elektrisches Signal (ein den Erfassungswert angebendes Signal) zu, das dem Druck entspricht, der auf seine Druckaufnahmefläche aufgebracht wird.
Darüber hinaus ist der Verbrennungsmotor 1 mit einem Ansaugdrucksensor 16 versehen, um den Druck (Ansaugdruck) der Ansaugluft in dem Ausgleichsbehälter 8 als Absolutdruck zu erfassen. Der Ansaugdrucksensor 16 ist ebenfalls über einen (nicht gezeigten) A/D-Wandler oder dergleichen mit der ECU 20 verbunden, um der ECU 20 ein Signal zuzuführen, das den erfassten Absolutdruck der Ansaugluft in dem Ausgleichsbehälter 8 angibt. Dabei ist zu beachten, dass die von dem Kurbelwinkelsensor 14 und dem Ansaugdrucksensor 16 erfassten Werte der ECU 20 jeweils nach einer kurzen Zeitdauer nacheinander zugeführt werden und in einem gewissen Umfang in einem vorgegebenen Speicherbereich (Puffer) der ECU gespeichert und gehalten werden.
Darüber hinaus wird der vom jeweiligen Zylinderinnendrucksensor 15 erfasste Wert (Zylinderinnendruck) beruhend auf dem Erfassungswert des Ansaugdrucksensors 16 bezüglich des Absolutdrucks korrigiert und danach in einem gewissen Umfang in einem vorgegebenen Speicherbereich (Puffer) der ECU 20 gespeichert und gehalten.
Es werden zuvor zwei Arten von Kraftstoffeinspritzmengen-Kennfeldern, zwei Arten von Einspritzsteuerzeit-Kennfeldern und zwei Arten von Zündungssteuerzeit-Kennfeldern vorbereitet und in dem ROM in der ECU 20 gespeichert. Jeweils eine dieser beiden Arten von Kennfeldern entspricht dem Benzinkraftstoff, während die andere dem Benzin- und Alkoholmischkraftstoff entspricht. Dabei ist zu beachten, dass die jeweiligen Kennfelder so ausgelegt sind, dass als Eingangsvariablen zum Beispiel eine Ansaugluftmenge und eine Motordrehzahl verwendet werden und dass im Ansprechen auf diese Werte eine Kraftstoffeinspritzmenge, eine Einspritzsteuerzeit und eine Zündungssteuerzeit ausgelesen werden können. Der ROM in der ECU 20 speichert außerdem Funktionen und Programme, um die aus den jeweiligen Kennfeldern ausgelesene Kraftstoffeinspritzmenge, Einspritzsteuerzeit und Zündungssteuerzeit beruhend auf verschiedenen anderen Parametern wie einer Ansaugtemperatur, einer Drosselöffnung und einer Motorwassertemperatur, die einen Betriebszustand anzeigen, zu korrigieren.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 2 die Prozessabfolge zum Bestimmen der Kraftstoffeigenschaft bei dem oben genannten Verbrennungsmotor 1 erläutert. Wenn ein (nicht gezeigter) Zündschlüssel betätigt wird, um den Verbrennungsmotor 1 zu starten, wird von der ECU 20 die in 2 gezeigte Kraftstoffeigenschaft-Bestimmungsroutine durchgeführt. Die Prozesse dieser Routine können in dem ersten Takt nach Motorstart durchgeführt werden, sie können aber auch zu einem beliebigen Zeitpunkt innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne vom Motorstartzeitpunkt aus durchgeführt werden. In 2 liest die ECU 20 zunächst Parameter aus, die den Motorzustand wiedergeben (S10). Der hier eingelesene Parameter entspricht ein oder mehr Arten an Parametern, die anzeigen, ob der Motor bereits aufgewärmt ist, zum Beispiel der Motorwassertemperatur. Als nächstes vergleicht die ECU 20 den eingelesenen Parameter mit einem vorbestimmten Bezugswert, um festzustellen, ob der Motor bereits aufgewärmt ist (S20). Wenn der Motor bereits aufgewärmt ist, kehrt der Prozess zurück.
Wenn der Motor noch nicht aufgewärmt ist, erfasst die ECU 20 den Verbrennungszustand in jeder Brennkammer (S30). In diesem Ausführungsbeispiel werden für jeden Zylinder bei mehreren vorbestimmten Kurbelwinkeln Erfassungswerte des Zylinderinnendrucksensors 15 bezogen, die in einem vorgegebenen Speicherbereich der ECU 20 gespeichert werden.
