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TECHNISCHER HINTERGRUND
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1. Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Motorkraftstoffeigenschaft-Bestimmungsvorrichtung, die zur Zeit einer Schubabschaltung Kraftstoff einspritzt und die die Zündwilligkeit des Kraftstoffs aus dem Motordrehmoment bestimmt, das durch eine Verbrennung des eingespritzten Kraftstoffs erzeugt wird.
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2. Beschreibung der verwandten Technik
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Ein Dieselmotor verbrennt eingespritzten Kraftstoff, indem er ihn durch Verdichten entzündet. Dieselmotoren verwenden häufig Leichtöl als Brennstoff. Im Handel erhältliche Leichtöle sind von unterschiedlicher Zusammensetzung und unterscheiden sich in ihren Eigenschaften, beispielsweise der Zündwilligkeit. Die Zündwilligkeit von Kraftstoff hat großen Einfluss auf das Auftreten von Fehlzündungen, auf die Motorleistung usw. Um die Ausgangsleistung, das Kraftstoffverbrauchsverhalten und die Emissionsleistung eines Dieselmotors zu verbessern, ist es daher nötig, die Zündwilligkeit des gerade verwendeten Kraftstoffs zu überprüfen und die Art und Weise, wie Motorsteuerungen in Bezug auf Zeitpunkt und Menge der Kraftstoffeinspritzung usw. durchgeführt werden, entsprechend einem Ergebnis der Überprüfung der Zündwilligkeit des Kraftstoffs anzupassen.
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Die Zündwilligkeit von Leichtöl als Kraftstoff für Dieselmotoren wird durch die Cetanzahl bewertet. Die Cetanzahl einer Leichtölprobe wird durch den Volumenprozentanteil der Cetanmenge in einer Mischung aus Cetan und α-Methylnaphthalen ausgedrückt, welche die gleiche Zündwilligkeit zeigt wie die Leichtölprobe.
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Die veröffentlichte japanische Patentanmeldung Nr. 2010-024870 (
JP 2010-024870 A ) offenbart eine Vorrichtung, die eine einmalige Kraftstoffeinspritzung durchführt, wenn die Drehzahl des Motors in einem lastfreien Zustand ohne Kraftstoffeinspritzung abnimmt, und die die Cetanzahl des gerade verwendeten Kraftstoffs auf Basis der Höhe des Motordrehmoments, das durch die Verbrennung des eingespritzten Kraftstoffs erzeugt wird, und des Zeitpunkts der einmaligen Kraftstoffeinspritzung bestimmt.
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Die Kraftstoffeinspritzung für die Bestimmung der Cetanzahl umfasst allerdings nur eine kleine Menge. Daher ist eine Verbrennung des so eingespritzten Kraftstoffs erschwert, wenn die Strömung im Zylinder (Wirbel- und Tumble-Strömungen) übermäßig stark ist. Ferner variiert die Zeit von der Entzündung des Kraftstoffs bis zur Verbrennung des Kraftstoffs abhängig von der Temperatur des Gases, das in den Zylinder geholt wird und von der Temperatur der Zylinderwand. Je länger es von der Entzündung bis zur Verbrennung dauert, desto kürzer wird die Zeit vom Verbrennungsbeginn bis zum Zustandekommen des Zylinderinnendrucks oder der Zylinderinnentemperatur aufgrund der Abwärtsbewegung des Kolbens, und die Menge an unverbrannt bleibendem Kraftstoff wird größer. Infolgedessen wird das Motordrehmoment, das durch die Verbrennung des Kraftstoffs erzeugt wird, klein.
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Abhängig von den Gegebenheiten, wie der Strömung innerhalb des Zylinders, der Temperatur des in den Zylinder geholten Gases, der Zylinderwandtemperatur usw. während der Kraftstoffeinspritzung für die Bestimmung der Cetanzahl des Kraftstoffs oder dergleichen, sind die Höhen des Motordrehmoments, das durch die Verbrennung des eingespritzten Kraftstoffs erzeugt wird, selbst dann unterschiedlich, wenn die Cetanzahl des Kraftstoffs oder die eingespritzte Kraftstoffmenge gleich bleibt. Daher erreicht die Bestimmung der Cetanzahl auf Basis der Höhe des Motordrehmoments, das durch Verbrennung erzeugt wird, nur einen begrenzten Grad an Genauigkeit.
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KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die Erfindung schafft eine Motorkraftstoffeigenschaft-Bestimmungsvorrichtung, die in der Lage ist, die Zündwilligkeit von Kraftstoff mit verbesserter Genauigkeit zu bestimmen.
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Ein erster Aspekt der Erfindung schafft eine Motorkraftstoffeigenschaft-Bestimmungsvorrichtung, die Kraftstoff für einen Motor zur Zeit einer Schubabschaltung des Motors einspritzt und die die Zündwilligkeit des Kraftstoffs aus der Höhe des Motordrehmoments bestimmt, das durch die Verbrennung des eingespritzten Kraftstoffs erzeugt wird. Wenn eine Motorlast vor Beginn der Schubabschaltung ein erster Wert ist, dann bewirkt die Bestimmungsvorrichtung, dass ein oberer Grenzwert der Motordrehzahl zur Implementierung einer Kraftstoffeinspritzung für die Bestimmung der Zündwilligkeit des Kraftstoffs kleiner ist als wenn die Motorlast vor Beginn der Schubabschaltung ein zweiter Wert ist, der niedriger ist als der erste Wert.
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Die Zylinderwandtemperatur wirkt sich auf die Dauer des Zündverzugs von der Einspritzung des Kraftstoffs bis zur Entzündung des Kraftstoffs aus. Wenn sich die Dauer des Zündverzugs ändert, ändert sich daher auch die Höhe des Motordrehmoments, das durch die Verbrennung des Kraftstoffs erzeugt wird.
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Während eines Niederlastbetriebs des Motors kann Wärme, die vom Motor erzeugt wird, ausreichend abgekühlt oder abgeführt werden, so dass die Zylinderwandtemperatur relativ stabil ist. Dagegen kann während eines Hochlastbetriebs des Motors die Kühlung nicht mit der Wärmeerzeugung durch den Motor Schritt halten, so dass die Zylinderwandtemperatur stark ansteigt. Wie weit die Zylinderwandtemperatur dabei ansteigt, hängt stark von der Dauer des Hochlastbetriebs und dergleichen ab. Falls die Zündwilligkeit des Kraftstoffs auf Basis der Höhe des durch die Verbrennung des Kraftstoffs erzeugten Motordrehmoments bestimmt wird, wenn die Schubabschaltung auf den Hochlastbetriebs des Motors folgt, bei dem die Zylinderwandtemperatur stark unterschiedlich ist, ist das das Motordrehmoment, das durch die Verbrennung des Kraftstoffs erzeugt wird, aufgrund der Unterschiede der Zylinderwandtemperatur unterschiedlich, so dass die Genauigkeit der Bestimmung der Zündwilligkeit abnimmt.
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Bei der oben genannten Gestaltung wird jedoch der obere Grenzwert der Motordrehzahl zur Implementierung der Kraftstoffeinspritzung für die Bestimmung der Zündwilligkeit gesenkt, wenn die Motorlast vor der Schubabschaltung hoch ist. Wenn der obere Grenzwert der Motordrehzahl gesenkt wird, wird die Zeit vom Beginn der Schubabschaltung bis zur Implementierung der Kraftstoffeinspritzung für die Bestimmung der Zündwilligkeit verlängert, so dass die Zylinderwandtemperatur, die wegen des Hochlastbetriebs des Motors gestiegen ist, vor der Implementierung der Kraftstoffeinspritzung für die Bestimmung ausreichend gesenkt werden kann. Daher können Unterschiede der Zylinderwandtemperatur bei der Implementierung der Kraftstoffeinspritzung für die Bestimmung der Zündwilligkeit begrenzt werden und daher können Unterschiede des Zündverzugs begrenzt werden. Daher ist es gemäß der oben genannten Gestaltung möglich, die Verschlechterung der Bestimmungsgenauigkeit, die durch Unterschiede der Zylinderwandtemperatur während eines Hochlastbetriebs des Motors bewirkt wird, zu begrenzen und die Zündwilligkeit des Kraftstoffs mit höherer Genauigkeit zu bestimmen.
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Ein zweiter Aspekt der Erfindung schafft eine Motorkraftstoffeigenschaft-Bestimmungsvorrichtung, die Kraftstoff für einen Motor zur Zeit einer Schubabschaltung des Motors einspritzt und die die Zündwilligkeit des Kraftstoffs aus der Höhe des Motordrehmoments bestimmt, das durch die Verbrennung des eingespritzten Kraftstoffs erzeugt wird. Wenn eine Fahrzeuggeschwindigkeit zur Zeit einer Bestimmung der Zündwilligkeit des Kraftstoffs eine erste Geschwindigkeit ist, dann bewirkt die Bestimmungsvorrichtung, dass ein oberer Grenzwert der Fahrzeuggeschwindigkeit zur Implementierung einer Kraftstoffeinspritzung für die Bestimmung der Zündwilligkeit des Kraftstoffs kleiner ist als wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit zur Zeit der Bestimmung der Zündwilligkeit eine zweite Geschwindigkeit ist, die niedriger ist als die erste Geschwindigkeit.
