DE112015007168B4

DE112015007168B4 - Verbrennungs-stabilisierungsvorrichtung für einen verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE112015007168B4
Application number: DE112015007168.7T
Authority: DE
Inventors: Takahiro Inoue; Taichiro Tamida; Takashi Hashimoto; Noboru Wada; Akira Nakagawa; Tomokazu Sakashita; Tetsuya Honda
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2015-12-03
Filing date: 2015-12-03
Publication date: 2021-06-10
Anticipated expiration: 2035-12-04
Also published as: CN108291490B; DE112015007168T5; US10436127B2; CN108291490A; JP6388731B2; US20190078520A1; WO2017094164A1; JPWO2017094164A1

Abstract

Verbrennungs-Stabilisierungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor (1), die Folgendes aufweist:- eine Energiezuführungseinrichtung (4), die dazu ausgebildet ist, Energie zuzuführen;- eine Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit (5), die dazu ausgebildet ist, einen Verbrennungsförderer mittels der von der Energiezuführungseinrichtung (4) zugeführte Energie zu erzeugen und den Verbrennungsförderer einer Brennkammer (2) eines Verbrennungsmotors (1) zuzuführen, wobei die Erzeugungsmenge des Verbrennungsförderers mit dem Ansteigen der zugeführten Energie ansteigt;- eine Motorausgangsleistungs-Befehlseinheit (7), die dazu ausgebildet ist, einen Motorausgangsleistungs-Befehl zum Steuern der Motorausgangsleistung des Verbrennungsmotors (1) auszugeben; und- eine elektronische Steuereinheit (6), die dazu ausgebildet ist, die Energiezuführungseinrichtung (4) zu steuern, wobei die elektronische Steuereinheit (6) Folgendes aufweist:- eine Motorausgangsleistungs-Anstiegsraten-Berechnungseinheit (62), die dazu ausgebildet ist, einen Änderungswert pro Zeiteinheit des Motorausgangsleistungs-Befehls, der von der Motorausgangsleistungs-Befehlseinheit (7) ausgegeben wird, als Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate zu berechnen;- eine Energiezuführungs-Steuereinheit (61), die dazu ausgebildet ist, die Energiezuführungseinrichtung (4) derart zu steuern, dass Energie zugeführt wird, die der Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate entspricht, die von der Motorausgangsleistungs-Anstiegsraten-Berechnungseinheit (62) berechnet wird, so dass die Erzeugungsmenge des Verbrennungsförderers angepasst wird;- eine Verzögerungszeitdauer-Berechnungseinheit (64), die dazu ausgebildet ist, eine Luftmenge, die in einem Einlasspfad (3) von der Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit (5) zu der Brennkammer (2) vorliegt, durch eine Luftmenge zu dividieren, die in einem Zyklus eines Verbrennungszyklus verwendet wird, so dass eine Verzögerungsperiode berechnet wird, bis der Verbrennungsförderer, der von der Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit (5) erzeugt worden ist, der Brennkammer (2) zugeführt wird; und- eine Energiezuführungszeitpunkt-Berechnungseinheit (65), die dazu ausgebildet ist, eine Energiezuführungszeitpunkt zu berechnen, bei dem die Energiezufuhr gestartet werden soll, und zwar basierend auf der Verzögerungsperiode, die von der Verzögerungszeitdauer-Berechnungseinheit (64) berechnet wird, und der Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate, die von der Motorausgangsleistungs-Anstiegsraten-Berechnungseinheit (62) berechnet wird, und zwar derart, dass ein Zeitpunkt, bei dem ein Ansteigen in der Motorausgangsleistung beginnt, und ein Zeitpunkt, bei dem der Verbrennungsförderer, der von der Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit (5) erzeugt worden ist, der Brennkammer (2) zugeführt wird, miteinander übereinstimmen, und wobei die Energiezuführungs-Steuereinheit (61) dazu ausgebildet ist, die Energiezuführungseinrichtung (4) derart zu steuern, dass Energie zum Energiezuführungszeitpunkt zugeführt wird, der von der Energiezuführungszeitpunkt-Berechnungseinheit (65) berechnet wird.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbrennungs-Stabilisierungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, die dazu ausgebildet ist, einer Brennkammer einen Verbrennungsförderer zum Fördern der Verbrennung zuzuführen, so dass die Verbrennung stabilisiert wird.
Stand der Technik
Es gibt bereits Verfahren zum Zuführen von Ozon zu einer Brennkammer, so dass die Verbrennung bei einem herkömmlichen Verbrennungsmotor stabilisiert wird (beispielsweise in der Patentliteratur 1).
Die JP 2002-310014 A betrifft einen herkömmlichen Ozongenerator, bei dem die dem Ozongenerator zugeführte Luft durch eine Eingangsheizung erwärmt wird, wenn die Außenlufttemperatur niedrig ist, durch einen Turbolader mit Druck beaufschlagt wird, wenn der atmosphärische Druck niedrig ist, und durch einen Entfeuchter entfeuchtet wird, wenn die Luftfeuchtigkeit höher ist, und die Öffnung eines Luftmengen-Steuerventils derart gesteuert wird, um die Luftzufuhrmenge zum Ozongenerator zu erhöhen, wenn die Durchflussrate der Ansaugluft niedrig ist.
