DE112010001481B4

DE112010001481B4 - Steuervorrichtung und Steuerverfahren für einen Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE112010001481B4
Application number: DE112010001481.7T
Authority: DE
Inventors: Hiromichi Yasuda; Yusuke Suzuki
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-03-11
Filing date: 2010-03-09
Publication date: 2016-02-18
Anticipated expiration: 2030-03-10
Also published as: DE112010001481T5; CN102348883A; JP2010236534A; CN102348883B; JP4793488B2; WO2010103372A1; US20120053819A1; US8862366B2

Abstract

Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor zum Korrigieren von Fehlern, die durch eine Wärmeausdehnung eines Zylinderdrucksensors bewirkt werden, aufweisend: einen Zylinderdrucksensor (34), der einen Zylinderdruck bei einem vorgegebenen Kurbelwinkel eines Verbrennungsmotors (10) erfasst; einen Abschnitt (40) zum Berechnen einer Wärmeerzeugungsmenge, der unter Verwendung des vom Zylinderdrucksensor (34) erfassten Zylinderdrucks, eines Zylindervolumens bei Erfassung des Zylinderdrucks und eines spezifischen Wärmeverhältnisses eines Gases in einem Zylinder eine Wärmeerzeugungsmenge berechnet, die ein Produkt des Zylinderdrucks und eines Werts ist, der durch Potenzieren des Zylindervolumens auf das spezifische Wärmeverhältnis erhalten wird; dadurch gekennzeichnet, dass: ein Abschnitt (40) zum Berechnen eines Wärmeerzeugungsmengen-Fehlers, der unter Verwendung einer Korrelation zwischen der Wärmeerzeugungsmenge in dem adiabatischen Prozess nach Abschluss der Verbrennung und Kurbelwinkeln einen Wärmeerzeugungsmengen-Fehler beim vorgegebenen Kurbelwinkel im adiabatischen Prozess berechnet, wobei der Abschnitt (40) zum Berechnen des Wärmeerzeugungsmengen-Fehlers einen Korrekturkoeffizienten-Berechnungsabschnitt (40) aufweist, der einen Korrekturkoeffizienten (Kfix), der die Korrelation zwischen der Wärmeerzeugungsmenge und den Kurbelwinkeln bestimmt, unter Verwendung der Wärmeerzeugungsmenge an mindestens zwei Punkten in dem adiabatischen Prozess berechnet, wobei der Abschnitt (40) zum Berechnen des Wärmeerzeugungsmengen-Fehlers den ...

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor und ein Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors, und insbesondere eine Steuervorrichtung und ein Steuerverfahren für einen Verbrennungsmotor, der mit einem Zylinderdrucksensor ausgestattet ist.
2. Beschreibung der verwandten Technik
Die Empfindlichkeit eines Zylinderdrucksensors variiert im Lauf der Zeit, und es gibt individuelle Unterschiede der Empfindlichkeit zwischen den Zylinderdrucksensoren. So offenbart beispielsweise die offengelegte japanische Patentanmeldung JP 2005-351 146 A eine Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor, mit der es möglich ist, die Empfindlichkeit des Zylinderdrucksensors zu ermitteln. Genauer wird in dieser Steuervorrichtung ein Schätzwert für die Empfindlichkeit des Zylinderdrucksensors auf Basis des Zylinderdrucks bei einem vorgegebenen Winkel θ₀ in einem Ansaughub, des Ansaugluftdrucks an dem Punkt, an dem der Kurbelwinkel θ₀ + λ wird, und des Zylinderdrucks und des Zylindervolumens an mindestens zwei Punkten von Kurbelwinkeln θ₁, θ₂ in einem Kompressionshub berechnet. Unter Verwendung des exakten Schätzwerts, der auf diese Weise berechnet wird, können die Informationen über die Bedingungen, die im Inneren eines Zylinders herrschen, exakt ermittelt werden, und daher ist es möglich, die Informationen beim Steuern des Verbrennungsmotors effektiv zu nutzen.
Der Zylinderdrucksensor ist so installiert, dass er dem Inneren eines Zylinders des Verbrennungsmotors ausgesetzt ist. Wenn der Sensor einem heißen Gas ausgesetzt wird, besteht somit die Sorge, dass eine Wärmedehnungsspannung bzw. -verformung in seinen Bauteilen auftritt, und dass ein Messfehler des Sensors bewirkt wird. Als Maßnahmen gegen einen solchen Fehler beschreibt die offengelegte japanische Patentanmeldung JP H06-265 430 A eine Vorrichtung zum Verbessern der Druckmessgenauigkeit im Hinblick auf die Hardware des Sensors.
Wenn versucht wird, die Exaktheit der Druckmessung über die Hardware des Sensors zu verbessern, wie im Falle des oben beschriebenen herkömmlichen Zylinderdrucksensors, wird jedoch der Aufbau des Sensors kompliziert, was seine Praxistauglichkeit verringert. Somit besteht ein Wunsch nach einer Eliminierung von Messfehlern, die durch die Wärmedehnungsspannung des Zylinderdrucksensors bewirkt werden, auf Seite der Rechnerkarte.
DE 10 2004 049 579 A1 betrifft ein Steuergerät für eine Brennkraftmaschine, welches ein Verfahren zur Korrektur eines gemessenen Brennraumdruckes ausführen kann. DE 199 00 738 C1 beschreibt ein Verfahren zur Bestimmung eines Brennraumdruckverlaufs bei einer Brennkraftmaschine sowie eine zur Durchführung eines solchen Verfahrens geeignete Vorrichtung.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung schafft eine Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor, der mit einem Zylinderdrucksensor ausgestattet ist, wobei die Steuervorrichtung in der Lage ist, die Messfehler, die durch eine Wärmedehnungsspannung des Zylinderdrucksensors bewirkt werden, durch eine einfache Berechnung zu korrigieren.
Ein erster Aspekt der Erfindung ist eine Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor, der gekennzeichnet ist durch: einen Zylinderdrucksensor, der einen Zylinderdruck bei einem vorgegebenen Kurbelwinkel eines Verbrennungsmotors erfasst; einen Abschnitt zum Berechnen einer Wärmeerzeugungsmenge, der unter Verwendung des vom Zylinderdrucksensor erfassten Zylinderdrucks, eines Zylindervolumens bei Erfassung des Zylinderdrucks und eines spezifischen Wärmeverhältnisses von Gas in einem Zylinder eine Wärmeerzeugungsmenge berechnet, die ein Produkt des Zylinderdrucks und eines Werts ist, der Potenzieren des Zylindervolumens auf das spezifische Wärmeverhältnis erhalten wird; und einen Abschnitt zum Berechnen eines Wärmeerzeugungsmengen-Fehlers, der unter Verwendung einer Korrelation zwischen der Wärmemenge in einem adiabatischen Prozess nach einer Verbrennung und von Kurbelwinkeln einen Wärmeerzeugungsmengen-Fehler bei den vorgegebenen Kurbelwinkeln in dem adiabatischen Prozess berechnet.
Es besteht eine gewisse Korrelation zwischen Kurbelwinkeln und der Wärmemenge, die in dem adiabatischen Prozess nach der Verbrennung erzeugt wird, und daher ist es gemäß dieser Ausgestaltung möglich, den Wärmeerzeugungsmengen-Fehler beim vorgegebenen Kurbelwinkel auf Basis der Korrelation sehr exakt zu berechnen.
Im oben beschriebenen ersten Aspekt kann die Steuervorrichtung für den Verbrennungsmotor ferner einen Abschnitt zum Berechnen einer tatsächlichen Wärmeerzeugungsmenge aufweisen, der als tatsächliche Wärmeerzeugungsmenge einen Wert berechnet, der durch Subtrahieren des Wärmeerzeugungsmengen-Fehlers von der Wärmeerzeugungsmenge beim vorgegebenen Kurbelwinkel erhalten wird.
Der Wärmeerzeugungsmengen-Fehler überlagert die Wärmeerzeugungsmenge im adiabatischen Prozess nach der Verbrennung, und daher kann gemäß dieser Ausgestaltung die tatsächliche Wärmeerzeugungsmenge beim vorgegebenen Kurbelwinkel durch Subtrahieren des Wärmeerzeugungsmengen-Fehlers von der Wärmeerzeugungsmenge sehr exakt bestimmt werden.
Im oben genannten ersten Aspekt kann die Steuervorrichtung für den Verbrennungsmotor ferner einen Abschnitt zum Berechnen eines tatsächlichen Zylinderdrucks aufweisen, der einen tatsächlichen Zylinderdruck beim vorgegebenen Kurbelwinkel auf Basis der tatsächlich erzeugten Wärmemenge berechnet.
Gemäß dieser Ausgestaltung wird der tatsächliche Zylinderdruck beim vorgegebenen Kurbelwinkel auf Basis der errechneten tatsächlichen Wärmeerzeugungsmenge berechnet. Somit können gemäß der Erfindung die Messfehler, die von der Wärmedehnungsspannung des Zylinderdrucksensors bewirkt werden, sehr exakt korrigiert werden.
Im oben beschriebenen ersten Aspekt kann der Abschnitt zum Berechnen eines Wärmeerzeugungsmengen-Fehlers einen Korrekturkoeffizienten-Berechnungsabschnitt aufweisen, der unter Verwendung der Wärmeerzeugungsmenge an mindestens zwei Punkten im adiabatischen Prozess einen Korrekturkoeffizienten berechnet, der die Korrelation zwischen der Wärmeerzeugungsmenge und den Kurbelwinkeln bestimmt. Der Abschnitt zum Berechnen eines Wärmeerzeugungsmengen-Fehlers kann einen Wärmemengenerzeugungs-Fehler unter Verwendung einer Kurbelwinkelperiode von einem Startkurbelwinkel, bei dem der adiabatische Prozess beginnt, bis zum vorgegebenen Kurbelwinkel und des Korrekturkoeffizienten berechnen.
Gemäß diesem Aufbau wird der Korrekturkoeffizient, der die Korrelation zwischen Kurbelwinkeln und der Wärmeerzeugungsmenge in dem adiabatischen Prozess nach der Verbrennung bestimmt, berechnet. Die Wärmeerzeugungsmenge ist in dem adiabatischen Prozess nach der Verbrennung theoretisch konstant. Somit kann gemäß der Erfindung der Wärmeerzeugungsmengen-Fehler beim vorgegebenen Kurbelwinkel unter Verwendung des Korrekturkoeffizienten und der Kurbelwinkelperiode vom Startkurbelwinkel, bei dem der adiabatische Prozess beginnt, bis zum vorgegebenen Kurbelwinkel exakt berechnet werden.
Im oben beschriebenen ersten Aspekt kann der Startkurbelwinkel der Kurbelwinkel sein, bei dem die Wärmeerzeugungsmenge am höchsten ist.
Gemäß dieser Ausgestaltung wird der Kurbelwinkel, bei dem die Wärmeerzeugungsmenge am höchsten ist, als der Startkurbelwinkel bestimmt, bei dem der adiabatische Prozess beginnt. Somit kann gemäß der Erfindung der Startkurbelwinkel anhand eines einfachen Verfahrens bestimmt werden.
Im oben beschriebenen ersten Aspekt kann der Startkurbelwinkel der Kurbelwinkel sein, der dem Schnittpunkt einer geraden Linie, die eine Näherung der Variation eines verbranntem Massenbruchteils von Kraftstoff (MFB) in einem Verbrennungsprozess darstellt, und einer geraden Linie, die eine Näherung der Variation des MFB in einem adiabatischen Ausdehnungsprozess nach dem Verbrennungsprozess darstellt, entspricht.
Gemäß dieser Ausgestaltung kann der Startwinkel auch in dem Fall exakt berechnet werden, dass die Wärmeerzeugungsmenge nicht den höchsten Wert aufweist.
Im oben beschriebenen ersten Aspekt kann die Steuervorrichtung für den Verbrennungsmotor ferner aufweisen: einen Kühlverlust-Berechnungsabschnitt, der einen Kühlverlust der Wärmerzeugungsmenge am vorgegebenen Kurbelwinkel im adiabatischen Prozess berechnet; und einen Kühlverlust-Eliminierungsabschnitt, der den Kühlverlust von der tatsächlichen Wärmeerzeugungsmenge beim vorgegebenen Kurbelwinkel subtrahiert.
Gemäß dieser Ausgestaltung wird der Kühlverlust der Wärmeerzeugungsmenge von der tatsächlichen Wärmeerzeugungsmenge subtrahiert. Somit kann gemäß der Erfindung die tatsächliche Wärmeerzeugungsmenge unter Berücksichtigung des Kühlverlusts sehr exakt berechnet werden.
Im oben beschriebenen ersten Aspekt kann der Kühlverlust-Berechnungsabschnitt einen Kühlverlustkoeffizienten-Berechnungsabschnitt aufweisen, der einen Kühlverlustkoeffizienten, der eine Korrelation zwischen dem Kühlverlust und den Kurbelwinkeln bestimmt, auf Basis einer Wassertemperatur und einer Motordrehzahl des Verbrennungsmotors bestimmt. Der Kühlverlust-Berechnungsabschnitt kann den Kühlverlust unter Verwendung des Kühlverlustkoeffizienten und der Kurbelwinkelperiode vom Startkurbelwinkel, bei dem der adiabatische Prozess beginnt, bis zum vorgegebenen Kurbelwinkel berechnen.
Gemäß dieser Ausgestaltung wird der Kühlverlustkoeffizient, der die Korrelation zwischen dem Kühlverlust und den Kurbelwinkeln bestimmt, auf Basis der Wassertemperatur und der Motordrehzahl berechnet. Somit kann gemäß der Erfindung der Kühlverlust beim vorgegebenen Kurbelwinkel unter Verwendung des Kühlverlustkoeffizienten und der Kühlwinkelperiode vom Startkurbelwinkel, bei dem der adiabatische Prozess beginnt, zum vorgegebenen Kurbelwinkel sehr exakt bestimmt werden.