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Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit zur Zeit der Bestimmung der Zündwilligkeit des Kraftstoffs hoch ist, dann ist es sehr wahrscheinlich, dass der Motor davor unter hoher Last betrieben worden ist. Wie oben beschrieben, kann die Verschlechterung der Bestimmungsgenauigkeit aufgrund von Unterschieden der Zylinderwandtemperatur durch Senken des oberen Grenzwerts für die Motordrehzahl zur Implementierung der Kraftstoffeinspritzung für die Bestimmung der Zündwilligkeit des Kraftstoffs begrenzt werden. In diesem Zusammenhang wird in diesem Aspekt zur Zeit einer hohen Fahrzeuggeschwindigkeit, wenn angenommen wird, dass der Motor mit großer Wahrscheinlichkeit unter hoher Last betrieben worden ist, der obere Grenzwert der Motordrehzahl zur Implementierung der Kraftstoffeinspritzung für die Bestimmung der Zündwilligkeit des Kraftstoffs gesenkt. Daher wird die Verschlechterung der Bestimmungsgenauigkeit aufgrund von Unterschieden der Zylinderwandtemperatur begrenzt, so dass die Zündwilligkeit des Kraftstoffs mit verbesserter Genauigkeit bestimmt werden kann.
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Ein dritter Aspekt der Erfindung schafft eine Motorkraftstoffeigenschaft-Bestimmungsvorrichtung, die Kraftstoff für einen Motor zur Zeit einer Schubabschaltung des Motors einspritzt und die die Zündwilligkeit des Kraftstoffs aus der Höhe des Motordrehmoments bestimmt, das durch die Verbrennung des eingespritzten Kraftstoffs erzeugt wird. Wenn eine Bestimmung der Zündwilligkeit des Kraftstoffs durchgeführt wird, während das Fahrzeug fährt, bewirkt die Bestimmungsvorrichtung, dass ein oberer Grenzwert der Motordrehzahl zur Implementierung einer Kraftstoffeinspritzung für die Bestimmung der Zündwilligkeit des Kraftstoffs kleiner ist als wenn die Bestimmung während einer Verlangsamung im Anschluss an ein Hochdrehen des Motors durchgeführt wird.
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Unmittelbar nach Beginn der Schubabschaltung ist die Strömung im Zylinder stark, so dass eine Verbrennung mit der Einspritzung einer kleinen Kraftstoffmenge erschwert ist. Um die Bestimmung der Zündwilligkeit des Kraftstoffs auf geeignete Weise durchführen zu können, ist es daher nötig, eine ausreichende Zeit vom Beginn der Schubabschaltung bis zu der Kraftstoffeinspritzung für Bestimmung sicherzustellen.
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Das Hochdrehen, das heißt das Hochjagen des Motors, wirkt sich stark auf die Drehzahl des Motors aus. Bei einer Schubabschaltung während einer Verlangsamung nach einem Hochdrehen des Motors kann eine ausreichende Zeit vom Beginn der Schubabschaltung bis zur Kraftstoffeinspritzung für die Bestimmung der Zündwilligkeit des Kraftstoffs auch dann sichergestellt werden, wenn der obere Grenzwert der Motordrehzahl zur Implementierung der Kraftstoffeinspritzung für die Bestimmung in einem gewissen Grad erhöht wird.
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Wenn das Fahrzeug fährt, kommt es andererseits häufig vor, dass die Motordrehzahl vor dem Beginn der Schubabschaltung nicht so hoch ist wie im Falle des Hochdrehens des Motors. Falls die Bestimmung der Zündwilligkeit des Kraftstoffs zur Zeit einer Schubabschaltung durchgeführt wird, wenn das Fahrzeug fährt, ist es daher bevorzugt, den oberen Grenzwert der Motordrehzahl zur Implementierung der Kraftstoffeinspritzung für die Bestimmung zu senken und die Kraftstoffeinspritzung für die Bestimmung durchzuführen, nachdem die Strömung im Zylinder ausreichend schwach geworden ist.
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Im diesem Zusammenhang wird mit der obigen Gestaltung der obere Grenzwert der Motordrehzahl zur Implementierung der Kraftstoffeinspritzung für die Bestimmung der Zündwilligkeit des Kraftstoffs zur Zeit einer Schubabschaltung während einer Verlangsamung im Anschluss an das Hochdrehen des Motors erhöht und zur Zeit einer Schubabschaltung während das Fahrzeug fährt gesenkt. Daher wird die Bestimmung der Zündwilligkeit des Kraftstoffs nur in einer Situation durchgeführt, wo die Bestimmung auf gute Weise durchgeführt wird, so dass die Zündwilligkeit des Kraftstoffs mit verbesserter Genauigkeit bestimmt wird.
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Zur Zeit einer Schubabschaltung während einer Verlangsamung im Anschluss an das Hochdrehen des Motors ist der Einfluss von äußeren Störungen kleiner als zur Zeit einer Schubabschaltung während das Fahrzeug fährt, daher kann die Zündwilligkeit des Kraftstoffs mit verbesserter Genauigkeit bestimmt werden. Wenn die Notwendigkeit besteht, die Zündwilligkeit des Kraftstoffs mit hoher Genauigkeit zu bestimmen, ist es daher angemessen, die Zündwilligkeit zur Zeit einer Schubabschaltung während einer Verlangsamung im Anschluss an das Hochdrehen des Motors zu bestimmen.
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Wenn das Hochdrehen des Motors in einem ausreichend aufgewärmten Zustand durchgeführt worden ist, ist die Zylinderwandtemperatur während der Implementierung der Kraftstoffeinspritzung für die Bestimmung der Zündwilligkeit ganz anders als unter anderen Umständen. Daher bewirken Unterschiede der Zylinderwandtemperatur Unterschiede des Kraftstoffzündverzugs, was einen ungünstigen Einfluss auf die Genauigkeit der Bestimmung der Zündwilligkeit des Kraftstoffs hat.
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Daher ist es im dritten Aspekt möglich, dass die Bestimmungsvorrichtung nur dann, wenn die Bestimmung der Zündwilligkeit des Kraftstoffs während einer Verlangsamung im Anschluss an das Hochdrehen des Motors durchgeführt wird, eine vorgegebene Anzahl von Kraftstoffeinspritzungen durchführt, bevor sie die Kraftstoffeinspritzung für die Bestimmung der Zündwilligkeit des Kraftstoffs durchführt. Wenn vor der Kraftstoffeinspritzung für die Bestimmung eine vorgegebene Anzahl von Kraftstoffeinspritzungen durchgeführt wird, kann die Zylinderwandoberfläche durch Wärme, die durch die Verbrennung des zuvor eingespritzten Kraftstoffs erzeugt wird, aufgewärmt werden, auch wenn das Hochdrehen des Motors in einem Zustand durchgeführt wird, wenn der Motor noch nicht ausreichend aufgewärmt ist. Daher begrenzt die Implementierung einer solchen vorbereitenden Kraftstoffeinspritzung Unterschiede der Zylinderwandtemperatur zur Zeit der Kraftstoffeinspritzung für die Bestimmung. Somit kann gemäß der oben genannten Gestaltung die Bestimmung der Zündwilligkeit des Kraftstoffs zur Zeit einer Schubabschaltung während einer Verlangsamung im Anschluss an das Hochdrehen des Motors mit verbesserter Genauigkeit durchgeführt werden.
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Ferner kann die Motorkraftstoffeigenschaft-Bestimmungsvorrichtung, die gestaltet ist wie oben beschrieben, auf den Verbrennungsmotor angewendet werden, der einen Kraftstoffdrucksensor aufweist, der einen Kraftstoffdruck in einem Injektor erfasst und der eine tatsächlich eingespritzte Kraftstoffmenge aus einer Änderung des vom Kraftstoffdrucksensor erfassten Kraftstoffdrucks erkennt und die erfasste tatsächlich eingespritzte Kraftstoffmenge an eine Antriebssteuerung des Injektors zurückmeldet.
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In dem oben beschriebenen Motor kann die Genauigkeit der Steuerung der Kraftstoffeinspritzung durch die oben beschriebene Rückmeldung verbessert werden. Wenn im oben beschriebenen Motor vor der Kraftstoffeinspritzung für die Bestimmung mehrmals eine Kraftstoffeinspritzung durchgeführt wird, kann die Genauigkeit der Steuerung der Kraftstoffeinspritzung zur Zeit der Kraftstoffeinspritzung für die Bestimmung durch die Rückmeldung von Ergebnissen der Erfassung von Änderungen des Kraftstoffdrucks, die durch die vorangegangene Kraftstoffeinspritzung bewirkt wird, verbessert werden. Somit kann gemäß der oben genannten Gestaltung die Bestimmung der Zündwilligkeit zur Zeit einer Schubabschaltung während einer Verlangsamung im Anschluss an das Hochdrehen des Motors mit verbesserter Genauigkeit durchgeführt werden.