Stand der Technik
Patentliteratur
Patentliteratur 1: JP 2002 - 276404 A
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Bei einem herkömmlichen Verbrennungsmotor ist es möglich, dass die Verbrennung nicht nur vorübergehend unstabil wird, wenn die Last niedrig ist, sondern auch dann, wenn die Last ansteigt. In dem in der Patentliteratur 1 beschriebenen Stand der Technik wird eine Steuerung derart durchgeführt, dass die Menge an Ozon verringert wird, die der Brennkammer zugeführt werden soll, wenn die Last des Verbrennungsmotors ansteigt.
Allerdings besteht bei diesem Steuerverfahren ein Problem dahingehend, dass weitere momentane Instabilitäten der Verbrennung hervorgerufen werden, wenn die Last des Verbrennungsmotors ansteigt. Außerdem besteht, selbst wenn eine Funktion zum Detektieren eines Verbrennungszustands des Verbrennungsmotors und Einstellen der der Brennkammer zuzuführenden Menge an Ozon gemäß dem Detektionsergebnis vorliegt, ein Problem dahingehend, dass zum Zeitpunkt der vorübergehenden Instabilität der Verbrennung eine Antwort nicht schnell genug erfolgt.
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts des oben beschriebenen Problems konzipiert. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Verbrennungs-Stabilisierungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor anzugeben, die dazu ausgebildet sind, eine vorübergehende Instabilität der Verbrennung zu unterdrücken, die durch das Ansteigen der Last eines Verbrennungsmotors verursacht wird.
Lösung des Problems
Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch eine Verbrennungs-Stabilisierungsvorrichtung gemäß dem Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Verbrennungs-Stabilisierungsvorrichtung sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 7 angegeben.
Vorteilhafte Wirkung der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Änderungswert pro Zeiteinheit des Motorausgangsleistungs-Befehls zum Steuern der Motorausgangsleistung des Verbrennungsmotors als Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate berechnet, und die Energiezuführungseinrichtung wird derart gesteuert, dass die Energie zugeführt wird, die der Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate entspricht, so dass die Erzeugungsmenge des Verbrennungsförderers von der Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit eingestellt wird.
Mit einer derartigen Konfiguration ist es möglich, eine Verbrennungs-Stabilisierungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor anzugeben, die dazu fähig sind, eine vorübergehende Instabilität der Verbrennung zu unterdrücken, die aus einem Lastanstieg des Verbrennungsmotors resultiert.
Figurenliste
In den Zeichnungen zeigen:

1 eine schematische Darstellung zum Darstellen eines Beispiels einer Verbrennungs-Stabilisierungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß einem ersten Grundaspekt, der wesentlich zum Verständnis der vorliegenden Erfindung ist;
2 ein Schaltdiagramm zum Darstellen eines Beispiels einer Konfiguration einer Energiezuführungseinrichtung gemäß dem ersten Grundaspekt;
3 eine Konfigurationsdarstellung zum Darstellen eines Beispiels einer Konfiguration einer Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit gemäß dem ersten Grundaspekt;
4 eine Konfigurationsdarstellung zum Darstellen eines weiteren Beispiels der Konfiguration der Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit gemäß dem ersten Grundaspekt;
5 ein Blockdiagramm zum Darstellen eines Beispiels der Verbrennungs-Stabilisierungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß dem ersten Grundaspekt;
6 ein Ablaufdiagramm zum Darstellen eines ersten Beispiels einer Relation zwischen einem Motorausgangsleistungs-Befehl, einer Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate und zugeführter Energie gemäß dem ersten Grundaspekt;
7 ein Ablaufdiagramm zum Darstellen eines zweiten Beispiels der Relation zwischen dem Motorausgangsleistungs-Befehl, der Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate und der zugeführten Energie gemäß dem ersten Grundaspekt;
8 ein Ablaufdiagramm zum Darstellen eines dritten Beispiels der Relation zwischen dem Motorausgangsleistungs-Befehl, der Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate und der zugeführten Energie gemäß dem ersten Grundaspekt;
9 ein Ablaufdiagramm zum Darstellen eines vierten Beispiels der Relation zwischen dem Motorausgangsleistungs-Befehl, der Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate und der zugeführten Energie gemäß dem ersten Grundaspekt;
10 ein Ablaufdiagramm zum Darstellen eines fünften Beispiels der Relation zwischen dem Motorausgangsleistungs-Befehl, der Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate und der zugeführten Energie gemäß dem ersten Grundaspekt;
11 eine schematische Darstellung zum Darstellen eines Beispiels einer Verbrennungs-Stabilisierungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß einem zweiten Grundaspekt der vorliegenden Erfindung;
12 ein Blockdiagramm zum Darstellen eines Beispiels der Verbrennungs-Stabilisierungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß dem zweiten Grundaspekt;
13 eine schematische Darstellung zum Darstellen eines Beispiels eines Kennfeldes, das die Motordrehzahl und einen Energie-Korrekturkoeffizient einander zuordnet, und zwar gemäß dem zweiten Grundaspekt.