Als nächstes berechnet die ECU 20 als den Wärmefreigabemengenparameter beruhend auf dem Zylinderinnendruck P, dem Zylinderinnenvolumen V und einem vorbestimmten Verhältnis spezifischer Wärmekapazitäten, das wie oben beschrieben zuvor festgelegt wurde, oder einem Wert, der bei einem gegebenen Bezugskurbelwinkel nahe an diesem liegt, den Wert PV^κ für jeden Zylinder (S40), der in einem vorgegebenen Speicherbereich in der ECU 20 gespeichert wird.
Die ECU 20 berechnet durch eine vorgegebene Funktion den Wert einer Verbrennungsverzögerung dCS für jeden Zylinder (S50), der in einem vorgegebenen Speicherbereich in der ECU 20 gespeichert wird. Die Verbrennungsverzögerung dCS kann anhand des Zylinderinnendrucks P und des Zylinderinnenvolumens V bei den mehreren Kurbelwinkeln, die im Schritt S30 bezogen wurden, berechnet werden. Genauer gesagt berechnet die ECU 20 bei den mehreren Kurbelwinkeln den Wärmefreigabemengenparameter PV^κ und findet anhand dieser Werte als Verhältnis der Wärmefreigabemenge bis zu einer vorgegebenen Zeit zwischen zwei Punkten (zum Beispiel –180° NOT, was als ausreichend früher als ein Verbrennungsstartpunkt angesehen wird, und 135° NOT, was als ausreichend später als der Verbrennungsendpunkt angesehen wird) zu einer Gesamtwärmefreigabemenge zwischen den beiden Punkten eine Verbrennungsgeschwindigkeit MFB. Wie in 3 gezeigt ist, wird durch eine vorgegebene Funktion ein Anstiegspunkt t1 der Verbrennungsgeschwindigkeit MFB gefunden. Eine solche vorgegebene Funktion legt zum Beispiel fest, dass ein Punkt ein Anstiegspunkt t1 ist, wenn ΔMFB als ein Änderungsmaß der Verbrennungsgeschwindigkeit über eine kurze Zeitdauer Δt einen vorgegebenen Bezugswert überschreitet. Die ECU 20 berechnet und speichert eine Zeitdifferenz zwischen einer Zündungssteuerzeit t0 und dem Anstiegspunkt t1 als Verbrennungsverzögerung dCS für jeden Zylinder. Die Prozesse der Schritte S30 bis S50 werden wiederholt durchgeführt, bis in allen Zylindern ein Takt beendet ist (S60).
Wenn die Erfassungen und die Berechnungen für alle Zylinder beendet sind, vergleicht die ECU 20 einen Mittelwert der Wärmefreigabemengen für die jeweiligen Takte mit einem Wert beim Bezugskraftstoff (S70). Genauer gesagt teilt die ECU 20 gemäß der folgenden Gleichung (1) zur Normalisierung ein Anstiegsmaß ΔPV^κ von PV^κ als dem im Schritt S40 berechneten Wärmefreigabemengenparameter von einem unteren Totpunkt während eines Ansaugtakts aus durch eine untere Heizmenge Q_fuel pro vorgegebener Einheit des Bezugskraftstoffs und eine Kraftstoffeinspritzmenge Tau. Der ermittelte Wert wird für jeden Takt integriert und durch die Anzahl n an Zylindern geteilt, um einen Mittelwert Mittel(ΔPV^κ) zu berechnen.
Wie in 4 gezeigt ist, verändert sich der Wert dieses Mittelwerts Mittel(ΔPV^κ) abhängig von der Kraftstoffeigenschaft und ist im Fall eines Alkoholkraftstoffs höher als im Fall eines Benzinkraftstoffs. Der Mittelwert Mittel(ΔPV^κ) wird mit einem Bezugswert α als einem Mittelwert für die jeweiligen Takte mit Bezug auf ein zunehmendes Maß ΔPV^κ von PV^κ als dem Wärmefreigabemengenparameter von einem unteren Totpunkt während eines Ansaugtakts aus bei dem Bezugskraftstoff (Benzin) verglichen.
Wenn der Mittelwert Mittel(ΔPV^κ) kleiner als der dem Bezugskraftstoff (Benzin) entsprechende Bezugswert α ist, vergleicht die ECU 20 als nächstes einen Mittelwert der Verbrennungsverzögerung dCS für die jeweiligen Takte mit dem Wert beim Bezugskraftstoff (Benzin) (S80). Genauer gesagt integriert die ECU die Werte der im Schritt S50 berechneten Verbrennungsverzögerungen dCS für die jeweiligen Takte gemäß der folgenden Gleichungen (2). Der Integralwert wird durch die Anzahl n an Zylindern geteilt, um einen Mittelwert Mittel(dCS) zu berechnen.
Das Mittelwert Mittel(dCS) wird mit einem Bezugswert β der Verbrennungsverzögerung dCS verglichen, der dem Bezugskraftstoff entspricht.