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Ein vierter Aspekt der Erfindung schafft eine Motorkraftstoffeigenschaft-Bestimmungsvorrichtung, die Kraftstoff für einen Motor zur Zeit einer Schubabschaltung des Motors einspritzt und die die Zündwilligkeit des Kraftstoffs aus einer Höhe des Motordrehmoments bestimmt, das durch die Verbrennung des eingespritzten Kraftstoffs erzeugt wird. Wenn eine Ansaugluftmenge vor Beginn der Schubabschaltung eine erste Menge ist, dann bewirkt die Bestimmungsvorrichtung, dass ein oberer Grenzwert der Motordrehzahl zur Implementierung einer Kraftstoffeinspritzung für die Bestimmung der Zündwilligkeit des Kraftstoffs kleiner ist als wenn die Ansaugluftmenge vor Beginn der Schubabschaltung ein zweiter Wert ist, der niedriger ist als der erste Wert.
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Wenn die Ansaugluftmenge vor dem Beginn der Schubabschaltung groß ist, dann ist es sehr wahrscheinlich, dass der Motor davor unter hoher Last betrieben worden ist. Wie oben beschrieben, kann die Verschlechterung der Bestimmungsgenauigkeit aufgrund von Unterschieden der Zylinderwandtemperatur durch Senken des oberen Grenzwerts der Motordrehzahl zur Implementierung der Kraftstoffeinspritzung für die Bestimmung der Zündwilligkeit des Kraftstoffs begrenzt werden. In diesem Zusammenhang wird in diesem Aspekt, wenn die Ansaugluftmenge vor dem Beginn der Schubabschaltung groß ist, das heißt wenn angenommen wird, dass der Motor mit großer Wahrscheinlichkeit unter hoher Last betrieben worden ist, der obere Grenzwert der Motordrehzahl zur Implementierung der Kraftstoffeinspritzung für die Bestimmung der Zündwilligkeit des Kraftstoffs gesenkt. Daher ist es möglich, die Verschlechterung der Bestimmungsgenauigkeit, die durch Unterschiede der Zylinderwandtemperatur während eines Hochlastbetriebs des Motors bewirkt wird, zu begrenzen und die Zündwilligkeit des Kraftstoffs mit höherer Genauigkeit zu bestimmen.
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Ein fünfter Aspekt der Erfindung schafft eine Motorkraftstoffeigenschaft-Bestimmungsvorrichtung, die Kraftstoff für einen Motor zur Zeit einer Schubabschaltung des Motors einspritzt und die die Zündwilligkeit des Kraftstoffs aus einer Höhe des Motordrehmoments bestimmt, das durch die Verbrennung des eingespritzten Kraftstoffs erzeugt wird. Wenn eine eingespritzte Kraftstoffmenge vor Beginn der Schubabschaltung eine erste Menge ist, dann bewirkt die Bestimmungsvorrichtung, dass ein oberer Grenzwert der Motordrehzahl zur Implementierung einer Kraftstoffeinspritzung für die Bestimmung der Zündwilligkeit des Kraftstoffs kleiner ist als wenn die eingespritzte Kraftstoffmenge vor Beginn der Schubabschaltung ein zweiter Wert ist, der niedriger ist als der erste Wert.
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Wenn die eingespritzte Kraftstoffmenge vor dem Beginn der Schubabschaltung relativ groß ist, dann ist es sehr wahrscheinlich, dass der Motor davor unter hoher Last betrieben worden ist. Wie oben beschrieben, kann die Verschlechterung der Bestimmungsgenauigkeit aufgrund von Unterschieden der Zylinderwandtemperatur durch Senken des oberen Grenzwerts für die Motordrehzahl zur Implementierung der Kraftstoffeinspritzung für die Bestimmung der Zündwilligkeit des Kraftstoffs begrenzt werden. In diesem Zusammenhang wird in diesem Aspekt der obere Grenzwert der Motordrehzahl zur Implementierung der Kraftstoffeinspritzung für die Bestimmung der Zündwilligkeit des Kraftstoffs gesenkt, wenn in einer Situation, in der angenommen wird, dass der Motor mit großer Wahrscheinlichkeit unter hoher Last betrieben worden ist, die eingespritzte Kraftstoffmenge vor dem Beginn der Schubabschaltung groß ist. Daher wird die Verschlechterung der Bestimmungsgenauigkeit aufgrund von Unterschieden der Zylinderwandtemperatur begrenzt, so dass die Zündwilligkeit des Kraftstoffs mit verbesserter Genauigkeit bestimmt werden kann.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Merkmale, Vorteile und die technische und industrielle Bedeutung von Ausführungsbeispielen der Erfindung werden nachstehend mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen gleiche Zahlen gleiche Elemente bezeichnen, und in denen:
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1 eine allgemein gehaltene Skizze ist, die schematisch einen Überblick über die Gestaltung einer Motorsteuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
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2 eine Schnittansicht ist, die einen Aufbau eines Seitenabschnitts eines Injektors zeigt, der in einem Dieselmotor bereitgestellt ist, auf den die Ausführungsform angewendet wird;
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3 ein Graph ist, der ein Beispiel für eine Zeitwellenform einer Kraftstoffeinspritzrate zeigt;
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4 ein Ablaufschema einer Cetanzahl-Bestimmungsroutine zeigt, die in der Ausführungsform angewendet wird;
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5 ein Graph ist, der eine Beziehung zwischen der Drehzahl-Obergrenze und der Fahrzeuggeschwindigkeit in der Ausführungsform zeigt;
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6 ein Graph ist, der eine Beziehung zwischen einer Ansauglufttemperatur-Obergrenze und der Fahrzeuggeschwindigkeit in der Ausführungsform zeigt;
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7 ein Ablaufschema ist, das einen Verarbeitungsablauf einer Cetanzahl-Bestimmungsroutine zeigt, die in der Ausführungsform angewendet wird; und
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8 ein Zeitschema ist, das einen Sprung der Motordrehzahl und einen Sprung des Drehzahlunterschieds vor und nach der Durchführung der Kraftstoffeinspritzung für die Erfassung der Cetanzahl zeigt.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Im Folgenden wird eine Ausführungsform, in der eine Motorkraftstoffeigenschaft-Bestimmungsvorrichtung gemäß der Erfindung verwirklicht ist, ausführlich unter Bezugnahme auf 1 bis 8 beschrieben. Die Bestimmungsvorrichtung dieser Ausführungsform wird auf einen Dieselmotor zum Einbau in ein Fahrzeug angewendet.
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Wie in 1 dargestellt ist, ist ein Kraftstofftank 10 eines Dieselmotors, auf den die Bestimmungsvorrichtung dieser Ausführungsform angewendet wird, mit einer Kraftstoffmesseinrichtung 11 versehen, die die Kraftstoffmenge misst, die im Kraftstofftank 10 noch vorhanden ist. Ferner ist eine Kraftstoffversorgungsleitung 12, durch die Kraftstoff strömt, der zum Motor geliefert werden soll, mit dem Kraftstofftank 10 verbunden. Ein mittlerer Abschnitt der Kraftstoffversorgungsleitung 12 ist mit einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe 13 ausgestattet, die Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 10 hochpumpt, verdichtet und als verdichteten Kraftstoff abgibt. Ein stromabwärtiges Ende der Kraftstoffversorgungsleitung 12 ist mit einer Common Rail 14 verbunden, die unter Druck stehenden Kraftstoff speichert.
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Injektoren 16 für die Zylinder des Dieselmotors sind mit der Common Rail 14 verbunden. Jeder Injektor 16 ist mit einem Kraftstoffdrucksensor 17 ausgestattet, der einen Kraftstoffdruck im Injektor 16 erfasst. Ferner sind die Injektoren 16 mit einer Rückführungsleitung 18 zum Rückführen von überschüssigen Kraftstoffmengen zum Kraftstofftank 10 verbunden.
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Der so gestaltete Dieselmotor wird von einer elektronischen Steuereinheit 19 gesteuert. Die elektronische Steuereinheit 19 beinhaltet einen Mikrocomputer, der verschiedene Rechenprozesse in Bezug auf die Motorsteuerung ausführt. Ferner ist die elektronische Steuereinheit 19 mit einer Eingangsschaltung ausgestattet, die Eingaben von Signalen von verschiedenen Sensoren annimmt, die Betriebssituationen des Dieselmotors erfassen. Die Kraftstoffmesseinrichtung 11 und die Kraftstoffdrucksensoren 17 sind mit der Eingangsschaltung verbunden. Die anderen Sensoren, die mit der Eingangsschaltung verbunden sind, beinhalten einen Einlassdrucksensor 20, einen Drehzahlsensor 21, einen Kühlmitteltemperatursensor 22 und einen Einlasstemperatursensor 25, die einen Einlassdruck, eine Drehzahl, eine Kühlmitteltemperatur bzw. eine Einlasslufttemperatur des Dieselmotors erfassen, ebenso wie einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 24, der eine Fahrzeuggeschwindigkeit erfasst, einen Gaspedalsensor 23, der einen Verstellweg eines Gaspedals erfasst, usw.