14 eine schematische Darstellung zum Darstellen eines Beispiels eines Kennfeldes, das eine Motorlast und einen Energie-Korrekturkoeffizienten einander zuordnet, und zwar gemäß dem zweiten Grundaspekt;
15 eine schematische Darstellung zum Darstellen eines Beispiels einer Kennfeldes, das eine Einlass-Temperatur und einen Energie-Korrekturkoeffizienten einander zuordnet, und zwar gemäß dem zweiten Grundaspekt;
16 eine schematische Darstellung zum Darstellen eines Beispiels eines Kennfeldes, das eine Einlassluft-Feuchtigkeit und einen Energie-Korrekturkoeffizienten einander zuordnet, und zwar gemäß dem zweiten Grundaspekt;
17 eine schematische Darstellung zum Darstellen eines Beispiels eines Kennfeldes, das einen Einlassluft-Druck und einen Energie-Korrekturkoeffizienten einander zuordnet, und zwar gemäß dem zweiten Grundaspekt;
18 eine schematische Darstellung zum Darstellen eines Beispiels einer Kennfeldes, das eine Erzeugungseinheits-Temperatur und einen Energie-Korrekturkoeffizienten einander zuordnet, und zwar gemäß dem zweiten Grundaspekt;
19 eine schematische Darstellung zum Darstellen des Energie-Korrekturkoeffizienten, der gemäß der in 15 gezeigten Kennfeldes berechnet wird;
20 ein Blockdiagramm zum Darstellen eines Beispiels einer Verbrennungs-Stabilisierungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
21 ein Ablaufdiagramm zum Darstellen eines Beispiels eines Energiezuführungszeitpunktes, der von einer Energiezuführungszeitpunkt-Berechnungseinheit gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung berechnet wird; und
22 eine schematische Darstellung zum Darstellen eines Beispiels der Verbrennungs-Stabilisierungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Beschreibung von zum Verständnis der Erfindung wesentlichen Grundaspekten und Ausführungsformen
Im Folgenden werden eine Verbrennungs-Stabilisierungsvorrichtung und ein Verbrennungs-Stabilisierungsverfahren für einen Verbrennungsmotor gemäß exemplarischer Grundaspekte und Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben. Bei der Darstellung der Zeichnungen sind gleiche Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen versehen und eine sich wiederholende Beschreibung hiervon wird weggelassen.
Erster, für das Verständnis der Erfindung wesentlicher Grundaspekt
1 ist eine schematische Darstellung zum Darstellen eines Beispiels einer Verbrennungs-Stabilisierungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß einem ersten Grundaspekt. In 1 wird Folgendes dargestellt: ein Verbrennungsmotor 1, bei dem die Verbrennungs-Stabilisierungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor (im Folgenden oft verkürzt als Verbrennungs-Stabilisierungsvorrichtung bezeichnet) verwendet wird, eine Brennkammer 2 und einen Einlasspfad 3 des Verbrennungsmotors 1, und eine Einlassluftmengen-Einstellungseinheit 8, die in dem Einlasspfad 3 angeordnet ist.
Bei dem ersten Grundaspekt ist die Verbrennungs-Stabilisierungsvorrichtung dazu ausgebildet, einen Verbrennungsförderer zum Fördern der Verbrennung der Brennkammer 2 des Verbrennungsmotors 1 zuzuführen, um so die Verbrennung zu stabilisieren. Außerdem wird der Verbrennungsförderer durch Entladung erzeugt, die durch das Anlegen einer Wechselspannung zwischen den Elektroden einer Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit 5 erzeugt wird, die später beschrieben wird.
In 1 weist die Verbrennungs-Stabilisierungsvorrichtung Folgendes auf: eine Energiezuführungseinrichtung 4, die Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit 5, eine elektronische Steuereinheit 6, und eine Motorausgangsleistungs-Befehlseinheit 7. Die elektronische Steuereinheit 6 weist eine Energiezuführungs-Steuereinheit 61, eine Motorausgangsleistungs-Anstiegsraten-Berechnungseinheit 62 und eine Einlassluftmengen-Steuereinheit 63 auf. Die elektronische Steuereinheit 6 ist durch eine CPU implementiert, die dazu ausgebildet ist, ein Programm auszuführen, das in einem Speicher gespeichert ist, und durch eine Verarbeitungsschaltung implementiert, wie beispielsweise einer System-LSI.
Die Energiezuführungseinrichtung 4 hat die Funktion, eine Gleichspannung in eine höhere Wechselspannung umzuwandeln. Außerdem führt sie Energie zu, die gemäß einem Elektrische-Energie-Befehl erzeugt wird, der der Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit 5 von der Energiezuführungs-Steuereinheit 61 eingegeben wird. Insbesondere ist die Energiezuführungseinrichtung 4 dazu ausgebildet, irgendeine Energie, die gleich der oder geringer ist als das maximale Ausgangssignal der Energiezuführungseinrichtung 4 selbst zu der Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit 5 zuzuführen, und zwar gemäß einer Steuersignal-Eingabe von der Energiezuführungs-Steuereinheit 61. Außerdem wird ferner der Zeitpunkt zum Zuführen der Energie von der Energiezuführungseinrichtung 4 zu der Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit 5 gemäß einer Steuersignal-Eingabe von der Energiezuführungs-Steuereinheit 61 gesteuert.
Die Energie, die mittels der Energiezuführungseinrichtung 4 zugeführt wird, und zwar genauer die Wechselspannung, muss nur geeignet sein, die Entladung zu erzeugen, wenn die Wechselspannung zwischen den Elektroden der Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit 5 angelegt wird. Folglich ist die Wechselspannung nicht auf eine Sinuswelle limitiert und kann auch eine rechteckige Welle sein.