Im oben beschriebenen ersten Aspekt kann der Abschnitt zum Berechnen des Wärmerzeugungsmengen-Fehlers aufweisen: einen Korrekturkoeffizienten-Berechnungsabschnitt, der unter Verwendung der Wärmeerzeugungsmenge an mindestens zwei Punkten in dem adiabatischen Prozess einen Korrekturkoeffizienten berechnet, der die Korrelation zwischen der Wärmeerzeugungsmenge und den Kurbelwinkeln bestimmt; einen Ermittlungsabschnitt, der einen Zylinderdruckfehler bei einem Startkurbelwinkel, bei dem der adiabatische Prozess beginnt, auf Basis des Korrekturkoeffizienten ermittelt; und einen Korrekturabschnitt, der den Korrekturkoeffizienten dadurch korrigiert, dass er bewirkt, dass der Korrekturkoeffizient den Zylinderdruckfehler wiedergibt. Der Abschnitt zum Berechnen des Wärmeerzeugungsmengen-Fehlers kann den Wärmerzeugungsmengen-Fehler unter Verwendung der Kurbelwinkelperiode vom Startkurbelwinkel zum vorgegebenen Kurbelwinkel und des Korrekturkoeffizienten, der vom Korrekturabschnitt korrigiert wurde, berechnen.
Abhängig von der Wärmemenge, die vom Zylinderdrucksensor aufgenommen wird, kann es passieren, dass ein Fehler aufgrund der Wärmedehnungsspannung vor Abschluss der Verbrennung auftritt. Gemäß der oben beschriebenen Ausgestaltung wird der Zylinderdruckfehler beim Startkurbelwinkel unter Verwendung des Korrelationskoeffizienten, der mit der aufgenommenen Wärmemenge korreliert ist, bestimmt. Somit kann gemäß der Erfindung dadurch, dass bewirkt wird, dass der Korrekturkoeffizient den Zylinderdruckfehler wiedergibt, die Korrelation zwischen Kurbelwinkeln und der Wärmeerzeugungsmenge im adiabatischen Prozess exakt bestimmt werden, und daher kann die Genauigkeit der Berechnung des Wärmeerzeugungsfehlers erhöht werden.
Im oben beschriebenen ersten Aspekt kann der Zylinderdrucksensor eine Eigenschaft aufweisen, dass der Zylinderdruckfehler im adiabatischen Prozess negativ ist und dass sein absoluter Wert größer wird, und der Startkurbelwinkel kann der Kurbelwinkel sein, bei dem die Wärmeerzeugungsmenge am höchsten ist.
Gemäß dieser Ausgestaltung ist der auf die Wärmedehnungsspannung zurückgehende Fehler, der über den Erfassungswert des Zylinderdrucksensors gelegt wird, im adiabatischen Prozess negativ, und sein absoluter Wert wird größer. Gemäß der Erfindung wird somit die Wärmeerzeugungsmenge im adiabatischen Prozess kleiner, und daher kann der Kurbelwinkel, bei dem die Wärmeerzeugungsmenge am höchsten ist, als Startkurbelwinkel bestimmt werden, bei dem der adiabatische Prozess beginnt.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung ist eine Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie aufweist: einen Zylinderdrucksensor, der einen Zylinderdruck bei einem vorgegebenen Kurbelwinkel des Verbrennungsmotors erfasst; einen Abschnitt zum Berechnen einer Wärmeerzeugungsmenge, der unter Verwendung des Zylinderdrucks, der vom Zylinderdrucksensor erfasst wird, eines Zylindervolumens bei Erfassung des Zylinderdrucks und eines spezifischen Wärmeverhältnisses eines Gases im Zylinder eine Wärmeerzeugungsmenge berechnet, die ein Produkt des Zylinderdrucks und eines Werts ist, der durch Potenzieren des Zylindervolumens auf das spezifische Wärmeverhältnis erhalten wird; einen Startkurbelwinkel-Bestimmungsabschnitt, der einen Startkurbelwinkel bestimmt, bei dem ein adiabatischer Prozess nach der Verbrennung beginnt; und einen Abschnitt zum Ermitteln einer Wärmeerzeugungsmenge, der als Schätzwert für die Wärmeerzeugungsmenge im adiabatischen Prozess die Wärmeerzeugungsmenge beim Startkurbelwinkel nimmt, die vom Wärmeerzeugungsmengen-Berechnungsabschnitt berechnet wurde.
Die Wärmeerzeugungsmenge im adiabatischen Prozess nach der Verbrennung ist theoretisch konstant. Gemäß dieser Ausgestaltung wird die Wärmeerzeugungsmenge im adiabatischen Prozess nach der Verbrennung als konstant nicht von der beim Startkurbelwinkel erzeugten Wärmemenge abweichend bestimmt. Somit kann gemäß der Erfindung ein stabiler Schätzwert für die Wärmeerzeugungsmenge erhalten werden, ohne dass dieser von dem Rauschen beeinflusst würde, das über den Erfassungswert des Zylinderdrucksensors im adiabatischen Prozess gelegt wird.
Im oben beschriebenen zweiten Aspekt kann der Zylinderdrucksensor eine Eigenschaft aufweisen, dass ein Zylinderdruckfehler im adiabatischen Prozess negativ ist, und dass dessen absoluter Wert größer wird, und der Startkurbelwinkel-Bestimmungsabschnitt kann den Kurbelwinkel, bei dem die Wärmeerzeugungsmenge am höchsten ist, als Startkurbelwinkel bestimmen.
Gemäß dieser Ausgestaltung ist der Fehler, der auf die Wärmedehnungsspannung zurückgeht, die über den Erfassungswert des Zylinderdrucksensors gelegt wird, im adiabatischen Prozess negativ und sein absoluter Wert wird größer. Somit nimmt gemäß der Erfindung die Wärmeerzeugungsmenge im adiabatischen Prozess ab, und daher kann der Kurbelwinkel, bei dem die Wärmeerzeugungsmenge am höchsten ist, als Startkurbelwinkel bestimmt werden, bei dem der adiabatische Prozess beginnt.
Im oben beschriebenen zweiten Aspekt kann die Steuervorrichtung des Verbrennungsmotors ferner aufweisen: einen Kühlverlust-Berechnungsabschnitt, der einen Kühlverlust der Wärmeerzeugungsmenge beim vorgegebenen Kurbelwinkel im adiabatischen Prozess berechnet; und einen Kühlverlust-Eliminierungsabschnitt, der den Kühlverlust von der Wärmeerzeugungsmenge beim vorgegebenen Kurbelwinkel subtrahiert.
Gemäß dieser Ausgestaltung wird der Teil der Wärmeerzeugungsmenge, der dem Kühlverlust entspricht, von der Wärmeerzeugungsmenge subtrahiert. Somit kann gemäß der Erfindung die Wärmeerzeugungsmenge unter Berücksichtigung des Einflusses des Kühlverlusts sehr exakt berechnet werden.
Im oben beschriebenen zweiten Aspekt kann der Kühlverlust-Berechnungsabschnitt einen Kühlverlustkoeffizienten-Berechnungsabschnitt aufweisen, der einen Kühlverlustkoeffizienten, der eine Korrelation zwischen dem Kühlverlust und den Kurbelwinkeln bestimmt, auf Basis einer Wassertemperatur und einer Motordrehzahl des Verbrennungsmotors berechnet. Der Kühlverlust kann unter Verwendung einer Kurbelwinkelperiode vom Startkurbelwinkel, zu dem der adiabatische Prozess beginnt, zum vorgegebenen Kurbelwinkel und des Kühlverlustkoeffizienten berechnet werden.
Gemäß dieser Ausgestaltung wird der Kühlverlustkoeffizient, der eine Korrelation zwischen dem Kühlverlust und den Kurbelwinkeln bestimmt, auf Basis der Wassertemperatur und der Motordrehzahl berechnet. Somit kann gemäß der Erfindung der Kühlverlust beim vorgegebenen Winkel unter Verwendung des Kühlverlustkoeffizienten und der Kurbelwinkelperiode vom Startkurbelwinkel, zu dem der adiabatische Prozess beginnt, bis zum vorgegebenen Kurbelwinkel exakt bestimmt werden.
Ein dritter Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors, der mit einem Zylinderdrucksensor ausgestattet ist, der einen Zylinderdruck bei einem vorgegebenen Kurbelwinkel erfasst, dadurch gekennzeichnet, dass es umfasst: Berechnen einer Wärmeerzeugungsmenge, die ein Produkt des Zylinderdrucks und eines Werts, der durch Potenzieren des Zylindervolumens auf das spezifische Wärmeverhältnisses erhalten wird, ist, unter Verwendung des Zylinderdrucks, der vom Zylinderdrucksensor erfasst wird, eines Zylindervolumens bei Erfassung des Zylinderdrucks und eines spezifischen Wärmeverhältnisses eines Gases in einem Zylinder; und Berechnen eines Wärmeerzeugungsmengen-Fehlers beim vorgegebenen Kurbelwinkel in dem adiabatischen Prozess unter Verwendung einer Korrelation zwischen der Wärmeerzeugungsmenge in dem adiabatischen Prozess nach der Verbrennung und Kurbelwinkeln.
Es besteht eine gewisse Korrelation zwischen Kurbelwinkeln und der Wärmemenge, die im adiabatischen Prozess nach der Verbrennung erzeugt wird, und daher kann gemäß diesem Verfahren der Wärmeerzeugungsmengen-Fehler beim vorgegebenen Kurbelwinkel auf Basis der Korrelation sehr exakt berechnet werden.
In oben beschriebenen dritten Aspekt kann das Verfahren ferner einen Wert, der durch Subtrahieren des Wärmeerzeugungsmengen-Fehlers von der Wärmeerzeugungsmenge beim vorgegebenen Kurbelwinkel erhalten wird, als tatsächliche Wärmeerzeugungsmenge berechnen.
Da der Wärmeerzeugungsmengen-Fehler über die Wärmeerzeugungsmenge im adiabatischen Prozess nach der Verbrennung gelegt wird, kann gemäß diesem Verfahren die tatsächliche Wärmeerzeugungsmenge beim vorgegebenen Kurbelwinkel durch Subtrahieren des Wärmeerzeugungsmengen-Fehlers von der Wärmeerzeugungsmenge sehr exakt bestimmt werden.
Im oben beschriebenen dritten Aspekt kann das Verfahren ferner das Berechnen eines tatsächlichen Zylinderdrucks beim vorgegebenen Kurbelwinkel auf Basis der tatsächlichen Wärmeerzeugungsmenge beinhalten.
Gemäß diesem Verfahren wird der tatsächliche Zylinderdruck beim vorgegebenen Kurbelwinkel auf Basis der berechneten tatsächlichen Wärmeerzeugungsmenge berechnet. Somit können gemäß der Erfindung die Messfehler, die von der Wärmedehnungsspannung des Zylinderdrucksensors bewirkt werden, sehr genau korrigiert werden.
Im oben beschriebenen dritten Aspekt kann beim Berechnen des Wärmeerzeugungsmengen-Fehlers ein Korrekturkoeffizient, der die Korrelation zwischen der Wärmeerzeugungsmenge und den Kurbelwinkeln bestimmt, unter Verwendung der Wärmeerzeugungsmenge an mindestens zwei Punkten im adiabatischen Prozess berechnet werden, und der Wärmeerzeugungsfehler kann unter Verwendung einer Kurbelwinkelperiode von einem Startkurbelwinkel, an dem der adiabatische Prozess beginnt, bis zum vorgegebenen Kurbelwinkel und des Korrekturkoeffizienten berechnet werden.
Gemäß diesem Verfahren wird der Korrekturkoeffizient berechnet, der die Korrelation zwischen Kurbelwinkeln und der Wärmemenge, die im adiabatischen Prozess nach der Verbrennung erzeugt wird, bestimmt. Die Wärmeerzeugungsmenge ist im adiabatischen Prozess nach der Verbrennung theoretisch konstant. Somit kann gemäß der Erfindung der Wärmeerzeugungsmengen-Fehler beim vorgegebenen Kurbelwinkel unter Verwendung des Korrekturkoeffizienten und der Kurbelwinkelperiode vom Startkurbelwinkel, bei dem der adiabatische Prozess beginnt, bis zum vorgegebenen Kurbelwinkel exakt berechnet werden.
Im oben beschriebenen dritten Aspekt kann der Startkurbelwinkel der Kurbelwinkel sein, bei dem die Wärmeerzeugungsmenge am höchsten ist.
Gemäß diesem Verfahren wird der Kurbelwinkel, bei dem die Wärmeerzeugungsmenge am höchsten ist, als der Kurbelwinkel bestimmt, bei dem der adiabatische Prozess beginnt. Somit kann gemäß der Erfindung der Startkurbelwinkel anhand eines einfachen Verfahrens bestimmt werden.
Im oben beschriebenen dritten Aspekt kann der Startkurbelwinkel der Kurbelwinkel sein, der dem Schnittpunkt einer geraden Linie, die eine Näherung der Variation eines Massebruchteils von verbranntem Kraftstoff (MFB) darstellt, in einem Verbrennungsprozess und einer geraden Linie, die eine Näherung der Variation des MFB in einem adiabatischen Ausdehnungsprozess im Anschluss an den Verbrennungsprozess darstellt, entspricht.
Gemäß diesem Verfahren kann der Startkurbelwinkel auch in dem Fall exakt bestimmt werden, dass die Wärmeerzeugungsmenge nicht den höchsten Wert aufweist.
Im oben beschriebenen dritten Aspekt kann das Verfahren ferner beinhalten: Berechnen eines Kühlverlusts der Wärmeerzeugungsmenge beim vorgegebenen Kurbelwinkel im adiabatischen Prozess; und Subtrahieren des Kühlverlusts von der tatsächlichen Wärmeerzeugungsmenge beim vorgegebenen Kurbelwinkel.
Gemäß diesem Verfahren wird der Kühlverlust der Wärmeerzeugungsmenge von der tatsächlichen Wärmeerzeugungsmenge subtrahiert. Somit kann gemäß der Erfindung die tatsächliche Wärmeerzeugungsmenge unter Berücksichtigung des Einflusses des Kühlverlusts sehr exakt berechnet werden.