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Ferner ist die elektronische Steuereinheit 19 mit Antriebsschaltungen für Stellglieder ausgestattet, die verschiedene Abschnitte des Dieselmotors betätigen. Die Antriebsschaltungen beinhalten Schaltungen, welche die Injektoren 16 der Zylinder ansteuern.
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Unter Bezugnahme auf 2 werden nun Einzelheiten der Gestaltung der jeweiligen Injektoren 16, die für die einzelnen Zylinder des Dieselmotors vorgesehen sind, beschrieben. Dieser Dieselmotor verwendet elektrisch angesteuerte Injektoren als Injektoren 16.
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Wie in 2 dargestellt ist, weist jeder Injektor 16 ein Gehäuse 30 auf, das eine hohlzylindrische Form aufweist. Innerhalb des Gehäuses 30 ist ein Nadelventil 31 für Hin- und Her-Bewegungen in den Aufwärts-/Abwärtsrichtungen in 2 angeordnet. Ferner ist eine Feder 32, die das Nadelventil 31 in 2 ständig nach unten drängt, in einem Abschnitt des Gehäuses 30 angeordnet, der in Bezug auf das Nadelventil 31 in 2 oben angeordnet ist.
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Ferner sind im Gehäuse 30 zwei Kraftstoffkammern ausgebildet, die durch das Nadelventil 31 voneinander getrennt werden, genauer eine Düsenkammer 33, die in Bezug auf das Nadelventil 31 in 2 weiter unten angeordnet ist, und eine Druckkammer 34, die in Bezug auf das Nadelventil 31 in 2 weiter oben angeordnet ist.
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Die Düsenkammer 33 ist mit Einspritzöffnungen 35 versehen, die für eine Verbindung zwischen dem Inneren der Düsenkammer 33 und der Außenumgebung des Gehäuses 30 sorgen. Die Düsenkammer 33 ist mit einer Einführungsleitung 36 verbunden, die in dem Gehäuse 30 ausgebildet ist. Die Einführungsleitung 36 ist so mit der Common Rail 14 (1) verbunden, dass der Kraftstoff durch die Einführungsleitung 36 in die Düsenkammer 33 geliefert wird.
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Auf der anderen Seite ist die Druckkammer 34 über eine Verbindungsleitung 37 mit der Düsenkammer 33 und über eine Ausführungsleitung 38 mit der oben genannten Rückführungsleitung 18 verbunden. Ferner ist innerhalb der Druckkammer 34 ein Ventilkörper 40 bereitgestellt, der von einem druckelektrischen Stellglied 39 betätigt wird, das durch Übereinanderschichten von druckelektrischen Elementen, beispielsweise piezoelektrischen Elementen, gebildet wird. Somit wird eine Gestaltung geschaffen, die bewirkt, dass die Druckkammer 34 durch Betätigen des Ventilkörpers 40 selektiv mit entweder der Verbindungsleitung 37 oder der Abführungsleitung 38 in Verbindung steht.
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Ein Kraftstoffdrucksensor 17 wie oben beschrieben ist als Einheit mit einem oberen Abschnitt des Injektors 16 in 2 bereitgestellt. Der Kraftstoffdrucksensor 17 ist so gestaltet, dass er den Druck von Kraftstoff in der Einführungsleitung 36 erfasst.
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Jeder von den so gestalteten Injektoren 16 funktioniert wie folgt. Wenn das druckelektrische Stellglied 39 nicht durch Antriebsspannung erregt wird, nimmt es einen kontrahierten Zustand ein, in dem die Gesamtlänge des druckelektrischen Stellglieds 39 verringert ist, um den Ventilkörper 40 in einer solchen Position anzuordnen, dass die Druckkammer 34 mit der Verbindungsleitung 37 in Verbindung steht und gegen die Ausführungsleitung 38 abgesperrt ist. Zu dieser Zeit stehen die Düsenkammer 33 und die Druckkammer 34 miteinander in Verbindung, so dass die Drücke in den beiden Kammern im Wesentlichen gleich sind. Zu dieser Zeit ist daher das Nadelventil 31 durch die Federkraft der Feder 32 in 2 nach unten gebracht worden, so dass die Einspritzöffnungen 35 geschlossen sind. Zu dieser Zeit wird somit kein Kraftstoff aus dem Injektor 16 eingespritzt.
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Wenn das druckelektrische Stellglied 39 dagegen mit Antriebsspannung erregt wird, nimmt seine Gesamtlänge zu, wodurch der Ventilkörper 4 in einer Position angeordnet wird, in der die Druckkammer 34 von der Verbindungsleitung 37 abgesperrt ist und mit der Ausführungsleitung 38 in Verbindung steht. Zu dieser Zeit wird Kraftstoff aus der Druckkammer 34 ausgeführt, und der Druck in der Druckkammer 34 sinkt, so dass der Druck in der Düsenkammer 33 höher ist als der Druck in der Druckkammer 34. Aufgrund des Druckunterschieds wird zu dieser Zeit das Nadelventil 31 in 2 nach oben verlagert, so dass es sich von der Position, in der das Nadelventil 31 die Einspritzöffnungen 35 verschließt, weg bewegt. Daher spritzt der Injektor zu dieser Zeit Kraftstoff ein.
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In der Ausführungsform, die gestaltet ist wie oben beschrieben, führt die elektronische Steuereinheit 19 eine Kraftstoffeinspritzungssteuerung des Dieselmotors durch. Genauer berechnet die elektronische Steuereinheit 19 einen Sollwert der eingespritzten Kraftstoffmenge (eine Soll-Kraftstoffeinspritzmenge) aus der Motordrehzahl, dem Verstellweg des Gaspedals und einem Bestimmungswert der Cetanzahl (einer Kontroll-Cetanzahl) des verwendeten Kraftstoffs. Ferner berechnet die elektronische Steuereinheit 19 Sollwerte des Zeitpunkts der Kraftstoffeinspritzung und der Dauer der Kraftstoffeinspritzung aus der Soll-Kraftstoffeinspritzmenge und der Motordrehzahl. Dann legt die elektronische Steuereinheit 19 gemäß diesen errechneten Sollwerten die Antriebsspannung an das druckelektrische Stellglied 39 der einzelnen Injektoren 16 an, um die Kraftstoffeinspritzung zu steuern.
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Ferner implementiert die elektronische Steuereinheit 19 in dieser Ausführungsform in Verbindung mit der oben beschriebenen Kraftstoffeinspritzungssteuerung eine Steuerung, bei der eine Zeitwellenform der Kraftstoffeinspritzrate der einzelnen Injektoren 16 (der Kraftstoffmenge, die pro Zeiteinheit eingespritzt wird) auf Basis des Kraftstoffdrucks gebildet wird, der von den Kraftstoffdrucksensoren 17 erfasst wird, die für die einzelnen Injektoren 16 bereitgestellt sind. Diese Steuerung wird auf die folgende Weise durchgeführt.
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Nachdem das Nadelventil 31 des Injektors 16 sich entsprechend der Antriebsspannung, die an das druckelektrische Stellglied 39 angelegt wird, aus den Einspritzöffnungen 35 zu heben beginnt, nimmt der Kraftstoffdruck in den Düsenkammer 33 umso mehr ab, je weiter sich das Nadelventil 31 hebt. Dann hört die Anlegung der Antriebsspannung auf, und die Hubhöhe des Nadelventils 31 nimmt ab. Wenn die Hubhöhe des Nadelventils abnimmt, nimmt der Kraftstoffdruck in der Düsenkammer 33 allmählich zu. Aus dem Kraftstoffdruck, der vom Kraftstoffdrucksensor 17 des Injektors 16 erfasst wird, können somit der Zeitpunkt, zu dem sich das Nadelventil 31 zu heben beginnt (der Startzeitpunkt der Ventilöffnungsbetätigung, Tos), der Zeitpunkt, zu dem die Kraftstoffeinspritzrate ihr Maximum erreicht (der Zeitpunkt Toe, zu dem die maximale Einspritzrate erreicht wird), der Zeitpunkt, zu dem die Kraftstoffeinspritzrate zu sinken beginnt (der Startzeitpunkt der Kraftstoffeinspritzratensenkung, Tcs) und der Zeitpunkt, zu dem der Hub des Nadelventils 31 endet (der Zeitpunkt Tce, zu dem die minimale Hubhöhe erreicht wird), gezielt festgestellt werden. Aus diesen festgestellten Zeitpunkten kann dann eine Zeitwellenform der Kraftstoffeinspritzrate ermittelt werden wie in 3 dargestellt. Aufgrund dieser Wellenform kann die gegebene Situation der Kraftstoffeinspritzung mit sehr hoher Genauigkeit überprüft werden, das heißt die tatsächlich eingespritzte Kraftstoffmenge, der tatsächliche Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung usw. In dieser Ausführungsform ermittelt die elektronische Steuereinheit 19 die Änderungsrate des Kraftstoffdrucks (die Zeitableitung des Kraftstoffdrucks) innerhalb der einzelnen Injektoren 16 und ermittelt die oben genannten Zeitpunkte auf Basis des Wertes der Änderungsrate.