Bezugnehmend auf 2 wird im Folgenden eine Beschreibung eines spezifischen Konfigurationsbeispiels der Energiezuführungseinrichtung 4 angegeben. 2 ist ein Schaltdiagramm zum Darstellen des Beispiels der Konfiguration der Energiezuführungseinrichtung 4 gemäß dem ersten Grundaspekt.
Die Energiezuführungseinrichtung 4 in 2 weist Folgendes auf: eine Gleichspannungsversorgung 41, einen DC/DC-Wandler 42, Umschalteinrichtungen 43, einen Aufwärtstransformator 44 und eine Resonanzspule 45.
Die Gleichspannungsversorgung 41 gibt an den DC/DC-Wandler 42 eine Gleichspannung aus. Als Gleichspannungsversorgung 41 kann beispielsweise eine Hauptbatterie für ein Motorfahrzeug verwendet werden, die dazu fähig ist, eine Gleichspannung von 12 Volt zu liefern.
Der DC/DC-Wandler 42 setzt die Gleichspannung hoch, die durch die Gleichspannungsversorgung 41 ausgegeben wird, und zwar beispielsweise auf eine Spannung, die zweifach oder mehrfach so hoch und vierzigfach oder geringer ist als die Gleichspannung und gibt die Gleichspannung aus, nachdem sie hochgesetzt worden ist. Nachdem die Gleichspannung hochgesetzt worden ist, wird sie durch einen Wechselrichter in Wechselspannung konvertiert, wobei der Wechselrichter als Vollbrückenschaltung ausgebildet ist, die aus den vier Umschalteinrichtungen 43 gebildet ist, die als zwei Reihen-/zwei Parallel-Verbindungen ausgebildet sind. Die Umschalteinrichtungen 43 werden gemäß dem Steuersignal eingeschaltet und ausgeschaltet, das von der Energiezuführungs-Steuereinheit 61 ausgegeben wird. Als Resultat dieser Umschaltsteuerung kann Wechselspannung erzeugt werden.
In 2 wird das Umwandeln von Gleichspannung in Wechselspannung mittels der Vollbrückenschaltung durchgeführt, allerdings kann die Umwandlung auch mittels einer Halbbrückenschaltung durchgeführt werden. Wenn eine Halbbrückenschaltung verwendet wird, so wird eine Anzahl von zwei Umschalteinrichtungen 43 benötigt. Allerdings wird eine Spannung, die doppelt so hoch ist wie die Spannung der Vollbrückenschaltung, an die Umschalteinrichtungen 43 angelegt, und folglich müssen Umschalteinrichtungen 43 ausgewählt werden, die eine höhere Stehspannung aufweisen.
Außerdem wird bei einer Konfiguration, bei der die Gleichspannung der Gleichspannungsversorgung 41 nicht durch den DC/DC-Wandler 42 hochgesetzt wird und die Gleichspannung der Gleichspannungsversorgung 41 direkt durch die Umschalteinrichtungen 43 in Wechselspannung umgewandelt wird, der DC/DC-Wandler 42 nicht benötigt.
Die Primärseite des Aufwärtstransformators 44 ist so verbunden, dass er zwischen die zwei Reihen-Verbindungen der vier Umschalteinrichtungen 43 geschaltet ist, die als zwei Reihen-/zwei Parallel-Verbindungen ausgebildet sind. Ein hochspannungsseitiger Anschluss auf einer Sekundärseite des Aufwärtstransformators 44 ist mit der Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit 5 über die Resonanzspule 45 verbunden, wohingegen ein niederspannungsseitiger Anschluss auf der Sekundärseite geerdet ist.
Das Windungsverhältnis des Aufwärtstransformators 44 ist innerhalb eines Bereichs von beispielsweise zwei oder mehr und zwanzig oder weniger vorgegeben, und zwar gemäß einem benötigten Hochsetz-Verhältnis. Auf diese Weise wird eine hohe Spannung zwischen den Elektroden der Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit 5 angelegt, die sowohl durch Hochsetzen mit dem Aufwärtstransformator 44 als auch durch Hochsetzen mit Resonanz erzeugt wird.
Bei dem ersten Grundaspekt wird der Aufwärtstransformator 44 nicht notwendigerweise benötigt, und der Aufwärtstransformator 44 muss nicht vorgesehen sein. In diesem Fall ist erforderlich, dass die hohe Spannung, die zwischen den Elektroden der Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit 5 angelegt wird, nicht sowohl durch Hochsetzen mit dem Aufwärtstransformator 44 als auch durch Hochsetzen mit Resonanz, sondern lediglich durch Hochsetzen mit Resonanz erzeugt wird.
Die Energiezuführungs-Steuereinheit 61 gibt den Umschalteinrichtungen 43 ein Steuersignal aus, das eine Wiederholungsfrequenz von 1 Hz oder höher aufweist. Die Energiezuführungseinrichtung 4 wiederholt den Vorgang des Anlegens der Spannung zwischen den Elektroden der Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit 5 und den Vorgang des Nicht-Anlegens der Spannung zwischen den Elektroden, und zwar gemäß dem Steuersignal, das von der Energiezuführungs-Steuereinheit 61 eingegeben wird.