Im oben beschriebenen dritten Aspekt kann beim Berechnen des Kühlverlusts ein Kühlverlustkoeffizient, der eine Korrelation zwischen dem Kühlverlust und den Kühlwinkeln bestimmt, auf Basis einer Wassertemperatur und einer Motordrehzahl des Verbrennungsmotors bestimmt werden, und der Kühlverlust kann unter Verwendung des Kühlverlustkoeffizienten und der Kurbelwinkelperiode vom Startkurbelwinkel, bei dem der adiabatische Prozess beginnt, bis zum vorgegebenen Kurbelwinkel berechnet werden.
Gemäß diesem Verfahren wird der Kühlverlustkoeffizient, der die Korrelation zwischen dem Kühlverlust und den Kurbelwinkeln bestimmt, auf Basis der Wassertemperatur und der Motordrehzahl bestimmt. Somit kann gemäß der Erfindung der Kühlverlust beim vorgegebenen Kühlwinkel unter Verwendung des Kühlverlustkoeffizienten und der Kurbelwinkelperiode vom Startkurbelwinkel, bei dem der adiabatische Prozess beginnt, bis zum vorgegebenen Kurbelwinkel sehr exakt bestimmt werden.
Im oben beschriebenen dritten Aspekt kann beim Berechnen des Wärmeerzeugungsmengen-Fehlers ein Korrekturkoeffizient, der die Korrelation zwischen der Wärmeerzeugungsmenge und den Kurbelwinkeln bestimmt, unter Verwendung der Wärmeerzeugungsmenge an mindestens zwei Punkten im adiabatischen Prozess berechnet werden, ein Zylinderdruckfehler bei einem Startkurbelwinkel, bei dem der adiabatische Prozess beginnt, kann auf Basis des Korrekturkoeffizienten bestimmt werden, der Korrekturkoeffizient kann dadurch korrigiert werden, dass man bewirkt, dass der Korrekturkoeffizient den Zylinderdruckfehler wiedergibt, und der Wärmeerzeugungsfehler kann unter Verwendung der Kurbelwinkelperiode vom Startkurbelwinkel bis zum vorgegebenen Kurbelwinkel und des korrigierten Korrekturkoeffizienten berechnet werden.
Abhängig von der Wärmemenge, die vom Zylinderdrucksensor empfangen wird, kann es passieren, dass ein Fehler aufgrund der Wärmedehnungsspannung auftritt, bevor die Verbrennung abgeschlossen ist. Gemäß der oben beschriebenen Ausgestaltung wird der Zylinderdruckfehler beim Startkurbelwinkel unter Verwendung des Korrekturkoeffizienten bestimmt, der mit der empfangenen Wärmemenge korreliert ist. Somit kann gemäß der Erfindung dadurch, dass bewirkt wird, dass der Korrekturkoeffizient den Zylinderdruckfehler wiedergibt, die Korrelation zwischen Kurbelwinkeln und der Wärmeerzeugungsmenge im adiabatischen Prozess exakt bestimmt werden, und daher kann die Genauigkeit der Berechnung des Wärmeerzeugungsfehlers erhöht werden.
Im oben beschriebenen dritten Aspekt kann der Zylinderdrucksensor eine Eigenschaft aufweisen, dass der Zylinderdruckfehler im adiabatischen Prozess negativ ist und sein absoluter Wert größer wird, und der Startkurbelwinkel kann der Kurbelwinkel sein, bei dem die Wärmeerzeugungsmenge am höchsten ist.
Gemäß diesem Verfahren ist der auf die Wärmedehnungsspannung zurückgehende Fehler, der über den Erfassungswert des Zylinderdrucksensors gelegt wird, im adiabatischen Prozess negativ und sein absoluter Wert wird größer. Gemäß der Erfindung nimmt somit die Wärmeerzeugungsmenge im adiabatischen Prozess ab, und daher kann der Kurbelwinkel, bei dem die Wärmeerzeugungsmenge am höchsten ist, als der Startkurbelwinkel bestimmt werden, bei dem der adiabatische Prozess beginnt.
Ein vierter Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors, der mit einem Zylinderdrucksensor ausgestattet ist, der einen Zylinderdruck bei einem vorgegebenen Kurbelwinkel erfasst, dadurch gekennzeichnet, dass es umfasst: Berechnen einer Wärmeerzeugungsmenge, die ein Produkt des Zylinderdrucksensors und eines Werts ist, der durch Potenzieren des Zylindervolumens auf das bestimmte Wärmeverhältnisses erhalten wird, unter Verwendung des Zylinderdrucks, der vom Zylinderdrucksensor erfasst wird, eines Zylindervolumens bei Erfassung des Zylinderdrucks und eines spezifischen Wärmeverhältnisses eines Gases in einem Zylinder; Bestimmen eines Startkurbelwinkels, bei dem ein adiabatischer Prozess nach einer Verbrennung beginnt; und Verwenden der Wärmeerzeugungsmenge beim Startwinkel als Schätzwert für die Wärmemenge, die im adiabatischen Prozess erzeugt wird.
Die Wärmemenge, die im adiabatischen Prozess nach einer Verbrennung erzeugt wird, ist theoretisch konstant. Gemäß diesem Verfahren wird bestimmt, dass die Wärmeerzeugungsmenge im adiabatischen Verfahren nach einer Verbrennung konstant ist und nicht von der beim Startkurbelwinkel erzeugten Wärmemenge abweicht. Somit kann gemäß der Erfindung ein stabiler Schätzwert für die Wärmeerzeugungsmenge erhalten werden, ohne von dem Rauschen beeinflusst zu werden, das im adiabatischen Prozess über den Erfassungswert des Zylinderdrucksensors gelegt wird.
Im vierten Aspekt kann der Zylinderdrucksensor eine Eigenschaft aufweisen, dass ein Zylinderdruckfehler im adiabatischen Prozess negativ ist und sein absoluter Wert größer wird; und der Kurbelwinkel, bei die Wärmeerzeugungsmenge am höchsten ist, kann als der Startkurbelwinkel bestimmt werden.
Gemäß diesem Verfahren ist der Fehler, der auf die Wärmedehnungsspannung zurückgeht, und der über den Erfassungswert des Zylinderdrucksensors gelegt wird, im adiabatischen Prozess negativ, und sein absoluter Wert wird größer. Somit nimmt gemäß der Erfindung die Wärmeerzeugungsmenge im adiabatischen Prozess ab, und daher kann der Kurbelwinkel, bei dem die Wärmeerzeugungsmenge am höchsten ist, als Startkurbelwinkel bestimmt werden, bei dem der adiabatische Prozess beginnt.
Im oben beschriebenen vierten Aspekt kann das Verfahren ferner beinhalten: Berechnen eines Kühlverlusts der Wärmeerzeugungsmenge beim vorgegebenen Kurbelwinkel im adiabatischen Prozess; und Subtrahieren des Kühlverlusts von der Wärmeerzeugungsmenge beim vorgegebenen Kurbelwinkel.
Gemäß diesem Verfahren wird der Teil der Wärmeerzeugungsmenge, die dem Kühlverlust entspricht, von der Wärmeerzeugungsmenge subtrahiert. Somit kann gemäß der Erfindung die Wärmeerzeugungsmenge unter Berücksichtigung des Kühlverlusts sehr exakt berechnet werden.
Im oben beschriebenen vierten Aspekt kann beim Berechnen des Kühlverlusts ein Kühlverlustkoeffizient, der eine Korrelation zwischen dem Kühlverlust und den Kurbelwinkeln bestimmt, auf Basis einer Wassertemperatur und einer Motordrehzahl des Verbrennungsmotors berechnet werden, und der Kühlverlust kann unter Verwendung einer Kurbelwinkelperiode vom Startkurbelwinkel, bei dem der adiabatische Prozess beginnt, zum vorgegebenen Kurbelwinkel und des Kühlverlustkoeffizienten berechnet werden.
Gemäß diesem Verfahren wird der Kühlverlustkoeffizient, der die Korrelation zwischen dem Kühlverlust und den Kurbelwinkeln bestimmt, auf Basis der Wassertemperatur und der Motordrehzahl berechnet. Somit kann gemäß der Erfindung der Kühlverlust beim vorgegebenen Kurbelwinkel unter Verwendung des Kühlverlustkoeffizienten und der Kurbelwinkelperiode vom Startkurbelwinkel, bei dem der adiabatische Prozess startet, bis zum vorgegebenen Kurbelwinkel sehr exakt bestimmt werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die oben beschriebenen, sowie weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen deutlich werden, wobei gleiche Bezugszahlen verwendet werden, um gleiche Elemente darzustellen, und wobei:
1 eine Aufbauskizze ist, die den Aufbau eines Systems der ersten Ausführungsform darstellt;
2 eine Querschnittsdarstellung eines Hauptabschnitts eines Zylinderdrucksensors 34 ist;
3 ein Schema ist, das eine Situation erläutert, wo es zu einer Wärmedehnungsspannung des Drucksensors 34 kommt;
4A bis 4C Diagramme sind, die die Beziehung zwischen verschiedenen Ausgangswerten und wahren Werten der Ausgangswerte zeigen, wenn die Wärmedehnungsspannung des Zylinderdrucksensors 34 stattfindet, wobei 4A die Änderung des Zylinderdrucks mit dem Kurbelwinkel zeigt, 4B die Änderung der Wärmeerzeugungsmenge PV^κ mit dem Kurbelwinkel zeigt, und 4C die Änderung von MFB mit dem Kurbelwinkel zeigt;
5 eine Skizze ist, die die Beziehung zwischen dem errechneten Wert für PV^κ und deren wahrem Wert zeigt;
6 eine Skizze ist, die den Wert für PV^κ zeigt, deren wärmeverformungsbedingter Fehler korrigiert wurde;
7 ein Ablaufschema ist, das eine Routine zeigt, die in der ersten Ausführungsform der Erfindung ausgeführt wird;
8 ein Schema ist, das ein Beispiel für ein Verfahren zum Berechnen des Kurbelwinkels θ_fix zeigt;
9 ein Schema ist, das den Einfluss eines Kühlverlusts auf den Wert für PV^κ zeigt;
10 ein Ablaufschema ist, das eine Routine zeigt, die in einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ausgeführt wird;
11 ein Kennfeld zur Bestimmung eines Kühlverlustkoeffizienten K_cool ist;
12 ein Schema ist, das die Beziehung zwischen dem errechneten Wert für PV^κ und deren wahrem Wert erläutert;
13 ein Ablaufschema ist, das eine Routine zeigt, die in einer dritten Ausführungsform der Erfindung durchgeführt wird;
14 ein Schema ist, das die Variation des Zylinderdrucks P, von V; und von PV^κ mit dem Kurbelwinkel zeigt;
15 ein Schema ist, das die Beziehung zwischen dem errechneten Wert für PV^κ und deren wahrem Wert zeigt;
16 ein Beispiel für ein Kennfeld ist, das den Umfang der Zylinderdrucksenkung ΔP in Beziehung zum Korrekturbetrag K zeigt; und
17 ist ein Ablaufschema ist, das eine Routine zeigt, die in einer fünften Ausführungsform der Erfindung ausgeführt wird.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachstehend werden mehrere Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf Zeichnungen beschrieben. Gleichen Komponenten in den Zeichnungen werden gleiche Bezugszeichen verliehen, und auf ihre wiederholte Beschreibung wird verzichtet. Man beachte, dass die Erfindung nicht auf die folgenden Ausführungsformen beschränkt ist.
Erste Ausführungsform
1 zeigt eine Aufbauskizze, die einen Aufbau eines Systems einer ersten Ausführungsform der Erfindung erläutert. Wie in 1 dargestellt ist, ist das System dieser Ausführungsform mit einem Verbrennungsmotor 10 versehen. Der Verbrennungsmotor 10 ist ein Ottomotor, der Benzin als Brennstoff verwendet. In einem Zylinder des Verbrennungsmotors 10 ist ein Kolben 12 vorgesehen, der sich innerhalb des Zylinders auf und ab bewegt. Der Verbrennungsmotor 10 weist auch einen Zylinderkopf 14 auf. Eine Brennkammer 16 ist zwischen dem Kolben 12 und dem Zylinderkopf 14 ausgebildet. Ein Ende eines Einlasskanals 18 und ein Ende eines Auslasskanals 20 sind mit der Brennkammer 16 verbunden. Ein Einlassventil 22 und ein Auslassventil 24 sind an den Verbindungsabschnitten zwischen der Brennkammer 16 und dem Einlasskanal 18 bzw. dem Auslasskanal 20 vorgesehen.
Ein Luftreiniger 26 ist am Einlass des Einlasskanals 18 installiert. Eine Drosselklappe 28 ist dem Luftreiniger 26 nachgelagert. Die Drosselklappe 28 ist ein elektronisch gesteuertes Ventil, das von einem Drosselmotor auf Basis eines Betätigungsgrads der Beschleunigungseinrichtung bzw. des Gaspedals angetrieben wird.
Eine Zündkerze 30 ist so am Zylinderkopf 14 befestigt, dass sie vom oberen Abschnitt der Brennkammer 16 in die Brennkammer 16 vorsteht. Ein Kraftstoff-Einspritzventil 32 zum Einspritzen von Kraftstoff in den Zylinder ist im Zylinderkopf 14 vorgesehen. Außerdem ist ein Zylinderdrucksensor 34 zum Erfassen des Zylinderdrucks in den Zylinderkopf 14 eingebaut.
Wie in 1 dargestellt, weist das System dieser Ausführungsform eine elektronische Steuereinheit (ECU) 40 auf. Mit dem Eingang der ECU 40 sind außer dem oben beschriebenen Zylinderkopfsensor 34 andere verschiedene Sensoren verbunden, wie ein Kurbelwinkelsensor 42 zum Erfassen der Drehstellung der Kurbelwelle, und ein Wassertemperatursensor 44 zum Erfassen der Wassertemperatur. Außerdem sind mit dem Ausgang der ECU 40 verschiedene Stellglieder verbunden, wie die Drosselklappe 28, die Zündkerze 30 und das Kraftstoff-Einspritzventil 32, die oben beschrieben sind. Die ECU 40 steuert den Betrieb des Verbrennungsmotors 10 auf Basis der verschiedenen eingegebenen Informationen.