Wenn der Mittelwert Mittel(dCS) kleiner als der dem Bezugskraftstoff entsprechende Bezugswert β der Verbrennungsverzögerung dCS ist, setzt die ECU 20 ein vorgegebenes Alkoholmischkraftstoff-Verwendungsflag in dem RAM in der ECU 20 zur Kraftstoffzündvermögensbestimmung auf 1 (S90), da davon ausgegangen wird, dass ein Alkoholmischkraftstoff verwendet wird. Auf das Alkoholmischkraftstoff-Verwendungsflag wird bei der nächsten entsprechenden Steuerung oder bei einer anderen Steuerung bei Bedarf Bezug genommen.
Wenn der Mittelwert Mittel(ΔPV^κ) im Schritt S70 größer als der Bezugswert α ist oder wenn der Mittelwert Mittel(dCS) im Schritt S80 größer als der Bezugswert β ist, setzt die ECU 20 das Alkoholmischkraftstoff-Verwendungsflag zum Zurücksetzten auf 0 (S110), da davon ausgegangen wird, dass Benzinkraftstoff verwendet wird.
Die ECU 20 ändert im Ansprechen auf die Kraftstoffzündvermögensbestimmungen die Betriebskennfelder (S90 und S100). Genauer gesagt werden entsprechend der Bezugnahme auf das Alkoholmischkraftstoff-Verwendungsflag unter zwei Arten von Kraftstoffeinspritz-Kennfeldern, zwei Arten von Kraftstoffeinspritzsteuerzeit-Kennfeldern und zwei Arten von Zündungssteuerzeit-Kennfeldern jeweils die Kennfelder für Alkoholmischkraftstoff gewählt, wenn ein Alkoholmischkraftstoff verwendet wird, und die Kennfelder für Benzinkraftstoff gewählt, wenn ein Benzinkraftstoff verwendet wird. Die gewählten Kennfelder werden jeweils zum Steuern der Kraftstoffeinspritzmenge, der Einspritzsteuerzeit und der Zündungssteuerzeit verwendet.
Als Folge der obigen Prozesse werden zum Steuern des Motors die Steuerungskennfelder für Alkoholmischkraftstoff gewählt, wenn der Mittelwert des Wärmefreigabemengenparameters kleiner als der Bezugswert α ist und der Mittelwert der Verbrennungsverzögerung kleiner als der Bezugswert ist.
Da in diesem Ausführungsbeispiel, wie oben beschrieben wurde, die Kraftstoffeigenschaft beruhend auf sowohl dem Wärmefreigabemengenparameter als auch der Verbrennungsverzögerung bestimmt wird, ist es möglich, die Kraftstoffeigenschaft genau zu bestimmen. Da in diesem Ausführungsbeispiel die Kraftstoffeigenschaft in einer Anfangsphase des Motorstarts bestimmt werden kann, kann außerdem rasch eine Änderung der zugehörigen Steuerung erfolgen.
Da in diesem Ausführungsbeispiel der Mittelwert der erfassten Wärmefreigabemengenparameter für die jeweiligen Takte mit einem Mittelwert der Wärmefreigabemengenparameter für die jeweiligen Takte des Bezugskraftstoffs verglichen wird, ist es möglich, die Erfassungsgenauigkeit durch Erhöhung des Signal-Rausch-Abstands der Erfassungswerte zu erhöhen. Da der Wert (Wärmefreigaberate), der durch Dividieren der Wärmefreigabemenge ΔPV^κ als der angegebenen Wärmemenge durch die untere Heizmenge Q_fuel gefunden wird, als Wärmefreigabemengenparameter verwendet wird, kann zudem der Einfluss der Kraftstoffeinspritzmenge Tau richtig berücksichtigt werden, um die Erfassungsgenauigkeit zu verbessern.
Da in diesem Ausführungsbeispiel die Verbrennungsverzögerung dCS beruhend auf einem Änderungsmaß der Verbrennungsgeschwindigkeit berechnet wird, kann die gewünschte Wirkung der Erfindung mit einem einfachen Aufbau erreicht werden.
Da in diesem Ausführungsbeispiel eine Vielzahl von zuvor erstellten Steuerungskennfeldern für die jeweilige Kraftstoffeigenschaft beruhend auf einem Bestimmungsergebnis der Kraftstoffeigenschaft geändert wird, kann die gewünschte Wirkung der Erfindung mit einem einfachen Aufbau erreicht werden.