Außerdem kann die Energie, die der Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit 5 von der Energiezuführungseinrichtung 4 zugeführt wird, eingestellt werden, und zwar durch das Verhältnis zwischen einem Zeitraum, in dem Spannung zwischen den Elektroden angelegt wird, und einem Zeitraum, in dem Spannung nicht angelegt wird. Die Wiederholungsfrequenz des Steuersignals kann mit der Rotation des Verbrennungsmotors 1 synchronisiert werden. In diesem Fall kann die Frequenz mit der Motordrehzahl in Übereinstimmung gebracht werden, und die Steuerung wird somit vereinfacht.
In dem Zeitraum, in dem die Spannung zwischen den Elektroden der Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit 5 angelegt wird, wird angenommen, dass die Energie, die der Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit 5 zugeführt wird, pro Zeiteinheit konstant ist. Tatsächlich ist die zugeführte Energie allerdings nicht vollständig konstant und steigt leicht an oder fällt leicht ab, und zwar abhängig von der Entladungsumgebung der Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit 5 und der Temperatur der Energiezuführungseinrichtung 4.
Somit kann ein Kondensator an der Niederspannungsseite der Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit 5 angeordnet werden, um die Energie immer zu detektieren, und zwar durch das Erzeugen einer Lissajous-Wellenform von der Spannung, die zwischen den Elektroden angelegt wird, und einer Spannung des Kondensators. Außerdem kann die Wiederholungsfrequenz gemäß dem Detektionsergebnis derart eingestellt werden, dass die Energie konstant gehalten wird.
Die Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit 5 erzeugt durch die Energie, die von der Energiezuführungseinrichtung 4 zugeführt wird, eine Entladung zwischen den Elektroden, um so den Verbrennungsförderer zu erzeugen. Außerdem führt sie den Verbrennungsförderer der Brennkammer 2 des Verbrennungsmotors zu. Außerdem steigt die Erzeugungsmenge des Verbrennungsförderers, wenn die Energie ansteigt, die der Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit 5 zugeführt wird.
Bezugnehmend auf 3 und 4 wird im Folgenden eine Beschreibung eines spezifischen Ausführungsbeispiels der Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit 5 angegeben.
3 ist eine schematische Darstellung zum Darstellen eines Beispiels der Konfiguration der Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit 5 gemäß dem ersten Grundaspekt. In 3 weist die Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit 5 Folgendes auf: eine erste Elektrode 51, eine zweite Elektrode 52 und einen dielektrischen Körper 53.
Die erste Elektrode 51 ist derart angeordnet, dass sie der zweiten Elektrode 52 mit einer Lücke gegenüberliegt. Außerdem ist mindestens ein dielektrischer Körper 53 zwischen der ersten Elektrode 51 und der zweiten Elektrode 52 angeordnet.
Ein Hochspannungsanschluss der Energiezuführungseinrichtung 4 ist mit der ersten Elektrode 51 verbunden und ein Niederspannungsanschluss der Energiezuführungseinrichtung 4 ist mit der zweiten Elektrode 52 verbunden. Wenn eine Spannung zwischen den Elektroden der Energiezuführungseinrichtung 4 angelegt wird, so wird eine dielektrische Barrierenentladung in dem Spalt zwischen der ersten Elektrode 51 und der zweiten Elektrode 52 über den dielektrischen Körper 53 erzeugt. Wenn eine solche Barrierenentladung erzeugt wird, dann werden Sauerstoffmoleküle und Wassermoleküle in der Luft zersetzt, und mindestens eine der folgenden Komponenten wird als Verbrennungsförderer erzeugt, um die Verbrennung zu fördern: Ozon, OH-Radikale, oder O-Radikale.
4 ist eine schematische Darstellung zum Darstellen eines weiteren Beispiels der Konfiguration der Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit 5 gemäß dem ersten Grundaspekt. In 4 weist die Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit 5 Folgendes auf: die erste Elektrode 51, die zweite Elektrode 52 und den dielektrischen Körper 53.
Die erste Elektrode 51 ist derart angeordnet, dass sie der zweiten Elektrode 52 gegenüberliegt. Außerdem ist der dielektrische Körper 53, der zwischen der ersten Elektrode 51 und der zweiten Elektrode 52 angeordnet ist, mit sowohl der ersten Elektrode 51 als auch der zweiten Elektrode 52 in Kontakt. Mit dieser Konfiguration kann eine Entladung entlang einer Oberfläche des dielektrischen Körpers 53 erzeugt werden, und der Verbrennungsförderer kann wie in dem oben beschriebenen Beispiel erzeugt werden.
Wenn die Konfiguration, die in 3 dargestellt ist, und die Konfiguration, die in 4 dargestellt ist, miteinander verglichen werden, besitzt die in 3 dargestellte Konfiguration einen Vorteil dahingehend, dass die Erzeugungseffizienz des Verbrennungsförderers höher ist, wohingegen die in 4 dargestellte Konfiguration einen Vorteil dahingehend besitzt, dass die angelegte Spannung niedriger ist, die benötigt wird, um die Entladung zu erzeugen.
Die Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit 5 ist in dem Einlasspfad 3 des Verbrennungsmotors 4 angeordnet. Wenn die Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit 5 in dem Einlasspfad 3 angeordnet ist, kann die Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit 5 auf einer Brennkammerseite oder einer Atmosphärenseite angeordnet werden, und zwar bezogen auf die Einlassluftmengen-Einstelleinheit 8, die dazu ausgebildet ist, die Einlassluftmenge des Verbrennungsmotors 1 einzustellen.