Aufbau des Zylinderdrucksensors
Nun wird ein Aufbau des Hauptabschnitts des Zylinderdrucksensors 34 im Einzelnen beschrieben. 2 ist eine Querschnittsdarstellung, die schematisch einen Hauptabschnitt des Zylinderdrucksensors 34 zeigt. Wie in 2 dargestellt, weist der Zylinderdrucksensor 34 ein Gehäuse 341 auf. Das Gehäuse 341 ist als Hohlzylinder aufgebaut, und ein Gehäuse 342 ist an einem Ende des Gehäuses 341 angefügt. Ein Dehnungsmessstreifen 343, dessen Spannung abhängig vom Druck variiert, ist am Gehäuse 342 befestigt.
Eine Druckaufnahmemembran 344 ist am anderen Ende des Gehäuses 341 befestigt. Die Druckaufnahmemembran 344 ist ein Abschnitt, der dem Gas in der Brennkammer 16 ausgesetzt ist, wenn der Zylinderdrucksensor 34 am Zylinderkopf 14 befestigt ist. Ein Übertragungsstab 345 zum Übertragen des Drucks, der von der Druckaufnahmemembran 344 aufgenommen wird, zum Dehnungsmessstreifen 343 ist im Innenraum des Gehäuses 341 untergebracht. Vom Übertragungsstab 345 wird ständig eine Vorspannung an den Dehnungsmessstreifen 343 und die Druckaufnahmemembran 344 angelegt.
Wirkungsweise der ersten Ausführungsform
Ausgangssignal vom Zylinderdrucksensor
Der Zylinderdrucksensor 34 ist sehr nützlich, da er die Verbrennungsbedingungen im Zylinder direkt erfasst. So wird das Ausgangssignal vom Zylinderdrucksensor 34 in verschiedenen Steueroperationen verwendet. Beispielsweise wird der erfasste Zylinderdruck P beim Berechnen der Energie des Abgases, der Variation des angezeigten Drehmoments usw. verwendet. Somit beeinflusst die Genauigkeit der Erfassung des Zylinderdrucks P die Katalysatoraufwärmsteuerung, die Drehmomentbedarfssteuerung usw., wofür diese Parameter verwendet werden, erheblich. Außerdem werden der Massenanteil von verbranntem Kraftstoff (MFB) und die Wärmeerzeugungsmenge PV^κ (V ist das Zylindervolumen und κ ist das spezifische Wärmeverhältnis des Gases im Zylinder), die unter Verwendung des erfassten Zylinderdrucks P berechnet wird, berechnet. Diese Werte werden zur Erfassung von Fehlzündungen, für die Durchführung einer optimalen Zündzeitpunktsteuerung usw. verwendet.
Wärmeverformung des Zylinderdrucksensors
Nun wird die thermische Wärmeverformung bzw. Wärmedehnungsspannung des Zylinderdrucksensors 34 beschrieben. Wie oben beschrieben, ist die Druckaufnahmemembran 344 des Zylinderdrucksensors 34 der Brennkammer 16 ausgesetzt. Somit besteht die Sorge, dass in der Brennkammer 16 eine Verformung der Druckaufnahmemembran 344 (im Folgenden als „Wärmedehnungsspannung” bezeichnet) aufgrund der Einwirkung von heißem Verbrennungsgas (Verbrennungsflammen) stattfindet. 3 ist eine Skizze, die die Situation beschreibt, in der es zu einer Wärmeverformung des Zylinderdrucksensors 34 kommt. Wie in 3 dargestellt, variiert die Form der Druckaufnahmemembran 344, wenn es zu einer Wärmedehnung der Druckaufnahmemembran 344 kommt, von der Form, die bei 344A angegeben ist, bis zu der Form, die bei 344B angegeben ist, und der Umfang der Verlagerung des Übertragungsstabs 345 ist verringert. Wenn es zur Wärmeverformung des Zylinderdrucksensors 34 kommt, besteht daher die Sorge, dass der Ausgangswert des Zylinderdrucksensors 34 kleiner wird als der Ausgangswert, der dem tatsächlichen Druck entspricht.
4A bis 4C sind Skizzen, die die Beziehung zwischen verschiedenen Ausgangswerten und den wahren Werten der Auslassventile zeigen, wenn eine Wärmeverformung des Zylinderkopfsensors 34 stattfindet. 4A zeigt die Variation des Zylinderdrucks mit dem Kurbelwinkel. 4B zeigt die Variation von PV^κ (der Wärmeerzeugungsmenge) mit dem Kurbelwinkel. 4C zeigt die Variation von MFB mit dem Kurbelwinkel.
Wie in 4A dargestellt, weicht der vom Zylinderdrucksensor 45 erfasste Zylinderdruck vom wahren Wert zur niedrigeren Seite hin ab, wenn es zur Wärmeverformung des Zylinderdrucksensors 34 kommt. Wie in 4B dargestellt, kommt es im adiabatischen Prozess nach Abschluss der Verbrennung zur Abweichung des Ausgangswerts vom wahren Wert für PV^κ. Der Grund dafür ist, dass die Druckaufnahmemembran 344, die dem heißen Verbrennungsgas ausgesetzt ist, sich im adiabatischen Prozess nach Abschluss der Verbrennung verformt.
Wie in 4C dargestellt ist, weicht auch der MFB erheblich vom wahren Wert ab, wenn es zur Wärmeverformung des Zylinderdrucksensors 34 kommt. Wie oben beschrieben, wird der MFB in verschiedenen Steueroperationen verwendet, wie der Steuerung des optimalen Zündzeitpunkts, der AGR-Steuerung usw. Wenn diese Steueroperationen unter Verwendung eines ungenauen MFB durchgeführt werden, besteht daher die Sorge, dass Probleme bewirkt werden, wie eine Verschlechterung der Emissionen, ein erhöhter Kraftstoffverbrauch usw.
Im System dieser Ausführungsform wird der Fehler, der durch die Wärmeverformung des Zylinderdrucksensors 34 bewirkt wird (nachstehend auch als „wärmeverformungsbedingter Fehler” bezeichnet), auf die folgende Weise korrigiert. 5 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem errechneten Wert für PV^κ und deren wahrem Wert erläutert. Wie in 5 dargestellt, hat die Wärme der Verbrennungsflammen bis zum Kurbelwinkel θ_fix, an dem der adiabatische Prozess nach der Verbrennung beginnt, keine Auswirkungen. Wenn der Kurbelwinkel, bei dem das Einlassventil geschlossen wird, θ_IVC ist, wird der korrigierte Zylinderdruck P_fix(θ) beim Kurbelwinkel θ innerhalb des Bereichs θ_IVC ≤ θ ≤ θ_fix anhand der folgenden Gleichung (1) ausgedrückt. P_fix(θ) = P(θ) (1)
Die obige Gleichung (1) impliziert, dass keine Korrektur des wärmeverformungsbedingten Fehlers während der Kurbelwinkelperiode θ_IVC ≤ θ ≤ θ_fix durchgeführt wird.
Wie in 5 dargestellt, ist jedoch bei Kurbelwinkeln nach θ_fix der wahre Wert fast konstant, während der errechnete Wert sinkt. Der Grund dafür ist, dass der Wert für PV^κ im adiabatischen Prozess nach Abschluss der Verbrennung theoretisch konstant ist, wohingegen der errechnete Wert von der Wärme der Verbrennungsflammen beeinflusst wird. Wie in 5 dargestellt, nimmt der errechnete Wert nach θ_fix linear ab. Der Grund dafür ist, dass die Wärmedehnungsreaktion der Druckaufnahmemembran 344 langsamer ist als die verbrennungsbedingte Druckänderung im Zylinder.
Somit kann man sich dem Trend des wärmeverformungsbedingten Fehlers bei den Kurbelwinkeln nach θ_fix anhand einer geraden Linie annähern. Aus diesem Grund wird im System dieser Ausführungsform der wärmeverformungsbedingte Fehlers auf Basis der Neigung K_fix (des Korrekturkoeffizienten) der geraden Linie bestimmt, um den Rechenwert nach dem Kurbelwinkel θ_fix zu korrigieren. Genauer wird, wenn der Kurbelwinkel, bei dem das Auslassventil geöffnet wird, θ_EVO ist, der Korrekturkoeffizient K_fix anhand der folgenden Gleichung berechnet: K_fix = {PV^κ(θ_EVO) – PV^κ(θ_fix)}/(θ_EVO – θ_fix) (2)
Der Korrekturkoeffizient K_fix der obigen Gleichung (2) stellt die Neigung der geraden Linie dar, die die beiden Punkte des errechneten Werts PV^κ(θ_fix) beim Kurbelwinkel θ_fix und des errechneten Werts PV^κ(θ_EVO) beim Kurbelwinkel θ_EVO darstellt. Wie oben beschrieben, ist der wahre Wert von PV^κ(θ) bei Kurbelwinkeln nach θ_fix fast konstant. Somit wird der Wärmedehnungsfehler ΔPV^κ(θ) bei einem Kurbelwinkel θ anhand der folgenden Gleichung (3) ausgedrückt: ΔPV^κ(θ) = K_fix × (θ – θ_fix) (3)
Somit wird PV^κ _fix(θ) nach der Korrektur bei einem Kurbelwinkel θ innerhalb des Bereichs θ_fix ≤ θ ≤ θ_EVO anhand der folgenden Gleichung (4) ausgedrückt: PV^κ _fix(θ) = PV^κ(θ) – ΔPV^κ(θ) (4)
Anhand der obigen Gleichung (4) wird der Zylinderdruck P_fix(θ) nach der Korrektur an einem Kurbelwinkel θ innerhalb des Bereichs θ_fix ≤ θ ≤ θ_EVO anhand der folgenden Gleichung ausgedrückt: P_fix(θ) = PV^κ _fix(θ)/V^κ(θ) (5)
6 ist ein Diagramm, das den Wert für PV^κ zeigt, aus dem der Wärmedehnungsfehler heraus korrigiert wurde. Aus 6 geht hervor, dass der Wert für PV^κ nach der Korrektur verglichen mit dem PV^κ-Wert vor der Korrektur näher am wahren Wert liegt. Auf diese Weise kann gemäß dem System dieser Ausführungsform der wärmeverformungsbedingte Fehler anhand einer einfachen Berechnung korrigiert werden.
Ausführliche Beschreibung eines Verfahrens der ersten Ausführungsform
Nun wird mit Bezug auf 7 ein Verfahren der ersten Ausführungsform ausführlich beschrieben. 7 ist ein Ablaufschema, das eine Routine darstellt, mit der die ECU 40 den wärmeverformungsbedingten Fehler korrigiert.
In der in 7 dargestellten Routine wird zuerst ein Zylinderdruck ermittelt (Schritt 100). Genauer wird in diesem Schritt der Zylinderdruck P(θ) bei einem Kurbelwinkel θ anhand des Drucksensors 34 erfasst. Anschließend wird der Wert für PV^κ(θ) berechnet (Schritt 102). Genauer wird in diesem Schritt der Wert für PV^κ(θ) beim Kurbelwinkel (θ) auf Basis des Zylinderdrucks P(θ), der in Schritt 100 ermittelt wird, des Zylindervolumens V(θ) bei Erfassung des Zylinderdrucks und des spezifischen Wärmeverhältnisses κ des Gases im Zylinder berechnet.
Dann wird der Kurbelwinkel θ_fix, bei dem der Wert für PV^κ(θ) am höchsten ist, erfasst (Schritt 104). Genauer wird in diesem Schritt der Kurbelwinkel θ_fix, bei dem der oben in Schritt 102 berechnete Wert für PV^κ(θ) am höchsten ist, in der Erfassungsperiode für MFB (θ_MFBstart bis θ_MFBend) erfasst. Dann wird der Korrekturkoeffizient K_fix berechnet (Schritt 106). Genauer wird in diesem Schritt der Korrekturkoeffizient K_fix durch Einsetzen des in Schritt 104 usw. erfassten Kurbelwinkels θ_fix in die obige Gleichung (2) berechnet.
In der in 7 dargestellten Routine wird dann der Wert für PV^κ _fix(θ) (die tatsächliche Wärmeerzeugungsmenge) nach der Korrektur berechnet (Schritt 108). Genauer wird in diesem Schritt der Wert für PV^κ _fix(θ) beim Kurbelwinkel θ innerhalb des vorgegebenen Bereichs θ_fix ≤ θ ≤ θ_EVO anhand der obigen Gleichung (4) berechnet.
Die tatsächliche Wärmeerzeugungsmenge PV^κ _fix(θ) wird in verschiedenen Berechnungen verwendet. In der in 7 dargestellten Routine wird der tatsächliche Zylinderdruck P_fix(θ) unter Verwendung dieses Werts für PV^κ _fix(θ) berechnet (Schritt 110). Genauer wird in diesem Schritt der Wert für PV^κ _fix(θ), der unter Verwendung der obigen Gleichung (5) im obigen Schritt 108 berechnet wurde, verwendet, um den tatsächlichen Zylinderdruck P_fix(θ) zu berechnet. In Schritt 112 wird eine exakte innere Energie anhand des in Schritt 110 berechneten Zylinderdrucks P_fix(θ) berechnet. In Schritt 14 wird der MFB unter Verwendung des im obigen Schritt 108 berechneten Werts für PV^κ _fix(θ) berechnet.
Wie oben beschrieben, wird gemäß dem System dieser Ausführungsform der wärmeverformungsbedingte Fehler, der über dem Wert für PV^κ(θ) liegt, im Bereich von θ_fix ≤ θ ≤ θ_EVO anhand einer einfachen Berechnung korrigiert. Somit kann die Genauigkeit des Sensors auf hohem Niveau gehalten werden, ohne irgendwelche Maßnahmen gegen Sensorfehler in Bezug auf die Hardware ergreifen zu müssen.