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Ferner bestimmt die elektronische Steuereinheit 19 in dieser Ausführungsform die Cetanzahl des gerade verwendeten Kraftstoffs, das heißt, sie bestimmt die Zündwilligkeit des Kraftstoffs. In der Kraftstoffeigenschaft-Bestimmungsvorrichtung dieser Ausführungsform sind zwei Modi für die Bestimmung der Cetanzahl vorbereitet, das heißt ein normaler Modus und ein hochpräziser Modus.
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Die Cetanzahlbestimmung im normalen Modus wird während einer Schubabschaltung des Dieselmotors durchgeführt, während das Fahrzeug färt. Die Cetanzahl des Kraftstoffs, die im normalen Modus bestimmt wird, schlägt sich in Motorsteuerungen nieder wie einer Kraftstoffeinspritzungssteuerung, einer AGR-Steuerung, einer Laderatensteuerung usw. Wenn beispielsweise bestimmt wird, dass die Cetanzahl des gerade verwendeten Kraftstoffs niedrig ist, werden verschiedene Steuerungen ausgeführt, um das Auftreten von Fehlzündungen als Folge der schlechten Zündwilligkeit des Kraftstoffs zu begrenzen, beispielsweise eine Erhöhung der Häufigkeit bzw. der Anzahl, mit der eine Kraftstoffvoreinspritzung durchgeführt wird, eine Erhöhung der Kraftstoffvoreinspritzungsmenge, eine Verfrühung des Zeitpunkts der Kraftstoffvoreinspritzung und/oder der Kraftstoffhaupteinspritzung, eine AGR-Senkung (verringerte Abgasrückführung), eine Erhöhung des Ladeverhältnisses usw. In den normalen Modus wird geschaltet, wenn die folgenden Bedingungen (i) bis (iii) alle erfüllt sind. (i) Die Schubabschaltung des Dieselmotors, die gemäß den Senkungen der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Motordrehzahl als Folge einer Unterbrechung der Beschleunigerbetätigung (d. h. des Niederdrückens des Gaspedals) zu implementieren ist, findet gerade statt. (ii) Die Gesamtmenge der Kraftstoffeinspritzung, die auf eine vorangehende Betankung (Auffüllung des Tanks) folgt, ist größer als oder gleich groß wie ein vorgegebener Wert α. Der vorgegebene Wert α wird auf einen Wert festgesetzt, der größer ist als eine Gesamtmenge an Kraftstoff, die in die Kraftstoffkanäle geladen werden kann, welche sich vom Kraftstofftank 10 zu den Injektoren 16 erstrecken. Das heißt, Erfüllung der Bedingung (ii) bedeutet, dass nach dem vorangehenden Betanken der Kraftstoff in den genannten Kraftstoffkanälen durch den neuen Kraftstoff, der aus dem Kraftstofftank 10 geliefert wird, ersetzt worden ist. (iii) Nach dem vorangehenden Betanken wurde der Bestimmungswert der Cetanzahl des Kraftstoffs noch nicht festgestellt.
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Dagegen wird die Cetanzahlbestimmung im hochgenauen Modus zur Zeit einer Schubabschaltung durchgeführt, die auf ein Hochdrehen des Dieselmotors folgt. Ein Ergebnis der Bestimmung der Cetanzahl im hochgenauen Modus wird verwendet, um einen Faktor bei häufig auftretenden Fehlzündungen gezielt festzustellen, falls es zu solchen Fehlzündungen kommt. Das heißt, wenn häufige Fehlzündungsereignisse erfasst werden, wird die Cetanzahl des Kraftstoffs im hochgenauen Modus bestimmt. Wenn als Ergebnis erkannt wird, dass ein Kraftstoff mit niedriger Cetanzahl verwendet wird, kann ein Faktor bei der Fehlzündung gezielt festgestellt werden wie folgt; das heißt, es kann festgestellt werden, dass der verwendete Kraftstoff ein Problem hat oder, falls dies nicht der Fall ist, dass ein Problem mit dem Kraftstoffsystem des Dieselmotors besteht oder dergleichen. In den oben beschriebenen hochgenauen Modus wird geschaltet, wenn der Dieselmotor unter Befolgung eines Ablaufs, der in einem Betriebshandbuch oder dergleichen beschrieben ist, auf mindestens eine vorgegebene Motordrehzahl hochgedreht wird (ohne dass ein Gang eingelegt ist).
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Die Bestimmung der Cetanzahl wird in dieser Ausführungsform durch Abarbeiten einer Cetanzahl-Bestimmungsroutine, die in 4 dargestellt ist, durchgeführt. Diese Routine wird wiederholt bei jeder vorgegebenen Steuerzykluszeit durch die elektronische Steuereinheit 19 durchgeführt, während die Schubabschaltung des Dieselmotors während eines normalen Modus oder des hochgenauen Modus durchgeführt wird.
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Wenn die Abarbeitung der Routine beginnt, werden zuerst in Schritt S100 die Motordrehzahl NE, die Ansaugluftemperatur THA und die Fahrzeuggeschwindigkeit SPD zum aktuellen Zeitpunkt ausgelesen. Dann werden in Schritt S101 die Drehzahl-Obergrenze NEmax und die Ansauglufttemperatur-Obergrenze THAmax auf Basis der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit SPD berechnet. Die Drehzahl-Obergrenze NEmax ist ein oberer Grenzwert der Motordrehzahl NE zur Durchführung der Kraftstoffeinspritzung für den Zweck der Bestimmung der Cetanzahl des Kraftstoffs, und die Ansauglufttemperatur-Obergrenze THAmax ist ein oberer Grenzwert der Ansauglufttemperatur THA zur Durchführung derselben Kraftstoffeinspritzung.
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Die hierin verwendete Fahrzeuggeschwindigkeit SPD wird als Indexwert für die Motorlast verwendet, die dem Beginn der Schubabschaltung vorangeht. Das heißt, wenn die Schubabschaltung bei einer hohen Fahrzeuggeschwindigkeit implementiert wird, wird angenommen, dass der Motor vor dem Beginn der Schubabschaltung mit großer Wahrscheinlichkeit unter einer hohen Last betrieben worden ist. Somit werden in diesem Beispiel die Drehzahl-Obergrenze NEmax und die Ansauglufttemperatur-Obergrenze THAmax unter der Annahme ermittelt, dass die Motorlast vor dem Beginn der Schubabschaltung umso höher war, je höher die Fahrzeuggeschwindigkeit SPD ist. Während des hochgenauen Modus der Cetanzahlbestimmung ist die Fahrzeuggeschwindigkeit SPD „0”.
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Wie in 5 dargestellt ist, wird der Wert der Drehzahl-Obergrenze NEmax umso mehr gesenkt, je höher die Fahrzeuggeschwindigkeit SPD ist. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit SPD „0” ist, das heißt während des hochgenauen Modus der Cetanzahlbestimmung, wird jedoch der Wert der Drehzahl-Obergrenze NEmax über den hinaus erhöht, der während des normalen Modus der Cetanzahlbestimmung gilt.
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Wie in 6 dargestellt ist, wird auch der Wert der Ansauglufttemperatur-Obergrenze THAmax umso mehr gesenkt, je hoher die Fahrzeuggeschwindigkeit SPD ist. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit SPD „0” ist, das heißt während des hochgenauen Modus der Cetanzahlbestimmung, wird jedoch der Wert der Ansauglufttemperatur-Obergrenze THAmax über den hinaus erhöht, der während des normalen Modus der Cetanzahlbestimmung gilt.
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Anschließend wird in Schritt S102 bestimmt, ob die aktuelle Motordrehzahl NE unter oder bei der Drehzahl-Obergrenze NEmax liegt und ob die aktuelle Ansauglufttemperatur THA unter oder bei der Ansauglufttemperatur-Obergrenze THAmax liegt. Wenn die aktuelle Motordrehzahl NE höher ist als die Drehzahl-Obergrenze NEmax oder wenn die aktuelle Ansauglufttemperatur THA höher ist als die Ansauglufttemperatur-Obergrenze THAmax (NEIN), dann endet der aktuelle Prozess unmittelbar darauf. Wenn dagegen die aktuelle Motordrehzahl NE unter oder bei der Drehzahl-Obergrenze NEmax liegt und die aktuelle Ansauglufttemperatur THA unter oder bei der Ansauglufttemperatur-Obergrenze THAmax liegt (JA), dann geht das Verfahren zu S103 weiter.