Wenn die Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit 5 bezogen auf die Einlassluftmengen-Einstelleinheit 8 auf der Brennkammerseite angeordnet ist, kann der Abstand von einer Position, an der der Verbrennungsförderer erzeugt wird, zu der Brennkammer 2 verkürzt werden, und der Verbrennungsförderer kann der Brennkammer 2 somit unmittelbar nach der Erzeugung zugeführt werden. Wenn der Abstand von der Position, an der der Verbrennungsförderer erzeugt wird, zu der Brennkammer 2 hoch ist, kann sich ein Teil des erzeugten Verbrennungsförderers zersetzen und der Abstand muss folglich geeignet vorgegeben werden.
Außerdem kann der Zeitraum von der Erzeugung des Verbrennungsförderers bis zu dessen Zuführung zu der Brennkammer 2 dadurch weiter herabgesetzt werden, dass die Entladung in der Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit 5 gleichzeitig mit einem Einlasszeitpunkt des Verbrennungsmotors 1 erzeugt wird.
Die Umgebung, in der die Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit 5 installiert wird, ist eine Umgebung unter einem Druck vom Atmosphärendruck oder niedriger, und weist somit einen Vorteil dahingehend auf, dass die Spannung niedriger ist, die benötigt wird, um die Entladung zu erzeugen. Außerdem kann die Druckpulsation aufgrund des Lufteinlasses verwendet werden, um den Entladungszeitpunkt bei der Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit 5 einzustellen.
Wenn die Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit 5 allerdings bezogen auf die Einlassluftmengen-Einstelleinheit 8 auf der Atmosphärenseite angeordnet ist, kann die Entladung in einer stabilen Druckumgebung erzeugt werden. Außerdem kann der Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit 5 selbst dann zuverlässig Energie zugeführt werden, wenn die Energie, die von der Energiezuführungseinrichtung 4 zugeführt wird, aufgrund der Schwankung des Umgebungsdrucks zum Zeitpunkt der Erzeugung der Entladung in der Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit 5 schwankt.
Die Motorausgangsleistungs-Befehlseinheit 7 ist ausgebildet, um einen Motorausgangsleistungs-Befehl zum Steuern der Motorausgangsleistung des Verbrennungsmotors 1 auszugeben. Die Motorausgangsleistung wird durch das Produkt der Motorlast und der Motordrehzahl dargestellt. Folglich bedeutet ein Ansteigen bei der Motorausgangsleistung ein Ansteigen bei dem Produkt der Motorlast und der Motordrehzahl. Der Motorausgangsleistungs-Befehl, der von der Motorausgangsleistungs-Befehlseinheit 7 ausgegeben wird, wird in die Motorausgangsleistungs-Anstiegsraten-Berechnungseinheit 62 und die Einlassluftmengen-Steuereinheit 63 eingegeben.
Als spezifisches Konfigurationsbeispiel der Motorausgangsleistungs-Befehlseinheit 7 entspricht ein Beschleunigungspedal der Motorausgangsleistungs-Befehlseinheit 7, wenn der Verbrennungsmotor 1 in einem Vierrad-Motorfahrzeug angebracht ist. Außerdem entspricht ein Gasgriff der Motorausgangsleistungs-Befehlseinheit 7, wenn der Verbrennungsmotor 1 bei einem zweirädrigen Motorfahrzeug angebracht ist.
Die Einlassluftmengen-Steuereinheit 63 gibt der Einlassluftmengen-Einstelleinheit 8 einen Einlassluftmengen-Befehl zum Einstellen der Einlassluftmenge aus, und zwar gemäß dem Motorausgangsleistungs-Befehl, der von der Motorausgangsleistungs-Befehlseinheit 7 ausgegeben wird. Die Einlassluftmengen-Einstelleinheit 8 stellt die Einlassluftmenge gemäß dem Einlassluftmengen-Befehl ein.
Wenn die Einlassluftmengen-Einstelleinheit 8 beispielsweise aus einem Einlassventil aufgebaut ist, gibt die Einlassluftmengen-Steuereinheit 63 insbesondere einen Einlassluftmengen-Befehl aus, um den Öffnungsgrad des Einlassventils zu steuern. In diesem Fall stellt die Einlassluftmengen-Einstelleinheit 8 die Einlassluftmenge durch den Öffnungsgrad des Einlassventils ein, der gemäß dem Einlassluftmengen-Befehl gesteuert wird.
Bei einem normalen Motorfahrzeug wird die Kraftstoffmenge, die in die Brennkraftmaschine 2 eingespritzt werden soll, gemäß der Einlassluftmenge bestimmt. Wenn die Verbrennung bei einem Verbrennungsmotor 1 stabil ist, steigt folglich die Motorausgangsleistung, wenn die Einlassluftmenge ansteigt. Mit anderen Worte, es kann bei dem ersten Grundaspekt die Verbrennung durch die Verbrennungs-Stabilisierungsvorrichtung stabilisiert werden. Als Resultat kann die Motorausgangsleistung zuverlässig ansteigen, wenn die Einlassluftmenge ansteigt.