Gemäß dem System dieser Ausführungsform kann der Fehler, der auf die Wärmeverformung des Zylinderdrucksensors zurückgeht, korrigiert werden, und daher können verschiedene Steueroperationen, wie die Katalysatoraufwärmsteuerung, die Erfassung von Fehlzündungen, die optimale Steuerung des Zündzeitpunkts usw., die auf dem Zylinderdruck basieren, exakt durchgeführt werden.
Außerdem wird gemäß dieser Ausführungsform der optimale Korrekturkoeffizient K jedes Mal berechnet, wenn die Routine ausgeführt wird, so dass die Fehler, die durch die individuellen Unterschiede des Zylinderdrucksensors 34, dessen langfristige Veränderung usw. bewirkt werden, mit großer Genauigkeit bewältigt werden können.
Obwohl der Korrekturkoeffizient K_fix in der oben beschriebenen Ausführungsform auf Basis der oben genannten Gleichung (2) berechnet wird, ist das Verfahren zum Berechnen des Korrekturkoeffizienten K_fix nicht darauf beschränkt. Genauer ist das Verfahren nicht speziell beschränkt, solange die Neigung der geraden Näherungslinie des Wertes für PV^κ(θ) nach dem Kurbelwinkel θ_fix berechnet wird.
Obwohl der Kurbelwinkel, bei dem der Wert für PV^κ(θ) am höchsten ist, als der Kurbelwinkel θ_fix bestimmt wird, bei dem die Überlagerung des Werts für PV^κ(θ) mit dem wärmeverformungsbedingten Fehler beginnt, ist das Verfahren zum Berechnen des Kurbelwinkels θ_fix nicht darauf beschränkt. Genauer ist vorstellbar, dass der wärmeverformungsbedingte Fehler, der bewirkt, dass der errechnete Wert größer ist als der wahre Wert, abhängig von der Art des Zylinderdrucksensors auftritt. In einem solchen Fall kann θ_fix nicht als der Kurbelwinkel bestimmt werden, bei dem der Wert für PV^κ(θ) am höchsten ist. In einem solchen Fall kann der Kurbelwinkel θ_fix beispielsweise anhand des folgenden Verfahrens bestimmt werden.
8 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für ein Verfahren zum Berechnen des Kurbelwinkels θ_fix erläutert. In 8 stellt die von der gepunkteten Linie L1 dargestellte Kurve die Abweichung des MFB auf Basis des wahren Werts des Zylinderdrucks dar, die von der durchgezogenen Linie L2 ausgedrückte Kurve stellt die Variation des MFB dar, wenn der Zylinderdruck aufgrund des wärmeverformungsbedingten Fehlers höher ist als der wahre Wert, und die Kurve, die von der durchgezogenen Linie L3 ausgedrückt wird, stellt die Abweichung des MFB dar, wenn der Zylinderdruck wegen des wärmeverformungsbedingten Fehlers niedriger ist als der wahre Druck.
Wie in 8 dargestellt, ist die bei (a) angegebene gerade Linie eine gerade Linie, die eine Annäherung an die Variation des MFB im Verbrennungsprozess darstellt. Wenn ein Kurbelwinkel auf der geraden Linie (a) θ_c ist und C₁ eine Konstante ist, dann wird die gerade Linie anhand des folgenden Ausdrucks (6) dargestellt: {PV^κ(θ_c + dθ) – PV^κ(θ_c – dθ)}/2dθ × {θ – (θ_c – dθ)} + C₁ (6)
Dagegen ist die gerade Linie, die bei (b) angezeigt ist, eine gerade Linie, die eine Näherung der Variation von MFB während des adiabatischen Ausdehnungsprozesses nach der Verbrennung darstellt. Wenn ein Kurbelwinkel auf der geraden Linie (b) θ_M ist, und C₂ eine Konstante ist, wird daher die gerade Linie (b) anhand der folgenden Gleichung (7) ausgedrückt: {PV^κ(θ_EVO) – PV^κ(θ_M)}/(θ_EVO – θ_M)} × (θ – θ_M) + C₂ (7)
Wie oben beschrieben, tritt die Wärmedehnung im adiabatischen Prozess auf, nachdem die Verbrennung abgeschlossen ist. Somit kann durch Berechnen des Kurbelwinkels am Schnittpunkt der geraden Linie (a) und der geraden Linie (b) auf Basis der Ausdrücke (6) und (7) der Kurbelwinkel am Schnittpunkt als der Kurbelwinkel θ_fix bestimmt werden, an dem der adiabatische Prozess nach einer Verbrennung beginnt. Anhand dieses Verfahrens kann θ_fix auch in dem Fall exakt bestimmt werden, dass PV^κ nicht den maximalen Wert aufweist.
In der oben beschriebenen ersten Ausführungsform kann der Wert für PV^κ als die „Wärmeerzeugungsmenge” der Erfindung betrachtet werden, und der Wert für ΔPV^κ(θ) kann als der „Wärmeerzeugungsmengen-Fehler” der Erfindung betrachtet werden. Außerdem wird der „Abschnitt zum Berechnen der Wärmeerzeugungsmenge” der Erfindung durch die Ausführung des oben genannten Schritts 102 durch die ECU 40 verwirklicht, und der „Abschnitt zum Berechnen des Wärmeerzeugungsmengen-Fehlers” der Erfindung wird durch die Ausführung des oben genannten Schritts 108 durch die ECU 40 verwirklicht.
In der oben beschriebenen ersten Ausführungsform kann PV^κ _fix(θ) als die „tatsächliche Wärmeerzeugungsmenge” der Erfindung betrachtet werden. Außerdem wird der „Abschnitt zum Berechnen der tatsächlichen Wärmeerzeugungsmenge” der Erfindung durch die Ausführung des obigen Schritts 108 durch die ECU 40 verwirklicht.
In der oben beschriebenen Ausführungsform kann P_fix(θ) als der „tatsächliche Zylinderdruck” der Erfindung betrachtet werden. Außerdem wird der „Abschnitt zum Berechnen des tatsächlichen Zylinderdrucks” der Erfindung durch die Ausführung des oben genannten Schritts 110 durch die ECU 40 verwirklicht.
In der oben beschriebenen ersten Ausführungsform wird der „Abschnitt zum Berechnen des Korrekturkoeffizienten” der Erfindung durch die Ausführung des oben genannten Schritts 106 durch die ECU 40 verwirklicht.
Zweite Ausführungsform
Nun werden Merkmale der zweiten Ausführungsform mit Bezug auf 9 bis 11 beschrieben. Die zweite Ausführungsform wird durch die Ausführung der in 10 dargestellten, noch zu beschreibenden Routine unter Verwendung der in 1 dargestellten Hardware verwirklicht.
Im System der oben beschriebenen ersten Ausführungsform wird der wärmeverformungsbedingte Fehler unter der Annahme korrigiert, dass der Wert für PV^κ in dem adiabatischen Prozess nach der Verbrennung im Wesentlichen konstant ist. Wenn der Verbrennungsmotor 10 im vollständig aufgewärmten Zustand und im Normalbetrieb ist, trifft diese Annahme zu, und daher kann der wärmeverformungsbedingte Fehler unter Verwendung des Systems der oben beschriebenen ersten Ausführungsform exakt korrigiert werden. Jedoch kommt es im Verbrennungsmotor 10 aufgrund der niedrigen Wassertemperatur vor dem Aufwärmen des Motors, bei niedriger Motordrehzahl usw. zu einem Kühlverlust. 9 ist ein Diagramm, das den Einfluss des Kühlverlusts auf den Wert für PV^κ (P ist der wahre Wert) unter den Bedingungen zeigt, dass die Motordrehzahl 2000 UpM ist und die Wassertemperatur 86°C ist. Die bei L5 in 9 angegebene Kurve stellt die Variation des Wertes für PV^κ (P ist der wahre Wert) unter den Bedingungen dar, dass die Motordrehzahl 1000 UpM ist und die Wassertemperatur 25°C ist.
Wie in 9 dargestellt, kommt es im Hinblick auf die bei L5 dargestellte Kurve im adiabatischen Prozess zu einem Kühlverlust. Die Wassertemperatur ist proportional zur Wärmeenergie, die von der Wand des Zylinders absorbiert wird. Die Motordrehzahl ist proportional zur Wärmemenge, die vom Zylinderdrucksensor pro Zeiteinheit absorbiert wird. Somit nimmt in der Region, in der ein Kühlverlust auftritt, der Wert für PV^κ linear ab, wie in 9 dargestellt. Wenn der wärmeverformungsbedingte Fehler korrigiert wird, ohne den Einfluss des Kühlverlusts unter solchen Betriebsbedingungen zu berücksichtigen, wird somit ein Fehler in der Berechnung des MFB im Verbrennungshub bewirkt. Infolgedessen besteht die Sorge, dass das Zentrum der Verbrennung zur Verzögerungsseite hin verschoben wird, und dass die Verzögerung der Zündung die Kraftstoffausnutzung verschlechtert, die Leistung herabsetzt und das Fahrverhalten verschlechtert, usw.
Somit werden in der zweiten Ausführungsform der wärmeverformungsbedingte Fehler und der Fehler, der auf den Kühlverlust zurückgeht, getrennt betrachtet, und es wird nur der wärmeverformungsbedingte Fehler korrigiert. Genauer wird zuerst der Kühlverlustkoeffizient K_cool auf Basis der Wassertemperatur und der Motordrehzahl bestimmt. Der Kühlverlustkoeffizient K_cool ist ein Koeffizient, der die auf einen Kühlverlust zurückgehende Neigung (die Abnahmerate) von PV_κ darstellt. Somit dient der Korrekturkoeffizient K_fix' (= K_fix – K_cool), bei dem es sich um den Unterschied zwischen dem Korrekturkoeffizienten K_fix und dem Kühlverlustkoeffizienten K_cool handelt, als der Korrekturkoeffizient, in dem der Einfluss des Kühlverlusts ebenfalls berücksichtigt ist. Durch Korrigieren des Werts für PV^κ anhand eines solchen Korrekturkoeffizienten K_fix' ist es somit möglich, den wärmeverformungsbedingten Fehler unter Berücksichtigung des Kühlverlusts zu korrigieren.
Ausführliche Beschreibung eines Verfahrens der zweiten Ausführungsform
Nun wird unter Bezug auf 10 ein Verfahren der zweiten Ausführungsform ausführlich beschrieben. 10 ist ein Ablaufschema, das eine Routine zeigt, anhand derer die ECU 40 den wärmeverformungsbedingten Fehler korrigiert.
In der in 10 dargestellten Routine wird bestimmt, ob die Motordrehzahl niedriger ist als ein vorgegebener Wert α (Schritt 200). Beim vorgegebenen Wert α wird ein vorgegebener Wert als die maximale Motordrehzahl eingelesen, bis zu der der Kühlverlust des Verbrennungsmotors 10 die Berechnung von PV^κ beeinflussen kann. Wenn bestimmt wird, dass die Beziehung (Motordrehzahl) < (vorgegebener Wert α) erfüllt ist, wird infolgedessen bestimmt, dass der Kühlverlust über dem Wert für PV^κ liegt. Dann geht das Verfahren zum nächsten Schritt weiter, und die Wassertemperatur des Verbrennungsmotors 10 wird erfasst (Schritt 202).
Dann wird der Kühlverlustkoeffizient K_cool aus einem Kennfeld ausgelesen (Schritt 204). 11 ist ein Kennfeld zum Bestimmen des Kühlverlustkoeffizienten K_cool. In diesem Schritt wird der Koeffizient K_cool, der der Motordrehzahl und der Wassertemperatur entspricht, die in den obigen Schritten 200 bzw. 202 erfasst wurden, unter Verwendung des in 11 dargestellten Kennfelds bestimmt. Gemäß diesem Kennfeld wird der Wert des Koeffizienten K_cool umso größer bestimmt, je niedriger die Motordrehzahl ist, während der Wert des Koeffizienten K_cool umso größer bestimmt wird, je niedriger die Wassertemperatur ist.
Dann wird der Korrekturkoeffizient K_fix' berechnet (Schritt 206). Genauer wird in diesem Schritt zunächst der Unterschied zwischen dem Korrekturkoeffizienten K_fix, der im obigen Schritt 106 berechnet wird, und dem Kühlverlustkoeffizienten K_cool, der im obigen Schritt 206 ausgelesen wird, als der Korrekturkoeffizient K_fix' berechnet, bei dem der Kühlverlust berücksichtigt wurde. Der errechnete Korrekturkoeffizient K_fix' ersetzt den Korrekturkoeffizienten K_fix.
Nach dem obigen Schritt 206, oder wenn im obigen Schritt 200 bestimmt wird, dass die Beziehung (Motordrehzahl) < (vorgegebener Wert α) nicht erfüllt ist, geht das Verfahren zum nächsten Schritt weiter, und der Wert für PV^κ _fix(θ) nach der Korrektur wird berechnet (Schritt 208). Genauer wird in diesem Schritt das Verfahren ausgeführt, das dem des obigen Schritts 108 ähnelt.
Wie oben beschrieben, kann gemäß dem System der zweiten Ausführungsform der wärmeverformungsbedingte Fehler unter Berücksichtigung des Einflusses des Kühlverlusts korrigiert werden. Somit kann der wärmeverformungsbedingte Fehler, der über den Wert für PV^κ(θ) gelegt ist, unabhängig von den Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors 10 korrigiert werden.
In der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform wird der Kühlverlustkoeffizient K_cool unter Verwendung des in 11 dargestellten Kennfelds bestimmt. Jedoch ist das Verfahren zum Bestimmen des Kühlverlustkoeffizienten K_cool nicht darauf beschränkt. Genauer kann der Kühlverlustkoeffizient K_cool unter Verwendung eines multidimensionalen Kennfelds bestimmt werden, in dem eine Mehrzahl von Parametern verwendet werden, die mit dem Kühlverlust des Verbrennungsmotors 10 korreliert sind.