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Nachdem das Verfahren zu Schritt S103 weitergegangen ist, wird in Schritt 103 geprüft, ob der aktuelle Modus der Cetanzahlbestimmung der hochgenaue Modus oder der normale Modus ist. Wenn der aktuelle Modus der Bestimmung der hochgenaue Modus ist, wird in Schritt S104 eine vorbereitende Kraftstoffeinspritzung mit einer vorgegebenen Häufigkeit implementiert, und das Verfahren geht zu Schritt 105 weiter. Wenn dagegen der aktuelle Modus der Bestimmung der normale Modus ist, dann geht das Verfahren zu Schritt S105 weiter, ohne die vorbereitende Kraftstoffeinspritzung zu implementieren. Dann wird in Schritt S105 eine Cetanzahlbestimmung implementiert, und dann endet die aktuelle Abarbeitung der Hauptroutine.
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Die Cetanzahlbestimmung in Schritt S105 wird durch die Abarbeitung einer Cetanzahl-Bestimmungsroutine durchgeführt, die in 7 dargestellt ist. Nachdem die Abarbeitung dieser Routine begonnen hat, wird in Schritt S200 der Zeitpunkt für die Erfassung der Cetanzahl auf Basis der Drehzahl, der Kühlmitteltemperatur und des Ansaugluftdrucks festgesetzt. Die Motordrehzahl, die Motorkühlmitteltemperatur und der Ansaugluftdruck werden aus den folgenden Gründen bei der Berechnung des Zeitpunkts der Kraftstoffeinspritzung verwendet.
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Die Kraftstoffmenge, die unverbrannt bleibt, ändert sich nicht nur aufgrund der Zündwilligkeit des Kraftstoffs, sondern auch abhängig vom Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung. Wenn der Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung relativ früh liegt, wird die Zeit von der Einspritzung des Kraftstoffs bis zum Eintreten einer Senkung des Drucks im Zylinder oder der Temperatur im Zylinder, weil der Kolben sich abwärts bewegt, länger. Daher hält die Verbrennung über einen längeren Zeitraum an, so dass die Menge an unverbranntem Kraftstoff kleiner wird. Wenn dagegen der Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung später liegt, wird die oben genannte Zeit kürzer, und daher wird auch die Dauer der Verbrennung kürzer, so dass die Menge an unverbrannt zurückbleibendem Kraftstoff größer wird. Die Zeit von der Kraftstoffeinspritzung bis zum Eintreten einer Senkung des Drucks im Zylinder oder der Temperatur im Zylinder wird kürzer, wenn die Motordrehzahl höher ist. Um die Verbrennungsbedingung zu vereinheitlichen, muss daher der Zeitpunkt für die Kraftstoffeinspritzung zur Erfassung der Cetanzahl des Kraftstoffs umso weiter vorverlegt werden, je höher die Motordrehzahl ist.
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Wenn die Zylinderwandtemperatur niedrig ist, sinkt ferner der maximale Wert der Temperatur im Zylinder (die Spitzentemperatur) im Verdichtungshub des Motors. Wenn die Ansauglufttemperatur niedrig ist, sinkt der maximale Wert des Drucks im Zylinder (der Spitzendruck) im Verdichtungshub des Motors. Da die Spitzentemperatur oder der Spitzendruck niedriger ist, ist die Dauer eines Hochtemperatur- und Hochdruckzustands im Zylinder kürzer und die Dauer der Verbrennung ist kürzer. Um die Verbrennungsbedingung zu vereinheitlichen, muss daher der Zeitpunkt für die Kraftstoffeinspritzung zur Erfassung der Cetanzahl umso weiter vorverlegt werden, je niedriger die Zylinderwandtemperatur oder je niedriger der Ansaugluftdruck ist.
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Daher wird in dieser Ausführungsform zur Vereinheitlichung der Bedingung der Verbrennung des Kraftstoffs, der zur Erfassung der Cetanzahl eingespritzt wird, der Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung gemäß der dann gegebenen Motordrehzahl, der dann gegebenen Zylinderwandtemperatur und dem dann gegebenen Ansaugluftdruck angepasst. Genauer wird in dieser Ausführungsform der Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung zur Erfassung der Cetanzahl des Kraftstoffs umso weiter vorverlegt, je höher die Motordrehzahl ist. Ebenso wird in dieser Ausführungsform der Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung zur Erfassung der Cetanzahl des Kraftstoffs umso weiter vorverlegt, je niedriger die Motorkühlmitteltemperatur ist, bei der es sich um einen Indexwert für die Zylinderwandtemperatur handelt. Ferner wird in dieser Ausführungsform der Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung zur Erfassung der Cetanzahl umso weiter vorverlegt, je niedriger der Ansaugluftdruck ist.
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Nachdem der Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung auf die oben beschriebene Weise festgesetzt worden ist, wird im folgenden Schritt S201 zum festgesetzten Zeitpunkt eine Kraftstoffeinspritzung in einer vorgegebenen Menge durchgeführt. Dann wird in Schritt S202 die Höhe des Drehmoments ermittelt, das durch diese Kraftstoffeinspritzung erzeugt wird.
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Die Berechnung des erzeugten Drehmoments in Schritt S202 wird auf die folgende Weise durchgeführt. Die elektronische Steuereinheit 19 ruft die Motordrehzahl zu jeder vorgegebenen Zykluszeit ab und ermittelt eine Differenz zwischen der abgerufenen Motordrehzahl und der Motordrehzahl, die in der vorausgegangenen Zykluszeit abgerufen wurde (Drehzahldifferenz ΔNE).
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Ein oberer Abschnitt von 8 zeigt den Sprung der Motordrehzahl vor und nach der Ausführung der Kraftstoffeinspritzung zur Erfassung der Cetanzahl, und ein unterer Abschnitt von 8 zeigt den Sprung der Drehzahldifferenz ΔNE zu dieser Zeit. Da das Motordrehmoment aufgrund der Ausführung der Kraftstoffeinspritzung zur Erfassung der Cetanzahl des Kraftstoffs erzeugt wird, steigt die Motordrehzahl oder die Schnelligkeit, mit der die Motordrehzahl abnimmt, nimmt ab, so dass die Drehzahldifferenz ΔNE zunimmt. Der zeitintegrierte Wert der Zunahme der Drehzahldifferenz ΔNE (der dem Bereich eines schraffierten Abschnitts in 8 entspricht) wird größer, wenn das erzeugte Drehmoment größer wird. Daher wird in dieser Ausführungsform der zeitintegrierte Wert der Zunahme der Drehzahldifferenz ΔNE als Drehzahländerungsumfang ΣΔNE berechnet, und der Wert der Umfangs wird als Indexwert für das erzeugte Drehmoment verwendet.
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Anschließend werden in Schritt S203 der tatsächliche Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung und die tatsächlich eingespritzte Kraftstoffmenge aus der Zeitwellenform der Kraftstoffeinspritzrate bei der in Schritt 201 durchgeführten Kraftstoffeinspritzung ermittelt, und die Abweichungen der tatsächlichen Werte des Zeitpunkts der Kraftstoffeinspritzung und der eingespritzten Kraftstoffmenge von ihren Befehlswerten (die Einspritzzeitpunktabweichung und die Einspritzmengenabweichung) werden berechnet. Dann wird auf der Basis der Einspritzzeitpunktabweichung und der Einspritzmengenabweichung der Drehzahländerungsumfang ΣΔNE berechnet. Diese Korrektur wird durchgeführt, um den Einfluss der Einspritzzeitpunktabweichung und der Einspritzmengenabweichung auf das Ergebnis der Bestimmung der Cetanzahl des Kraftstoffs durch die Durchführung einer Umfangskorrektur entsprechend dem Umfang der durch die Einspritzzeitpunktabweichung und die Einspritzmengenabweichung bewirkten Änderung des Motordrehmoments zu verringern. Genauer ist das erzeugte Drehmoment umso größer, je weiter die Einspritzzeitpunktabweichung auf der Verfühungsseite liegt (der Seite, wo der Einspritzzeitpunkt früher kommt), so dass der Drehzahländerungsumfang ΣΔNE für eine Korrektur stärker verringert wird. Ferner ist das erzeugte Drehmoment umso größer, je weiter die Einspritzmengenabweichung auf der Seite eines großen Umfangs liegt, so dass der Drehzahländerungsumfang ΣΔNE für eine Korrektur stärker verringert wird.
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Anschließend wird in Schritt S204 eine Bestimmung der Cetanzahl des Kraftstoffs durch eine Berechnung auf Basis des Drehzahländerungsumfangs ΣΔNE nach der Korrektur und der Motordrehzahl, die zur Zeit der Durchführung der Kraftstoffeinspritzung gegeben ist, durchgeführt. Der Mikrocomputer der elektronischen Steuereinheit 19 speichert vorab zuvor empirisch festgestellte Beziehungen zwischen der Cetanzahl des Kraftstoffs und dem Drehzahländerungsumfang ΣΔNE und der Motordrehzahl. Die Berechnung in Schritt S204 wird auf Basis der vorab gespeicherten Beziehungen durchgeführt. Nachdem die Cetanzahlbestimmung errechnet worden ist, endet die aktuelle Verarbeitung der Routine.