Die Motorausgangsleistungs-Anstiegsraten-Berechnungseinheit 62 berechnet einen Änderungswert pro Zeiteinheit des Motorausgangsleistungs-Befehls, der von der Motorausgangsleistungs-Befehlseinheit 7 ausgegeben wird, als Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate. Insbesondere berechnet die Motorausgangsleistungs-Anstiegsraten-Berechnungseinheit 62 eine zeitliche Ableitung des Motorausgangsleistungs-Befehls, der von der Motorausgangsleistungs-Befehlseinheit 7 ausgegeben wird, und gibt das Berechnungsergebnis als Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate vor.
Bei der dem ersten Grundaspekt wird angenommen, dass die Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate, die durch die Motorausgangsleistungs-Anstiegsraten-Berechnungseinheit 62 berechnet wird, einen Wert von 0 oder höher besitzt.
Grundsätzlich gilt bei dem Verbrennungsmotor 1, dass eine wesentliche vorübergehende Instabilität der Verbrennung zu dem Zeitpunkt eines Ansteigens der Motorausgangsleistung auftritt und es wahrscheinlicher ist, dass die Verbrennung unstabil wird, wenn die Motorausgangsleistung schneller ansteigt. Folglich steuert die Einlassluftmengen-Steuereinheit 63 die Einlassluftmengen-Einstelleinheit 8 derart, dass die Einlassluftmenge langsamer über die Zeit ansteigt.
Eine Instabilität der Verbrennung bedeutet ein Ansteigen der Motorausgangsleistungsschwankung bei jedem Verbrennungszyklus des Verbrennungsmotors 1. Wenn die Instabilität der Verbrennung andauert, kann außerdem ein Motorbetrieb zum Stehen kommen. Wenn der Verbrennungsmotor 1 der Kompressions-Selbstzündungs-Bauweise entspricht, wird ein Dauerbetrieb durchgeführt, während Abgaswärme in den nächsten Zyklus übertragen wird, und zwar mittels einer hohen Abgasrückführung. Folglich wird ein langsameres Einstellen zum Zeitpunkt des Ansteigens der Motorausgangsleistung benötigt.
Allerdings führt ein Ansteigen bei dem Zeitraum von der Ausgabe des Motorausgangsleistungs-Befehls durch die Motorausgangsleistungs-Befehlseinheit 7 bis zu einem tatsächlichen Ansteigen bei der Motorausgangsleistung zu einer Abnahme des Ansprechverhaltens und ist somit aufgrund der Praxistauglichkeit nicht gewünscht.
Somit wird zum Zeitpunkt des Ansteigens der Motorausgangsleistung eine Steuerung unter Berücksichtigung des Gleichgewichts zwischen sowohl der Instabilität der Verbrennung als auch der Abnahme des Ansprechverhaltens durchgeführt, wobei diese eine Zielkonfliktrelation haben. Mit anderen Worte, es kann bei dem ersten Grundaspekt die Verbrennungs-Stabilisierungsvorrichtung die vorübergehende Instabilität der Verbrennung zum Zeitpunkt des Ansteigens der Motorausgangsleistung verbessern, und sie kann die Verbrennung zum Zeitpunkt eines schnelleren Ansteigens der Motorausgangsleistung stabilisieren.
Bezugnehmend auf 5 wird im Folgenden eine weitere Beschreibung eines Steuervorgangs der Verbrennungs-Stabilisierungsvorrichtung gegeben. 5 ist ein Blockdiagramm zum Darstellen eines Beispiels der Verbrennungs-Stabilisierungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß dem ersten Grundaspekt.
In 5 ist gezeigt, dass der Motorausgangsleistungs-Befehl, der durch die Motorausgangsleistungs-Befehlseinheit 7 ausgegeben wird, in die Motorausgangsleistungs-Anstiegsraten-Berechnungseinheit 22 und die Einlassluftmengen-Steuereinheit 63 eingegeben wird. Die Einlassluftmengen-Steuereinheit 63 gibt der Einlassluftmengen-Einstelleinheit 8 den Einlassluftmengen-Befehl gemäß der Eingabe des Motorausgangsleistungs-Befehls aus. Die Einlassluftmengen-Einstelleinheit 8 stellt die Einlassluftmenge gemäß dem Einlassluftmengen-Befehl ein.
Die Motorausgangsleistungs-Anstiegsraten-Berechnungseinheit 62 berechnet aus der Eingabe des Motorausgangsleistungs-Befehls die Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate. Außerdem gibt sie die Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate an die Energiezuführungs-Steuereinheit 61 aus.
Die Energiezuführungs-Steuereinheit 61 bestimmt gemäß der Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate, die von der Motorausgangsleistungs-Anstiegsraten-Berechnungseinheit 62 eingegeben wird, die der Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit 5 zuzuführenden Energie, die der Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate entspricht. Die Energiezuführungs-Steuereinheit 61 bestimmt die zugeführte Energie derart, dass die zugeführte Energie ansteigt, wenn die Eingabe der Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate ansteigt.
Insbesondere wird beispielsweise ein Kennfeld im Voraus in dem Speicher gespeichert, das der Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate und der zugeführten Energie zugeordnet ist und das derart definiert ist, dass die zugeführte Energie ansteigt, wenn die Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate ansteigt. Die Energiezuführungs-Steuereinheit 61 bestimmt die zugeführte Energie, die der Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate entspricht, die von der Motorausgangsleistungs-Anstiegsraten-Berechnungseinheit 62 gemäß dem in dem Speicher gespeicherten Kennfeld eingegeben wird.