Dabei ist zu beachten, dass die Erfindung in dem obigen Ausführungsbeispiel ausführlich auf den Punkt hin beschrieben wird, doch versteht sich, dass verschiedene Änderungen und Abwandlungen der Erfindung vorgenommen werden können, ohne von der in den Ansprüchen definierten Grundidee oder dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Das heißt, dass die Erfindung Abwandlungen und Änderungen einschließt, die im Schutzumfang der Ansprüche und ihrer Äquivalente sowie ihrer Grundidee enthalten sind. Zum Beispiel wird in diesem Ausführungsbeispiel der Mittelwert der Wärmefreigabemengenparameter für die jeweiligen Takte mit einem Bezugswert verglichen, doch anstelle dieses Aufbaus kann auch ein Integralwert der Wärmefreigabemengenparameter für die jeweiligen Takte mit dem Integralwert der Wärmefreigabemengenparameter für die jeweiligen Takte verglichen werden, der dem Bezugskraftstoff entspricht. Auch in diesem Fall kann eine ähnliche Wirkung erzielt werden. Darüber hinaus wird in diesem Ausführungsbeispiel unter Verwendung des Bestimmungsergebnisses der Kraftstoffeigenschaft eine zugehörige Steuerung realisiert, indem zwischen einer Vielzahl von Kennfeldern gewechselt wird, doch kann die zugehörige Steuerung bei der Erfindung auch realisiert werden, indem zwischen einer Vielzahl von Funktionen gewechselt wird, die dem Bestimmungsergebnis der Kraftstoffeigenschaft entsprechen, oder indem entsprechende Steuerungsvariablen oder Konstanten korrigiert werden.
In diesem Ausführungsbeispiel wird ein Beispiel erläutert, bei dem die Erfindung bei einem Fahrzeugverbrennungsmotor Anwendung findet, der dazu in der Lage ist, Benzinkraftstoff und Alkoholmischkraftstoff zu verwenden, doch die Erfindung kann auch bei einem Verbrennungsmotor Anwendung finden, der andere Kraftstoffarten verwendet, oder bei einem Hybridfahrzeug, das verschiedene Arten von Verbrennungsmotoren enthält.

Claims

Verbrennungsmotor-Steuerungsvorrichtung, mit: einer Zylinderinnendruck-Erfassungseinrichtung zum Erfassen eines Zylinderinnendrucks in einer Brennkammer eines Verbrennungsmotors; einer Wärmefreigabemengenparameter-Berechnungseinrichtung zur Berechnung eines einen Verbrennungszustand anzeigenden Wärmefreigabemengenparameters beruhend auf dem erfassten Zylinderinnendruck; einer Verbrennungsverzögerungs-Berechnungseinrichtung zur Berechnung einer Verbrennungsverzögerung beruhend auf dem erfassten Zylinderinnendruck; und einer Kraftstoffeigenschaft-Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen eines Alkoholgehaltzustands in Kraftstoff als eine Kraftstoffeigenschaft beruhend auf einem Vergleich zwischen dem berechneten Wärmefreigabemengenparameter und der berechneten Verbrennungsverzögerung mit einem Wärmefreigabemengenparameter und einer Verbrennungsverzögerung, die einem Bezugskraftstoff entsprechen.
Verbrennungsmotor-Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei: die Wärmefreigabemengenparameter-Berechnungseinrichtung den Wärmefreigabemengenparameter als ein Produkt des erfassten Zylinderinnendrucks und eines Werts berechnet, der durch Potenzieren eines Brennkammervolumens an einem Erfassungspunkt des Zylinderinnendrucks mit einem Wert gefunden wird, der nahe an einem Verhältnis spezifischer Wärmekapazitäten eines zugeführten Gemisches liegt.
Verbrennungsmotor-Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei: die Kraftstoffeigenschaft-Bestimmungseinrichtung einen Mittelwert der Wärmefreigabemengenparameter für die jeweiligen Takte mit einem Mittelwert der Wärmefreigabenparameter für die jeweiligen Takte vergleicht, der dem Bezugskraftstoff entspricht.
Verbrennungsmotor-Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei: die Kraftstoffeigenschaft-Bestimmungseinrichtung einen Integralwert der Wärmefreigabemengenparameter für die jeweiligen Takte mit einem Integralwert der Wärmefreigabenmengeparameter für die jeweiligen Takte vergleicht, der dem Bezugskraftstoff entspricht.
Verbrennungsmotor-Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei: die Wärmefreigabemengenparameter-Berechnungseinrichtung den Wärmefreigabemengenparameter als einen Wert berechnet, der durch Dividieren einer angegebenen Heizmenge durch eine untere Heizmenge gefunden wird.
Verbrennungsmotor-Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei: die Verbrennungsverzögerungs-Berechnungseinrichtung die Verbrennungsverzögerung beruhend auf einem Änderungsmaß einer Verbrennungsgeschwindigkeit berechnet.
Verbrennungsmotor-Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, mit: einer Änderungseinrichtung zur Änderung einer Vielzahl von Steuerungswertkennfeldern beruhend auf dem Bestimmungsergebnis der Kraftstoffeigenschaft-Bestimmungseinrichtung.