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Nun wird die Funktionsweise der Ausführungsform beschrieben. Wenn bei fahrendem Fahrzeug die Schubabschaltung des Dieselmotors implementiert wird, während sämtliche Bedingungen (i) bis (iii) erfüllt sind, wird die Bestimmung der Cetanzahl des Kraftstoffs im normalen Modus durchgeführt. In diesem Bestimmungsprozess wird die Einspritzung einer kleinen Kraftstoffmenge für die Bestimmung der Cetanzahl zu dem Zeitpunkt implementiert, zu dem die Motordrehzahl NE auf oder unter die Drehzahl-Obergrenze NEmax fällt, die auf Basis der Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet wird. Wie oben beschrieben, ist der Wert der Drehzahl-Obergrenze NEmax umso kleiner, je höher die Fahrzeuggeschwindigkeit SPD ist, das heißt, je höher die Bestimmung der Motorlast vor der Schubabschaltung ausfällt. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit SPD hoch ist, muss daher die Motordrehzahl zur Implementierung der Einspritzung für die Bestimmung der Cetanzahl auf eine Drehzahl gesenkt werden, die niedriger ist als wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit SPD niedrig ist.
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Die Zylinderwandtemperatur wirkt sich auf die Dauer des Zündverzugs von der Einspritzung des Kraftstoffs bis zur Entzündung des eingespritzten Kraftstoffs aus. Wenn sich die Dauer des Zündverzugs ändert, ändert sich auch die Höhe des Motordrehmoments, das durch die Verbrennung des Kraftstoffs erzeugt wird. Wenn die Zylinderwandtemperatur zur Zeit der Kraftstoffeinspritzung für die Bestimmung der Cetanzahl variiert, wird es daher unmöglich, die Cetanzahl auf Basis des Motordrehmoments, das durch die Verbrennung des Kraftstoffs erzeugt wird, exakt zu bestimmen.
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Dagegen kann während eines Niederlastbetriebs des Dieselmotors Wärme, die vom Motor erzeugt wird, ausreichend abgeführt (oder abgekühlt) werden, so dass die Zylinderwandtemperatur relativ stabil ist. Dagegen kann während eines Hochlastbetriebs des Motors die Kühlung nicht mit der Wärmeerzeugung durch den Motor Schritt halten, so dass die Zylinderwandtemperatur stark ansteigt. Wie weit die Zylinderwandtemperatur dabei ansteigt, ist abhängig von der Dauer des Hochlastbetriebs sehr unterschiedlich. Daher sind die Unterschiede der Zylinderwandtemperatur während eines Hochlastbetriebs des Motors größer als während eines Niedriglastbetriebs. Über eine gewisse Zeit im Anschluss an einen Hochlastbetrieb des Motors ist die Gasströmung im Zylinder stark, so dass die kleine Kraftstoffmenge, die für die Cetanzahlbestimmung eingespritzt wird, manchmal keine Verbrennung zustande bringt.
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In diesem Zusammenhang wird in dieser Ausführungsform die Kraftstoffeinspritzung für die Bestimmung der Cetanzahl nicht durchgeführt, wenn die Motorlast vor der Schubabschaltung hoch ist, bis die Motordrehzahl NE auf die niedrigere Motordrehzahl gesunken ist. In diesem Fall wird die Zeit vom Beginn der Schubabschaltung bis zur Implementierung der Kraftstoffeinspritzung länger, so dass die Zylinderwandoberfläche, die aufgrund des Hochlastbetriebs erwärmt worden ist, ausreichend abgekühlt werden kann, bevor die Kraftstoffeinspritzung für die Bestimmung der Cetanzahl durchgeführt wird. Auch in dem Fall, dass der Motor vor der Schubabschaltung unter Hochlast betrieben worden ist, sind daher die Unterschiede der Zylinderwandtemperatur zur Zeit der Kraftstoffeinspritzung für die Bestimmung der Cetanzahl nicht groß. Da ein ausreichender zeitlicher Abstand vor der Kraftstoffeinspritzung gewährleistet ist, lässt ferner die Strömung im Zylinder, die durch den Hochlastbetriebs verstärkt worden ist, nach. Daher ist auch nach einem Hochlastbetrieb die Verbrennung des eingespritzten Kraftstoffs stabil, so dass die Cetanzahl mit hoher Genauigkeit bestimmt werden kann.
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Wenn die Schubabschaltung des Dieselmotors nach einem Hochdrehen des Motors implementiert wird, wird eine Bestimmung der Cetanzahl im hochgenauen Modus durchgeführt. Während dieses Modus wird die Drehzahl-Obergrenze NEmax höher festgesetzt als während des normalen Modus. Abhängig vom Hochdrehen des Motors steigt die Motordrehzahl NE stark an. Zur Zeit einer Schubabschaltung während einer Verlangsamung im Anschluss an das Hochdrehen des Motors ist es möglich, die Kraftstoffeinspritzung für die Bestimmung der Cetanzahl bei einer höheren Motordrehzahl NE zu implementieren, wobei eine ausreichende Zeit vom Beginn der Schubabschaltung bis zur Implementierung der Kraftstoffeinspritzung sichergestellt ist. Wenn die Drehzahl-Obergrenze NEmax erhöht wird, wird somit der Motordrehzahlbereich, in dem die Bestimmung der Cetanzahl des Kraftstoffs implementiert wird, vergrößert.
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Ferner geht der Kraftstoffeinspritzung für die Bestimmung der Cetanzahl im hochgenauen Modus die Durchführung einer vorbereitenden Kraftstoffeinspritzung mit einer vorgegebenen Häufigkeit voraus. Aufgrund dieser vorbereitenden Kraftstoffeinspritzung erwärmt Wärme, die durch die Verbrennung des eingespritzten Kraftstoffs erzeugt wird, die Zylinderwandoberfläche ausreichend, auch wenn die Zylinderwandtemperatur unmittelbar vor der vorbereitenden Kraftstoffeinspritzung niedrig ist. Daher werden Unterschiede der Zylinderwandtemperatur, die gegeben sind, wenn die Kraftstoffeinspritzung für die Bestimmung der Cetanzahl durchgeführt wird, begrenzt. Daher wird in der Situation der Erzeugung des Motordrehmoments eine gegebene Differenz aufgrund der Unterschiede der Zylinderwandtemperatur begrenzt, und eine exakte Bestimmung der Cetanzahl des Kraftstoffs wird möglich.
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In dieser Ausführungsform wird die tatsächlich eingespritzte Kraftstoffmenge aus einer Änderung des Kraftstoffdrucks ermittelt, und die ermittelte eingespritzte Kraftstoffmenge wird der Antriebssteuerung der Injektoren 16 zurückgemeldet. Wenn die vorbereitende Kraftstoffeinspritzung unmittelbar vor der Kraftstoffeinspritzung für die Bestimmung der Cetanzahl durchgeführt wird, können Ergebnisse der vorbereitenden Kraftstoffeinspritzung für zurückgemeldet werden, so dass die Genauigkeit der Steuerung der Kraftstoffeinspritzung für die Bestimmung der Cetanzahl erhöht wird. Dadurch wird die Genauigkeit der Bestimmung der Cetanzahl des Kraftstoffs verbessert.
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Gemäß der Motorkraftstoffeigenschaft-Bestimmungsvorrichtung der oben beschriebenen Ausführungsform können die folgenden Wirkungen erhalten werden.
- (1) In dieser Ausführungsform wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit SPD hoch ist und bestimmt wird, dass die Motorlast vor der Schubabschaltung hoch ist, die Drehzahl-Obergrenze NEmax, bei der es sich um den oberen Grenzwert der Motordrehzahl NE zur Implementierung der Kraftstoffeinspritzung für die Bestimmung der Cetanzahl handelt, stärker verkleinert als wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit SPD niedrig ist und bestimmt wird, dass die Motorlast vor der Schubabschaltung niedrig ist. Daher ist es auch zur Zeit einer Schubabschaltung im Anschluss an einen Hochlastbetrieb, bei dem die Zylinderwandtemperatur stark unterschiedlich ist, möglich, Unterschiede der Zylinderwandtemperatur zur Zeit der Kraftstoffeinspritzung für die Bestimmung der Cetanzahl und somit Unterschiede der Dauer des Zündverzugs zu begrenzen, und daher ist es möglich, die Cetanzahl des Kraftstoffs mit verbesserter Genauigkeit zu bestimmen.