In der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform wird der Wert für PV^κ _fix(θ) nach der Korrektur unter Verwendung des Korrekturkoeffizienten K_fix' (= K_fix – K_cool) berechnet, in dem der Kühlverlust berücksichtigt wurde. Jedoch ist das Verfahren zum Korrigieren des wärmeverformungsbedingten Fehlers, in dem der Kühlverlust berücksichtigt wird, nicht darauf beschränkt. Genauer kann der Teil des Werts von PV^κ(θ), der dem Kühlverlust entspricht, unter Verwendung des Kühlverlustkoeffizienten K_cool separat berechnet werden, und der Teil, der dem Kühlverlust entspricht, kann vom Wert PV^κ _fix(θ), der unter Verwendung des Korrekturkoeffizienten K_fix berechnet wird, subtrahiert werden.
In der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform wird der „Kühlverlust-Eliminierungsabschnitt” der Erfindung durch die Ausführung des obigen Schritts 208 durch die ECU 40 verwirklicht.
In der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform wird der „Kühlkoeffizienten-Berechnungsabschnitt” der Erfindung durch die Ausführung des obigen Schritts 204 durch die ECU 40 verwirklicht.
Dritte Ausführungsform
Nun werden Merkmale der dritten Ausführungsform mit Bezug auf 12 und 13 beschrieben. Die dritte Ausführungsform wird durch Ausführen der in 13 dargestellten Routine, die später beschrieben wird, unter Verwendung der in 1 dargestellten Hardware verwirklicht.
Im System der oben beschriebenen ersten Ausführungsform wird der wärmeverformungsbedingte Fehler im adiabatischen Prozess nach der Verbrennung korrigiert (siehe 6). Das Direkteinspritzungsgeräusch, das Zündgeräusch usw. eines anderen Zylinders kann über dem Zylinderdruck P liegen. Somit ist das Geräusch, das verstärkt und als Fehlerfaktor über den errechneten Wert von PV^κ gelegt wird, umso größer, je weiter vom oberen Totpunkt (TDC) der Kurbelwinkel entfernt ist, d. h. je größer das Zylindervolumen V ist. Das System der oben beschriebenen ersten Ausführungsform kann den Fehler, der durch ein solches Geräusch bewirkt wird, nicht korrigieren.
Somit können im System der dritten Ausführungsform der wärmeverformungsbedingte Fehler des Zylinderdrucksensors 34, und der Fehler, der auf das oben beschriebene Geräusch zurückgeht, anhand des folgenden Verfahrens korrigiert werden. 12 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem errechneten Wert für PV^κ und deren wahrem Wert erläutert. Wie im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform beschrieben, findet bis zum Kurbelwinkel θ_fix, bei dem der adiabatische Prozess nach der Verbrennung startet, kein Wärmeeinfluss aufgrund von Verbrennungsflammen statt. Somit wird der Zylinderdruck P_fix(θ) nach Korrektur beim Kurbelwinkel θ innerhalb des Bereichs von θ_IVC ≤ θ ≤ θ_fix anhand der obigen Gleichung (1) ausgedrückt.
Dagegen zeigt der wahre Wert bei Kurbelwinkeln nach θ_fix, wie in 12 dargestellt, eine mäßig abwärts führende Linie. Der Grund dafür ist, dass der Einfluss des oben im Zusammenhang mit der zweiten Ausführungsform beschriebenen Kühlverlusts, der über den Wert von PK^κ gelegt wird, theoretisch konstant ist. Dagegen nimmt der errechnete Wert unter dem Wärmeeinfluss der Verbrennungsflammen und dem Einfluss des Geräuschs schnell ab.
In der dritten Ausführungsform wird der Wert, der dadurch erhalten wird, dass man dafür sorgt, dass der errechnete Wert PV^κ(θ_fix) beim Kurbelwinkel θ_fix die Wirkung des Kühlverlusts wiederspiegelt, als Schätzwert für den Wert von PV^κ _fix(θ) nach der Korrektur des Kurbelwinkels θ innerhalb des Bereichs von θ_fix ≤ θ ≤ θ_EVO anhand der folgenden Gleichung (8) ausgedrückt. PV^κ _fix(θ) = PV^κ(θ_fix) – K_W(θ – θ_fix) (8)
In dieser Gleichung ist Kw ein Kühlverlustkoeffizient, der auf Basis der Wassertemperatur und der Motordrehzahl bestimmt wird, und der die Geschwindigkeit darstellt, mit der sich der Wert für PV^κ aufgrund des Kühlverlusts ändert. Mit der obigen Gleichung (8) können somit durch Korrigieren des errechneten Werts für PV^κ(θ_fix) unter Verwendung des Korrekturkoeffizienten Kw der wärmeverformungsbedingte Fehler und der Fehler aufgrund eines Rauschens unter Berücksichtigung des Kühlverlusts korrigiert werden.
Ausführliche Beschreibung eines Verfahrens der dritten Ausführungsform
Nun wird mit Bezug auf 13 ein Verfahren dieser Ausführungsform ausführlich beschrieben. 13 ist ein Ablaufschema, das eine Routine darstellt, mit der die ECU 40 den wärmeverformungsbedingten Fehler korrigiert.
In der in 13 dargestellten Routine wird zuerst ein Zylinderdruck P(θ) ermittelt (Schritt 300). Anschließend wird der Wert für PV^κ(θ) berechnet (Schritt 302). Dann wird der Kurbelwinkel θ_fix, bei dem der Wert für PV^κ(θ) am höchsten ist, erfasst (Schritt 304). Genauer werden in diesem Schritt Verfahren durchgeführt, die den oben beschriebenen Schritten 100 bis 104 ähnlich sind.
Dann wird ein Kühlverlustkoeffizient Kw aus einem Kennfeld eingelesen (Schritt 306). Genauer werden in diesem Schritt zunächst die Motordrehzahl und die Wassertemperatur des Verbrennungsmotors 10 erfasst. Dann wird unter Verwendung eines mehrdimensionalen Kennfelds, in dem die Motordrehzahl und die Wassertemperatur Parameter sind, Kw bestimmt, der der erfassten Motordrehzahl und Wassertemperatur entspricht. Gemäß diesem Kennfeld wird der Koeffizient Kw umso größer bestimmt, je niedriger die Motordrehzahl ist, und außerdem wird der Koeffizient Kw umso größer bestimmt, je niedriger die Wassertemperatur ist.
In der in 13 dargestellten Routine wird dann der Wert für PV^κ _fix(θ) (die tatsächliche Wärmeerzeugungsmenge) nach einer Korrektur berechnet (Schritt 308). Genauer wird in diesem Schritt der Wert für PV^κ _fix(θ) beim Kurbelwinkel θ innerhalb des vorgegebenen Bereichs θ_fix ≤ θ ≤ θ_EVO unter Verwendung der obigen Gleichung (8) korrigiert.
Die tatsächliche Wärmeerzeugungsmenge PV^κ _fix(θ) wird in verschiedenen Berechnungen verwendet. In der in 13 dargestellten Routine wird ein tatsächlicher Zylinderdruck P_fix(θ) unter Verwendung des Werts für PV^κ _fix(θ) berechnet (Schritt 310). In Schritt 312 wird eine exakte innere Energie unter Verwendung des im obigen Schritt 310 berechneten Zylinderdrucks P_fix(θ) berechnet. In Schritt 314 wird der MFB unter Verwendung des im obigen Schritt 308 berechneten Werts für PV^κ _fix(θ) berechnet.
Wie oben beschrieben, können gemäß dem System dieser Ausführungsform der wärmeverformungsbedingte Fehler und der Fehler, der auf ein Rauschen zurückgeht, die innerhalb des Bereichs θ_fix ≤ θ ≤ θ_EVO über dem Wert PV^κ(θ) liegen, durch eine einfache Berechnung, die den Kühlverlust berücksichtigt, korrigiert werden. Auf diese Weise kann die Genauigkeit des Sensors auf einem hohen Niveau gehalten werden, ohne dass irgendwelche Maßnahmen gegen Fehler im Sensor in Bezug auf die Hardware ergriffen werden müssten.
In der oben beschriebenen dritten Ausführungsform wird der Kühlverlustkoeffizient Kw unter Verwendung der Motordrehzahl und der Wassertemperatur bestimmt. Jedoch ist das Verfahren zum Bestimmen des Kühlverlustkoeffizienten Kw nicht darauf beschränkt. Genauer kann der Kühlverlustkoeffizient Kw unter Verwendung eines mehrdimensionalen Kennfelds, in dem eine Mehrzahl von Parametern mit dem Kühlverlust des Verbrennungsmotors 10 korreliert sind, bestimmt werden.
In der oben beschriebenen dritten Ausführungsform wird der Kurbelwinkel θ_fix, bei dem die Überlagerung des Werts für PV^κ(θ) mit dem wärmeverformungsbedingten Fehler beginnt, als der Kurbelwinkel bestimmt, bei dem der Wert für PV^κ(θ) am höchsten ist. Jedoch ist das Verfahren zum Berechnen des Kurbelwinkels θ_fix nicht darauf beschränkt. Genauer kann der Kurbelwinkel θ_fix unter Verwendung des im Zusammenhang mit der Beschreibung der ersten Ausführungsform beschriebenen Verfahrens, das in 8 dargestellt ist, bestimmt werden.
In der oben beschriebenen dritten Ausführungsform kann der Wert für PV^κ als die „Wärmeerzeugungsmenge” der Erfindung betrachtet werden, und der Wert für den Kurbelwinkel θ_fix kann als der „Startkurbelwinkel” der Erfindung betrachtet werden. Außerdem kann der „Abschnitt zum Ermitteln der Wärmeerzeugungsmenge” der Erfindung durch die Ausführung des obigen Schritts 308 durch die ECU 40 verwirklicht werden.
In der oben beschriebenen dritten Ausführungsform wird der „Kühlverlust-Eliminierungsabschnitt” der Erfindung durch die Ausführung des obigen Schritts 308 durch die ECU 40 verwirklicht.
In der oben beschriebenen dritten Ausführungsform wird der „Kühlverlustkoeffizienten-Berechnungsabschnitt” der Erfindung durch die Ausführung des obigen Schritts 306 durch die ECU 40 verwirklicht.
Vierte Ausführungsform
Nun werden mit Bezug auf 14 Merkmale einer vierten Ausführungsform beschrieben. Im System der oben beschriebenen dritten Ausführungsform kann das im Zusammenhang mit der Beschreibung der ersten Ausführungsform beschriebene Verfahren, das in 8 dargestellt ist, verwendet werden, um den Kurbelwinkel θ_fix zu berechnen. Anhand dieses Verfahrens kann der Kurbelwinkel θ_fix unabhängig davon bestimmt werden, ob der wärmeverformungsbedingte Fehler ein positiver Wert oder ein negativer Wert ist, dessen absoluter Wert größer wird.
In dem in 8 dargestellten Verfahren besteht jedoch die Tendenz einer Überlagerung des Werts für PV^κ(θ_EVO) im obigen Ausdruck (7) durch den geräuschbedingten Fehler. 14 ist ein Diagramm, das die Veränderung des Zylinderdrucks P, von V_κ und PV_κ mit dem Kurbelwinkel darstellt. Wie in 14 dargestellt ist, ist das Rauschen, das verstärkt und als Fehlerfaktor über den Wert von PV^κ gelegt wird, umso größer, je weiter weg vom TDC der Kurbelwinkel ist, d. h. je größer das Zylindervolumen V ist. Wenn ein solcher Fehler über den Wert für PV^κ(θ_EVO) gelegt wird, ist daher leicht vorstellbar, dass der Kurbelwinkel θ_fix nicht exakt berechnet werden kann.
Somit wird im System der vierten Ausführungsform der Zylinderdrucksensor 34 verwendet, der so angepasst wurde, dass er eine Wärmeverformungseigenschaft aufweist, mit der der wärmeverformungsbedingte Fehler im adiabatischen Prozess nach einer Verbrennung immer negativ ist. Gemäß einem solchen Zylinderdrucksensor 34 kann der Kurbelwinkel, bei dem der Wert für PV^κ(θ) am höchsten ist, immer exakt als der Kurbelwinkel θ_fix bestimmt werden.
Fünfte Ausführungsform.
Nun werden mit Bezug auf 15 bis 17 Merkmale einer fünften Ausführungsform beschrieben. Die fünfte Ausführungsform wird durch die Ausführung der in 17 dargestellten Routine, die später beschrieben wird, unter Verwendung der in 1 dargestellten Hardware verwirklicht.
In der oben beschriebenen ersten Ausführungsform wird der wärmeverformungsbedingte Fehler korrigiert, der in dem adiabatischen Prozess nach einer Verbrennung auftritt. Jedoch kann abhängig von der Wärmemenge, die vom Zylinderdrucksensor 34 empfangen wird, der wärmeverformungsbedingte Fehler vor dem Abschluss der Verbrennung auftreten. 15 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem errechneten Wert für PV^κ und deren wahrem Wert erläutert. Wie in 15 dargestellt, ist der Startkurbelwinkel, bei dem der adiabatische Prozess beginnt, das heißt der Kurbelwinkel θ_fix, bei dem der Wert für PV^κ(θ) am höchsten ist, der Wert für PV^κ(θ_fix), niedriger als der wahre Wert. Der Grund dafür ist, dass der Ausgangswert des Zylinderdrucksensors 34 wegen der Wärmedehnungsspannung verringert ist. Wie in 15 dargestellt, kann in einem solchen Fall der Wert für PV^κ(θ) in dem adiabatischen Prozess nicht exakt korrigiert werden, wenn die vom System der oben beschriebenen ersten Ausführungsform durchgeführte Korrektur unter Verwendung eines solchen Werts für PV^κ(θ_fix) durchgeführt wird.
Somit wird im System der fünften Ausführungsform auch der Einfluss des überlagernden wärmeverformungsbedingten Fehlers vor dem Abschluss der Verbrennung exakt korrigiert. Genauer wird zunächst der Zylinderdruck-Reduzierungsumfang ΔP geschätzt, bei dem es sich um den Zylinderdruckfehler beim Kurbelwinkel θ_fix handelt.