- (2) Wenn die Cetanzahl im normalen Modus bestimmt wird, in den geschaltet wird, während das Fahrzeug fährt, wird in dieser Ausführungsform die Drehzahl-Obergrenze NEmax, bei der es sich um den oberen Grenzwert der Motordrehzahl NE zur Implementierung der Kraftstoffeinspritzung für die Bestimmung der Cetanzahl des Kraftstoffs handelt, stärker gesenkt als wenn die Cetanzahl im hochgenauen Modus bestimmt wird, in den während einer Verlangsamung im Anschluss an das Hochjagen des Motors geschaltet wird. Abhängig vom Hochdrehen des Motors steigt die Motordrehzahl NE stark an. zur Zeit der Schubabschaltung während einer Verlangsamung im Anschluss an das Hochdrehen des Motors ist es möglich, die Kraftstoffeinspritzung für die Bestimmung der Cetanzahl bei einer hohen Motordrehzahl zu implementieren, wobei eine ausreichende Zeit vom Beginn der Schubabschaltung bis zur Implementierung der Kraftstoffeinspritzung für eine Bestimmung der Cetanzahl des Kraftstoffs sichergestellt ist. Daher wird die Bestimmung der Cetanzahl des Kraftstoffs nur in einer Situation implementiert, wo die Strömung im Zylinder ausreichend schwächer geworden ist und daher die Bestimmung angemessen durchgeführt werden kann, so dass eine ausreichende Genauigkeit der Bestimmung der Cetanzahl des Kraftstoffs sichergestellt werden kann. Ferner wird während des hochgenauen Modus der Bereich der Motordrehzahl, in dem die Bestimmung implementiert wird, vergrößert, so dass die Bestimmung der Cetanzahl im hochgenauen Modus zuverlässiger durchgeführt werden kann.
- (3) In dieser Ausführungsform werden zur Zeit der Bestimmung der Cetanzahl des Kraftstoffs im hochgenauen Modus, in den während der Verlangsamung im Anschluss an das Hochjagen des Motors geschaltet wird, der Kraftstoffeinspritzung für die Bestimmung Implementierungen einer vorbereitenden Kraftstoffeinspritzung in einer vorgegebenen Häufigkeit vorangestellt. Daher können Unterschiede der Zylinderwandtemperatur zur Zeit der Kraftstoffeinspritzung für die Bestimmung der Cetanzahl des Kraftstoffs begrenzt werden. Da ferner die Ergebnisse der Erfassung einer Änderung des Kraftstoffdrucks in den Injektoren 16 zur Zeit einer unmittelbar vorangehenden vorbereitenden Kraftstoffeinspritzung in die Antriebssteuerung der Injektoren 16 zurückgemeldet werden, kann die Kraftstoffeinspritzung für die Bestimmung der Cetanzahl des Kraftstoffs mit großer Genauigkeit durchgeführt werden. Daher kann gemäß dieser Ausführungsform die Genauigkeit der Bestimmung der Cetanzahl im hochgenauen Modus verbessert werden.
- (4) Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit SPD hoch ist und bestimmt wird, dass die Motorlast vor der Schubabschaltung hoch ist, wird in dieser Ausführungsform der obere Grenzwert der Ansauglufttemperatur zur Implementierung der Kraftstoffeinspritzung für die Bestimmung der Cetanzahl verkleinert. Wenn die Ansauglufttemperatur dagegen höher ist, sind die Unterschiede der Gastemperatur im Zylinder tendenziell höher, und die Unterschiede der Dauer des Zündverzugs werden größer, so dass die Genauigkeit der Bestimmung der Cetanzahl leichter abnehmen kann. Daher ist es möglich, eine Implementierung der Bestimmung der Cetanzahl des Kraftstoffs in einer Situation, wo die Gewährleistung einer Bestimmungsgenauigkeit schwierig ist, zu vermeiden und die Cetanzahl des Kraftstoffs mit verbesserter Genauigkeit zu bestimmen.
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Die obige Ausführungsform kann auch mit den folgenden Modifikationen ausgeführt werden. In dem Dieselmotor, auf den Ausführungsform angewendet wird, wird die tatsächlich eingespritzte Kraftstoffmenge aus einer Änderung des Kraftstoffdrucks in einem Injektor 16, der vom Kraftstoffdrucksensor 17 erfasst wird, ermittelt, und die ermittelte tatsächlich eingespritzte Kraftstoffmenge wird in die Antriebssteuerung der Injektoren zurückgemeldet. Die Bestimmung der Cetanzahl (der Zündwilligkeit des Kraftstoffs) in der vorangehenden Ausführungsform kann auf die gleiche Weise auf einen Dieselmotor angewendet werden, der die oben beschriebene Rückmeldung nicht durchführt.
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In der vorangehenden Ausführungsform wird die vorbereitende Kraftstoffeinspritzung mit einer vorgegebenen Häufigkeit vor der Kraftstoffeinspritzung für die Bestimmung der Cetanzahl des Kraftstoffs im hochgenauen Modus durchgeführt, die während einer Verlangsamung im Anschluss an das Hochdrehen des Motors durchgeführt wird. Jedoch kann die vorbereitende Kraftstoffeinspritzung weggelassen werden.
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Obwohl in der vorangehenden Ausführungsform die Bestimmung der Cetanzahl des Kraftstoffs im hochgenauen Modus während einer Verlangsamung im Anschluss an das Hochdrehen des Motors durchgeführt wird, ist es auch zulässig, die Bestimmung der Cetanzahl des Kraftstoffs im hochgenauen Modus wegzulassen und nur die Bestimmung der Cetanzahl im normalen Modus durchzuführen, die zur Zeit einer Schubabschaltung durchgeführt wird, während das Fahrzeug fährt. Wenn die Drehzahl-Obergrenze NEmax bei einer hohen Fahrzeuggeschwindigkeit stärker gesenkt wird als bei einer niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeit, können auch in diesem Fall Unterschiede der Dauer des Zündverzugs begrenzt werden, und die Cetanzahl des Kraftstoffs kann mit verbesserter Genauigkeit bestimmt werden.
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In der vorangehenden Ausführungsform wird die Fahrzeuggeschwindigkeit SPD als Indexwert für die Motorlast vor dem Beginn der Schubabschaltung verwendet, und die Drehzahl-Obergrenze NEmax und die Ansauglufttemperatur-Obergrenze THAmax werden auf Basis der Fahrzeuggeschwindigkeit SPD festgesetzt. Es ist auch möglich, andere Parameter als die Fahrzeuggeschwindigkeit SPD als diesen Indexwert zu verwenden, beispielsweise die Ansaugluftmenge vor dem Beginn der Schubabschaltung, die eingespritzte Kraftstoffmenge vor dem Beginn der Schubabschaltung usw. Das heißt, wenn die Ansaugluftmenge oder die eingespritzte Kraftstoffmenge vor dem Beginn der Schubabschaltung groß ist, dann kann bestimmt werden, dass die Motorlast vor dem Beginn der Schubabschaltung hoch ist, und wenn die Ansaugluftmenge oder die eingespritzte Kraftstoffmenge vor dem Beginn der Schubabschaltung klein ist, dann kann bestimmt werden, dass die Motorlast vor dem Beginn der Schubabschaltung niedrig ist. Die Ansaugluftmenge und die eingespritzte Kraftstoffmenge vor dem Beginn der Schubabschaltung und dergleichen können als Indexwerte der Motorlast vor dem Beginn der Schubabschaltung verwendet werden, ähnlich wie die Fahrzeuggeschwindigkeit SPD, es können Wirkungen erhalten werden, die den Wirkungen (1) bis (4) gleich sind.
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Obwohl die Höhe des Motordrehmoments, das durch Verbrennen des Kraftstoffs erzeugt wird, in der Ausführungsform aus dem Umfang der Änderung der Motordrehzahl ermittelt wird, kann die Höhe des Motordrehmoments, das durch Verbrennung des Kraftstoffs erzeugt wird, auch aus anderen Parametern ermittelt werden, beispielsweise dem Umfang der Zunahme des Drucks im Zylinder, der mit der Verbrennung im Zusammenhang steht oder dergleichen.
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Obwohl in der vorangehenden Ausführungsform der Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung für die Bestimmung der Cetanzahl des Kraftstoffs gemäß dem Ansaugluftdruck angepasst wird, kann die Anpassung des Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung weggelassen werden, wenn angenommen werden kann, dass der Ansaugluftdruck zur Zeit der Erfassung der Cetanzahl im Wesentlichen konstant ist oder wenn die Änderungen des erzeugten Drehmoments, die durch Unterschiede im Ansaugluftdruck bewirkt werden, ausreichend klein sind.
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Obwohl in der vorangehenden Ausführungsform der Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung für die Bestimmung der Cetanzahl des Kraftstoffs gemäß der Zylinderwandtemperatur angepasst wird, kann die Anpassung des Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung weggelassen werden, wenn angenommen werden kann, dass die Zylinderwandtemperatur zur Zeit der Erfassung der Cetanzahl im Wesentlichen konstant ist oder wenn die Änderungen des erzeugten Drehmoments, die durch Unterschiede der Zylinderwandtemperatur bewirkt werden, ausreichend klein sind.
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Obwohl in der vorangehenden Ausführungsform der Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung für die Bestimmung der Cetanzahl des Kraftstoffs gemäß der Motordrehzahl angepasst wird, kann die Anpassung des Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung weggelassen werden, wenn angenommen werden kann, dass die Motordrehzahl zur Zeit der Erfassung der Cetanzahl im Wesentlichen konstant ist oder wenn die Änderungen des erzeugten Drehmoments, die durch Unterschiede der Motordrehzahl bewirkt werden, ausreichend klein sind.