Um die Berechnung zu vereinfachen, wird der Wert, der durch Multiplizieren des Korrekturkoeffizienten K_fix, der oben im Zusammenhang mit der Beschreibung der ersten Ausführungsform beschrieben wurde, mit einem Minuszeichen erhalten wurde, als der Korrekturbetrag K definiert. Durch Umwandeln der obigen Gleichungen (2), (3) und (4) werden die folgenden Gleichungen (9) und (10) abgeleitet: K = {PV^κ(θ_fix) – PV^κ(θ_EVO)}/–(θ_EVO) – θ_fix) (9) PV^κ _fix(θ) = PV^κ(θ) + (θ – θ_fix) × K (10)
Der Korrekturbetrag K nimmt zu, wenn die Wärmemenge, die vom Zylinderdrucksensor 34 empfangen wird, zunimmt. Außerdem ist der Einfluss der Wärmedehnungsspannung, der bis zum Abschluss der Verbrennung ausgeübt wird, umso größer, je größer die Wärmemenge ist, die vom Zylinderdrucksensor empfangen wird. Somit wird in der fünften Ausführungsform die Beziehung zwischen dem Korrekturkoeffizienten K und ΔP in Form eines Kennfelds gespeichert, und ΔP, der dem Korrekturbetrag K entspricht, wird auf Basis des Kennfelds bestimmt.
16 ist ein Beispiel für das Kennfeld, das den Wert für ΔP in Bezug auf den Korrekturkoeffizienten K bestimmt. Gemäß diesem Kennfeld wird ermittelt, dass die empfangene Wärmemenge klein ist, solange der Korrekturbetrag K klein ist, und daher wird ermittelt, dass der Zylinderdruckfehler ΔP beim Kurbelwinkel θ_fix im Wesentlichen null ist. Wenn dagegen der Korrekturbetrag K groß ist, wird ermittelt, dass der Zylinderdruckfehler ΔP gemäß der empfangenen Wärmemenge auftritt. Auf diese Weise kann mit diesem Kennfeld der Zylinderdruckfehler ΔP auf Basis des Korrekturbetrags K exakt ermittelt werden.
Es sei darauf hingewiesen, dass der Zeitpunkt, zu dem der wärmeverformungsbedingte Fehler des Zylinderdrucksensors das erste Mal auftritt, ein Verzögerungssystem erster Ordnung ist, das auf Wärmeübertragung reagiert, und daher wird angenommen, dass ein solcher Zeitpunkt des Auftretens auch von der Motordrehzahl abhängt. Somit ist das in 16 dargestellte Kennfeld vorzugsweise ein mehrdimensionales Kennfeld, in dem der Korrekturbetrag K und die Motordrehzahl Parameter sind. Dadurch kann der Zylinderdruckfehler ΔP exakter ermittelt werden.
Da der Zylinderdruck-Reduzierungsbetrag ΔP beim Kurbelwinkel θ_fix auf diese Weise exakt bestimmt wird, kann die tatsächliche Wärmeerzeugungsmenge PV^κ _fix(θ_fix), aus der der Einfluss des wärmeverformungsbedingten Fehlers vor Abschluss der Verbrennung eliminiert wurde, berechnet werden. Durch Einsetzen des Werts für PV^κ _fix(θ_fix) in den Ausdruck PV^κ(θ_fix) der obigen Gleichung (9), um den Korrekturbetrag K neu zu berechnen, und Einsetzen des neu berechneten Korrekturbetrags K in die obige Gleichung (10) wird ein exakter Wert für PV^κ _fix(θ), aus dem der Einfluss des wärmeverformungsbedingtes Fehlers eliminiert wurde, erhalten.
Ausführliche Beschreibung eines Verfahrens der fünften Ausführungsform
Nun wird mit Bezug auf 17 ein Verfahren dieser Ausführungsform ausführlich beschrieben. 17 ist ein Ablaufschema, das eine Routine darstellt, mit der die ECU 40 den wärmeverformungsbedingten Fehler korrigiert.
In der in 17 dargestellten Routine wird zunächst ein Zylinderdruck P(θ) ermittelt (Schritt 400). Anschließend wird der Wert für PV^κ(θ) berechnet (Schritt 402). Dann wird der Kurbelwinkel θ_fix, bei dem der Wert für PV^κ(θ) am höchsten ist, erfasst (Schritt 404). Genauer werden in diesen Schritten Prozesse ausgeführt, die denen der obigen Schritte 100 bis 104 ähnlich sind.
Dann wird der Korrekturkoeffizient K berechnet (Schritt 406). Genauer wird in diesem Schritt der Korrekturkoeffizient K durch Einsetzen des Kurbelwinkels θ_fix, der im obigen Schritt 404 usw. erfasst wurde, in die obige Gleichung (9) berechnet.
In der in 17 dargestellten Routine wird dann der Zylinderdruck-Reduzierungsbetrag ΔP beim Kurbelwinkel θ_fix ermittelt (Schritt 408). Die ECU 40 speichert das oben beschriebene, in 16 dargestellte Kennfeld. Genauer wird in diesem Schritt der Zylinderdruck-Reduzierungsbetrag ΔP, der dem im obigen Schritt 406 errechneten Korrekturbetrag K entspricht, aus diesem Kennfeld bestimmt.
Dann wird die tatsächliche Wärmeerzeugungsmenge PV^κ _fix(θ_fix) beim Kurbelwinkel θ_fix berechnet (Schritt 410). Genauer wird in diesem Schritt die tatsächliche Wärmeerzeugungsmenge PV^κ _fix(θ_fix) durch Addieren des Werts für ΔPV^κ(θ_fix) zum Wert für PV^κ(θ_fix) berechnet. Anschließend wird der Korrekturbetrag K neu berechnet (Schritt 412). Genauer wird in diesem Schritt die tatsächliche Wärmeerzeugungsmenge PV^κ _fix(θ_fix), die im obigen Schritt 410 errechnet wurde, in den Ausdruck PV^κ(θ_fix) in der obigen Gleichung (9) eingesetzt.
In der in 17 dargestellten Routine wird dann der Wert für PV^κ _fix(θ) (die tatsächliche Wärmeerzeugungsmenge) nach der Korrektur berechnet (Schritt 414). Genauer wird in diesem Schritt der Wert für PV^κ(θ) beim Kurbelwinkel θ innerhalb des vorgegebenen Bereichs θ_fix ≤ θ ≤ θ_EVO durch Einsetzen des Werts für K, der im obigen Schritt 412 neu berechnet wurde, in die obige Gleichung (10) korrigiert.
Die tatsächliche Wärmeerzeugungsmenge PV^κ _fix(θ) wird in verschiedenen Berechnungen verwendet. In der in 17 dargestellten Routine wird der tatsächliche Zylinderdruck P_fix(θ) unter Verwendung dieses Werts für PV^κ _fix(θ) berechnet (Schritt 416). In Schritt 418 wird eine exakte innere Energie unter Verwendung des Zylinderdrucks P_fix(θ), der im obigen Schritt 416 berechnet wurde, berechnet. In Schritt 420 wird der MFB unter Verwendung des Werts für PV^κ _fix(θ), der im obigen Schritt 414 errechnet wurde, berechnet.
Wie oben beschrieben, wird gemäß dem System der fünften Ausführungsform der wärmeverformungsbedingte Fehler, der über dem Wert für PV^κ(θ) liegt, im Bereich von θ_fix ≤ θ ≤ θ_EVO exakt korrigiert. Somit kann die Genauigkeit des Sensors auf einem hohen Niveau gehalten werden, ohne Maßnahmen gegen Fehler im Sensor in Bezug auf die Hardware ergreifen zu müssen.
Mit der oben beschriebenen fünften Ausführungsform kann durch Bestimmen des Zylinderdruck-Reduzierungsbetrags ΔP auf Basis des Korrekturbetrags K der Wert des Zylinderdrucks P_fix(θ), der exakt korrigiert ist, berechnet werden. Somit können das indizierte Drehmoment und der indizierte effektive Mitteldruck unter Verwendung des Zylinderdrucks P_fix(θ) exakt berechnet werden. Wen der Zylinderdruck P_fix(θ) jedoch für jeden Kurbelwinkel berechnet wird, um das indizierte Drehmoment und den indizierten effektiven Mitteldruck zu berechnen, wie oben beschrieben, ist die Rechenlast hoch. Somit können die Korrelation zwischen dem indizierten Drehmoment (oder dem indizierten effektiven Mitteldruck) und sowohl dem Korrekturkoeffizienten K als auch der Motordrehzahl und die Korrelation zwischen dem Korrekturbetrag für das indizierte Drehmoment (oder dem Korrekturbetrag für den effektiven Mitteldruck) und sowohl dem Korrekturbetrag K als auch der Motordrehzahl direkt in Kennfeldern definiert werden. Auf diese Weise kann das indizierte Drehmoment (oder der indizierte effektive Mitteldruck) exakt berechnet werden, während gleichzeitig die Rechenlast reduziert wird.
In der oben beschriebenen fünften Ausführungsform kann der Wert für PV^κ als die „Wärmeerzeugungsmenge” der Erfindung betrachtet werden, und der Wert für ΔPV^κ(θ) kann als der „Wärmeerzeugungsmengen-Fehler” der Erfindung betrachtet werden. Außerdem wird der „Abschnitt zum Berechnen der Wärmeerzeugungsmenge” der Erfindung durch die Ausführung des obigen Schritts 402 durch die ECU 40 verwirklicht, und der „Abschnitt zum Berechnen des Wärmeerzeugungsmengen-Fehlers” der Erfindung wird durch die Ausführung des obigen Schritts 414 durch die ECU 40 verwirklicht.
In der oben beschriebenen fünften Ausführungsform kann PV^κ _fix(θ) als die „tatsächliche Wärmeerzeugungsmenge” der Erfindung betrachtet werden. Außerdem kann der „Abschnitt zum Berechnen der tatsächlichen Wärmeerzeugungsmenge” der Erfindung durch die Ausführung der obigen Schritte 414 durch die ECU 40 verwirklicht werden.
In der oben beschriebenen fünften Ausführungsform kann P_fix(θ) als der „tatsächliche Zylinderdruck” der Erfindung betrachtet werden. Außerdem wird der „Abschnitt zum Berechnen des tatsächlichen Zylinderdrucks” der Erfindung durch die Ausführung des obigen Schritts 416 durch die ECU 40 verwirklicht.
In der oben beschriebenen fünften Ausführungsform kann der Korrekturbetrag K als der „Korrekturkoeffizient” der Erfindung betrachtet werden. Außerdem wird der „Korrekturkoeffizienten-Berechnungsabschnitt” der Erfindung durch die Ausführung des obigen Schritts 412 durch die ECU 40 verwirklicht, und der „Korrekturabschnitt” der Erfindung wird durch die Ausführung des obigen Schritts 412 durch die ECU 40 verwirklicht.

Claims

Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor zum Korrigieren von Fehlern, die durch eine Wärmeausdehnung eines Zylinderdrucksensors bewirkt werden, aufweisend: einen Zylinderdrucksensor (34), der einen Zylinderdruck bei einem vorgegebenen Kurbelwinkel eines Verbrennungsmotors (10) erfasst; einen Abschnitt (40) zum Berechnen einer Wärmeerzeugungsmenge, der unter Verwendung des vom Zylinderdrucksensor (34) erfassten Zylinderdrucks, eines Zylindervolumens bei Erfassung des Zylinderdrucks und eines spezifischen Wärmeverhältnisses eines Gases in einem Zylinder eine Wärmeerzeugungsmenge berechnet, die ein Produkt des Zylinderdrucks und eines Werts ist, der durch Potenzieren des Zylindervolumens auf das spezifische Wärmeverhältnis erhalten wird; dadurch gekennzeichnet, dass: ein Abschnitt (40) zum Berechnen eines Wärmeerzeugungsmengen-Fehlers, der unter Verwendung einer Korrelation zwischen der Wärmeerzeugungsmenge in dem adiabatischen Prozess nach Abschluss der Verbrennung und Kurbelwinkeln einen Wärmeerzeugungsmengen-Fehler beim vorgegebenen Kurbelwinkel im adiabatischen Prozess berechnet, wobei der Abschnitt (40) zum Berechnen des Wärmeerzeugungsmengen-Fehlers einen Korrekturkoeffizienten-Berechnungsabschnitt (40) aufweist, der einen Korrekturkoeffizienten (K_fix), der die Korrelation zwischen der Wärmeerzeugungsmenge und den Kurbelwinkeln bestimmt, unter Verwendung der Wärmeerzeugungsmenge an mindestens zwei Punkten in dem adiabatischen Prozess berechnet, wobei der Abschnitt (40) zum Berechnen des Wärmeerzeugungsmengen-Fehlers den Wärmeerzeugungsmengen-Fehler unter Verwendung einer Kurbelwinkelperiode von einem Startkurbelwinkel (θ_fix) nach Abschluss einer Verbrennung, bei dem der adiabatische Prozess beginnt, bis zum vorgegebenen Kurbelwinkel und des Korrekturkoeffizienten (K_fix) berechnet.
Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner einen Abschnitt (40) zum Berechnen einer tatsächlichen Wärmeerzeugungsmenge aufweist, der als tatsächliche Wärmeerzeugungsmenge einen Wert berechnet, der durch Subtrahieren des Wärmeerzeugungsmengen-Fehlers von der Wärmeerzeugungsmenge bei einem vorgegebenen Kurbelwinkel erhalten wird.
Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner einen Abschnitt (40) zum Berechnen eines tatsächlichen Zylinderdrucks aufweist, der einen tatsächlichen Zylinderdruck beim vorgegebenen Kurbelwinkel auf Basis der tatsächlichen Wärmeerzeugungsmenge berechnet.
Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, wobei der Startkurbelwinkel (θ_fix) der Kurbelwinkel ist, bei dem die Wärmeerzeugungsmenge am höchsten ist.
Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, wobei der Startkurbelwinkel (θ_fix) der Kurbelwinkel ist, der einem Schnittpunkt einer geraden Linie, die eine Näherung der Variation eines Massenanteils an verbranntem Brennstoff (MFB) in einem Verbrennungsprozess ist, und einer geraden Linie, die eine Näherung der Variation von MFB in einem adiabatischen Ausdehnungsprozess im Anschluss an den Verbrennungsprozess ist, entspricht.
Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner aufweist: einen Kühlverlust-Berechnungsabschnitt (40), der einen Kühlverlust der Wärmeerzeugungsmenge beim vorgegebenen Kühlwinkel im adiabatischen Prozess berechnet; und einen Kühlverlust-Eliminierungsabschnitt (40), der den Kühlverlust von der tatsächlichen Wärmeerzeugungsmenge beim vorgegebenen Kurbelwinkel subtrahiert.
Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 6, wobei der Kühlverlust-Berechnungsabschnitt (40) einen Kühlverlustkoeffizienten-Berechnungsabschnitt (40) aufweist, der einen Kühlverlustkoeffizienten (K_cool), der eine Korrelation zwischen dem Kühlverlust und den Kurbelwinkeln bestimmt, auf Basis einer Wassertemperatur und einer Motordrehzahl des Verbrennungsmotors (10) berechnet, wobei der Kühlverlustkoeffizienten-Berechnungsabschnitt den Kühlverlust unter Verwendung des Kühlverlustkoeffizienten (K_cool) und der Kurbelwinkelperiode vom Startkurbelwinkel (θ_fix), bei dem der adiabatische Prozess beginnt, bis zum vorgegebenen Kurbelwinkel berechnet.
Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Abschnitt (40) zum Berechnen des Wärmeerzeugungsmengen-Fehlers aufweist: einen Korrekturkoeffizienten-Berechnungsabschnitt (40), der einen Korrekturkoeffizienten (K_fix), der die Korrelation zwischen der Wärmeerzeugungsmenge und den Kurbelwinkeln bestimmt, unter Verwendung der Wärmeerzeugungsmenge an mindestens zwei Punkten in dem adiabatischen Prozess berechnet; einen Abschätzungsabschnitt (40), der einen Zylinderdruckfehler bei einem Startkurbelwinkel (θ_fix), bei dem der adiabatische Prozess beginnt, basierend auf dem Korrekturkoeffizienten (K_fix) abschätzt; und einen Korrekturabschnitt (40), der den Korrekturkoeffizienten (K_fix) dadurch korrigiert, dass er dafür sorgt, dass der Korrekturkoeffizient (K_fix) den Zylinderdruckfehler wiedergibt; wobei der Abschnitt (40) zum Berechnen des Wärmeerzeugungsmengen-Fehlers den Wärmeerzeugungsmengen-Fehler unter Verwendung der Kurbelwinkelperiode vom Startkurbelwinkel (θ_fix) bis zum vorgegebenen Kurbelwinkel und des Korrekturkoeffizienten (K_fix), der vom Korrekturabschnitt (40) korrigiert wurde, berechnet.
Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 8, wobei der Zylinderdrucksensor (34) eine Eigenschaft aufweist, dass der Zylinderdruckfehler im adiabatischen Prozess negativ ist und seinen absoluten Wert erhöht, und dass der Startkurbelwinkel (θ_fix) der Kurbelwinkel ist, bei dem die Wärmeerzeugungsmenge am höchsten ist.
Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor zum Korrigieren von Fehlern, die durch eine Wärmeausdehnung eines Zylinderdrucksensors bewirkt werden, aufweisend: einen Zylinderdrucksensor (34), der einen Zylinderdruck bei einem vorgegebenen Kurbelwinkel eines Verbrennungsmotors (10) erfasst; einen Abschnitt (40) zum Berechnen einer Wärmeerzeugungsmenge, der unter Verwendung des vom Zylinderdrucksensor (34) erfassten Zylinderdrucks, eines Zylindervolumens bei Erfassung des Zylinderdrucks und eines spezifischen Wärmeverhältnisses eines Gases in einem Zylinder eine Wärmeerzeugungsmenge berechnet, die ein Produkt des Zylinderdrucks und eines Werts ist, der durch Potenzieren des Zylindervolumens auf das spezifische Wärmeverhältnis erhalten wird; gekennzeichnet durch: einen Startkurbelwinkel-Berechnungsabschnitt (40), der einen Startkurbelwinkel (θ_fix) bestimmt, bei dem ein adiabatischer Prozess nach einer Verbrennung beginnt; und einen Abschnitt (40) zum Abschätzen einer Wärmeerzeugungsmenge, der als Schätzwert für die Wärmeerzeugungsmenge im adiabatischen Prozess die Wärmeerzeugungsmenge bei dem Startkurbelwinkel (θ_fix) nimmt, die vom Abschnitt (40) zum Berechnen der Wärmeerzeugungsmenge bestimmt wurde.
Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 10, wobei: der Zylinderdrucksensor (34) eine Eigenschaft aufweist, dass der Zylinderdruckfehler im adiabatischen Prozess negativ ist und seinen absoluten Wert erhöht, und der Startkurbelwinkel-Bestimmungsabschnitt (40) bestimmt, dass der Kurbelwinkel, bei dem die Wärmeerzeugungsmenge am höchsten ist, der Startkurbelwinkel (θ_fix) ist.
Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner aufweist: einen Kühlverlust-Berechnungsabschnitt (40), der einen Kühlverlust der Wärmeerzeugungsmenge beim vorgegebenen Kurbelwinkel im adiabatischen Prozess berechnet; und einen Kühlverlust-Eliminierungsabschnitt (40), der den Kühlverlust von der Wärmeerzeugungsmenge beim vorgegebenen Kurbelwinkel subtrahiert.
Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 12, wobei der Kühlverlust-Berechnungsabschnitt (40) einen Kühlverlustkoeffizienten-Berechnungsabschnitt (40) aufweist, der einen Kühlverlustkoeffizienten (K_cool), der eine Korrelation zwischen dem Kühlverlust und den Kurbelwinkeln bestimmt, auf Basis einer Wassertemperatur und einer Motordrehzahl des Verbrennungsmotors (10) berechnet, wobei der Kühlverlust unter Verwendung einer Kurbelwinkelperiode vom Startkurbelwinkel (θ_fix), bei dem der adiabatische Prozess beginnt, bis zum vorgegebenen Kurbelwinkel und des Kühlverlustkoeffizienten (K_cool) berechnet.
Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors (10) zum Korrigieren von Fehlern, die durch eine Wärmeausdehnung eines Zylinderdrucksensors bewirkt werden, wobei der Verbrennungsmotor mit einem Zylinderdrucksensor (34) ausgestattet ist, der einen Zylinderdruck bei einem vorgegebenen Kurbelwinkel erfasst, umfassend: Berechnen einer Wärmeerzeugungsmenge, die ein Produkt des Zylinderdrucks und eines Werts ist, der durch Potenzieren des Zylindervolumens auf das spezifische Wärmeverhältnis erhalten wird, unter Verwendung des Zylinderdrucks, der vom Zylinderdrucksensor (34) erfasst wird, eines Zylindervolumens bei Erfassung des Zylinderdrucks und eines spezifischen Wärmeverhältnisses eines Gases im Zylinder (Schritt 102); und Berechnen eines Wärmeerzeugungsmengen-Fehlers beim vorgegebenen Kurbelwinkel im adiabatischen Prozess unter Verwendung einer Korrelation zwischen der Wärmeerzeugungsmenge in dem adiabatischen Prozess nach Abschluss der Verbrennung und Kurbelwinkeln (Schritt 108), wobei beim Berechnen des Wärmeerzeugungsmengen-Fehlers ein Korrekturkoeffizient (K_fix), der die Korrelation zwischen der Wärmeerzeugungsmenge und den Kurbelwinkeln bestimmt, unter Verwendung der Wärmeerzeugungsmenge an mindestens zwei Punkten in dem adiabatischen Prozess berechnet wird (Schritt 106), und der Wärmeerzeugungsmengen-Fehler unter Verwendung einer Kurbelwinkelperiode von einem Startkurbelwinkel (θ_fix) nach Abschluss einer Verbrennung, bei dem der adiabatische Prozess beginnt, bis zum vorgegebenen Kurbelwinkel und des Korrekturkoeffizienten (K_fix) berechnet wird.
Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner umfasst: Berechnen eines Werts, der durch Subtrahieren des Wärmeerzeugungsmengen-Fehlers von der Wärmeerzeugungsmenge beim vorgegebenen Kurbelwinkel erhalten wird, als tatsächliche Wärmeerzeugungsmenge (Schritt 108).
Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner umfasst: Berechnen eines tatsächlichen Zylinderdrucks beim vorgegebenen Kurbelwinkel auf Basis der tatsächlichen Wärmeerzeugungsmenge (Schritt 110).
Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors nach Anspruch 14, wobei der Startkurbelwinkel (θ_fix) der Kurbelwinkel ist, bei dem die Wärmeerzeugungsmenge am höchsten ist.
Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors nach Anspruch 14, wobei der Startkurbelwinkel (θ_fix) der Kurbelwinkel ist, der einem Schnittpunkt einer geraden Linie, die eine Näherung der Variation eines Massenanteils an verbranntem Brennstoff (MFB) in einem Verbrennungsprozess ist, und einer geraden Linie, die eine Näherung der Variation von MFB in einem adiabatischen Ausdehnungsprozess im Anschluss an den Verbrennungsprozess ist, entspricht.
Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner umfasst: Berechnen eines Kühlverlusts der Wärmeerzeugungsmenge beim vorgegebenen Kühlwinkel im adiabatischen Prozess (Schritt 206); und Subtrahieren des Kühlverlusts von der tatsächlichen Wärmeerzeugungsmenge beim vorgegebenen Kurbelwinkel (Schritt 208).
Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors nach Anspruch 19, wobei beim Berechnen des Kühlverlusts ein Kühlverlustkoeffizient (K_cool), der eine Korrelation zwischen dem Kühlverlust und den Kurbelwinkeln bestimmt, auf Basis einer Wassertemperatur und einer Motordrehzahl des Verbrennungsmotors (10) berechnet wird (Schritt 204), und der Kühlverlust unter Verwendung des Kühlverlustkoeffizienten (K_cool) und der Kurbelwinkelperiode vom Startkurbelwinkel (θ_fix), bei dem der adiabatische Prozess beginnt, bis zum vorgegebenen Kurbelwinkel berechnet wird.
Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors nach einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei beim Berechnen des Wärmeerzeugungsmengen-Fehlers: ein Korrekturkoeffizient (K_fix), der die Korrelation zwischen der Wärmeerzeugungsmenge und den Kurbelwinkeln bestimmt, unter Verwendung der Wärmeerzeugungsmenge an mindestens zwei Punkten in dem adiabatischen Prozess berechnet wird (Schritt 406); ein Zylinderdruckfehler bei einem Startkurbelwinkel (θ_fix), bei dem der adiabatische Prozess beginnt, basierend auf dem Korrekturkoeffizienten (K_fix) abgeschätzt wird (Schritt 408); der Korrekturkoeffizient (K_fix) dadurch korrigiert wird, dass dafür gesorgt wird, dass der Korrekturkoeffizient (K_fix) den Zylinderdruckfehler (Schritt 412) wiedergibt, und der Wärmeerzeugungsmengen-Fehler unter Verwendung der Kurbelwinkelperiode vom Startkurbelwinkel (θ_fix) bis zum vorgegebenen Kurbelwinkel und des korrigierten Korrekturkoeffizienten (K_fix) berechnet wird.
Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors nach Anspruch 21, wobei der Zylinderdrucksensor (34) eine Eigenschaft aufweist, dass der Zylinderdruckfehler im adiabatischen Prozess negativ ist und seinen absoluten Wert erhöht, und dass der Startkurbelwinkel (θ_fix) der Kurbelwinkel ist, bei dem die Wärmeerzeugungsmenge am höchsten ist.
Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors (10) zum Korrigieren von Fehlern, die durch eine Wärmeausdehnung eines Zylinderdrucksensors bewirkt werden, wobei der Verbrennungsmotor mit einem Zylinderdrucksensor (34) ausgestattet ist, der einen Zylinderdruck bei einem vorgegebenen Kurbelwinkel erfasst, umfassend: Berechnen einer Wärmeerzeugungsmenge, die ein Produkt des Zylinderdrucks und eines Werts ist, der durch Potenzieren des Zylindervolumens auf das spezifische Wärmeverhältnis erhalten wird, unter Verwendung des vom Zylinderdrucksensor (34) erfassten Zylinderdrucks, eines Zylindervolumens bei Erfassung des Zylinderdrucks und eines spezifischen Wärmeverhältnisses eines Gases in einem Zylinder (Schritt 102); Bestimmen eines Startkurbelwinkels (θ_fix), bei dem ein adiabatischer Prozess nach Abschluss einer Verbrennung beginnt (Schritt 104); und Verwenden der Wärmeerzeugungsmenge bei diesem Startkurbelwinkel (θ_fix) als Schätzwert für die Wärmeerzeugungsmenge im adiabatischen Prozess.
Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors nach Anspruch 23, wobei: der Zylinderdrucksensor (34) eine Eigenschaft aufweist, dass ein Zylinderdruckfehler im adiabatischen Prozess negativ ist und seinen absoluten Wert erhöht, und der Kurbelwinkel, bei dem die Wärmeerzeugungsmenge am höchsten ist, als Startkurbelwinkel (θ_fix) bestimmt wird.
Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner umfasst: Berechnen eines Kühlverlusts der Wärmeerzeugungsmenge beim vorgegebenen Kurbelwinkel im adiabatischen Prozess (Schritt 206); und Subtrahieren des Kühlverlusts von der Wärmeerzeugungsmenge beim vorgegebenen Kurbelwinkel (Schritt 208).
Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors nach Anspruch 25, wobei beim Berechnen des Kühlverlusts ein Kühlverlustkoeffizient (K_cool), der eine Korrelation zwischen dem Kühlverlust und den Kurbelwinkeln bestimmt, auf Basis einer Wassertemperatur und einer Motordrehzahl des Verbrennungsmotors (10) berechnet wird, und der Kühlverlust unter Verwendung der Kurbelwinkelperiode vom Startkurbelwinkel (θ_fix), bei dem der adiabatische Prozess beginnt, bis zum vorgegebenen Kurbelwinkel und des Kühlverlustkoeffizienten (K_cool) berechnet wird.