Die Energiezuführungs-Steuereinheit 61 steuert die Energiezuführungseinrichtung 4 derart, dass der Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit 5 die bestimmte Energie zugeführt wird. Als Resultat kann der Verbrennungsförderer in einer Menge hergestellt wird, die der Energie entspricht, die der Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit 5 zugeführt wird. Außerdem steigt die Erzeugungsmenge des Verbrennungsförderers, wenn die Energie steigt, die der Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit 5 zugeführt wird.
Auf diese Art und Weise steuert die Energiezuführungs-Steuereinheit 61 die Energiezuführungseinrichtung 4 derart, dass die Energie zugeführt wird, die der Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate entspricht, die von der Motorausgangsleistungs-Anstiegsraten-Berechnungseinheit 62 berechnet wird, so dass die Erzeugungsmenge des Verbrennungsförderers eingestellt wird. Es wäre auch denkbar, eine derartige Feedback-Regelung auszuführen, dass ein Verbrennungszustand des Verbrennungsmotors 1 detektiert wird und der Verbrennungsförderer dann erzeugt wird, wenn die Verbrennungsstabilität niedrig ist, die als Resultat des Detektionsergebnisses erhalten wird.
Allerdings ist die Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit 5 in dem Einlasspfad 3 angeordnet, und folglich tritt eine Verzögerung in dem Zeitraum von der Erzeugung des Verbrennungsförderers bis zu der Zuführung hiervon in die Brennkammer 2 auf. Daher spricht eine solche Feedback-Regelung nicht schnell genug für die vorübergehende Instabilität der Verbrennung an, die durch die Motorausgangsleistung verursacht wird. Im Gegensatz hierzu wird bei dem ersten Grundaspekt zum Zeitpunkt des Ansteigens der Motorausgangsleistung der Verbrennungsförderer von der Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit 5 erzeugt, und zwar bevor eine Instabilität der Verbrennung auftritt. Der Verbrennungsförderer kann folglich gleichzeitig zu dem Auftreten der Instabilität der Verbrennung zugeführt werden.
Bezugnehmend auf 6 bis 10 wird im Folgenden ein Betriebsbeispiel der Verbrennungs-Stabilisierungsvorrichtung gegeben. Die Energiezuführungs-Steuereinheit 61 ist dazu ausgebildet, mindestens eines von einer Vielzahl von Steuermustern zu verwenden, die in 6 bis 10 gezeigt sind, um die Energie zu steuern, die der Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit 5 zugeführt wird.
6 ist ein Ablaufdiagramm zum Darstellen eines ersten Beispiels einer Relation zwischen dem Motorausgangsleistungs-Befehl, der Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate und der zugeführten Energie bei dem ersten Grundaspekt.
In 6 geben die zugehörigen Vertikalachsen Folgendes an: einen relativen Wert des Motorausgangsleistungs-Befehls, der durch die Motorausgangsleistungs-Befehlseinheit 7 ausgegeben wird, einen relativen Wert der Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate, die durch die Motorausgangsleistungs-Anstiegsraten-Berechnungseinheit 62 berechnet wird, und einen relativen Wert der Energie, die durch die Energiezuführungseinrichtung 4 zugeführt wird. Ferner sind die horizontalen Achsen jeweils eine gemeinsame Zeitachse.
Außerdem kann in 6 bezogen auf die horizontale Achse ein Zeitraum in einen Zeitraum A, einen Zeitraum B und einen Zeitraum C aufgeteilt werden. Wobei im Zeitraum A der Motorausgangsleistungs-Befehl konstant ist, im Zeitraum B der Motorausgangsleistungs-Befehl sich so ändert, dass er ansteigt, und im Zeitraum C der Motorausgangsleistungs-Befehl wieder konstant wird. Ein Zeitpunkt, bei dem die Motorausgangsleistung tatsächlich gemäß dem Motorausgangsleistungs-Befehl ansteigt und die Verbrennung unstabil wird, befindet sich weiter in der Zukunft als der dargestellte Zeitraum C.
Im Zeitraum A in 6 ist der Motorausgangsleistungs-Befehl konstant. Folglich beträgt die Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate 0 und die der Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit 5 zugeführte Energie beträgt ebenfalls 0. Wenn die Energie, die der Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit 5 zugeführt wird, den Wert 0 besitzt, dann beträgt die Erzeugungsmenge des Verbrennungsförderers ebenfalls 0. Im Zeitraum B steigt dann der Motorausgangsleistungs-Befehl linear an und die Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate und die zugeführte Energie nehmen folglich konstante Werte an, die nicht 0 betragen. Wie in 6 zu sehen, ist der Zeitraum B ein Zeitraum, bei dem der Motorausgangsleistungs-Befehl sich so verändert, dass er ansteigt, und die Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate konstant wird.
Dann wird im Zeitraum C der Motorausgangsleistungs-Befehl wieder konstant. Somit besitzt die Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate, wie in dem Zeitraum A, den Wert 0, und die der Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit 5 zugeführte Energie beträgt ebenfalls 0. Wenn die Energie, die der Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit 5 zugeführt wird, 0 beträgt, dann beträgt die Erzeugungsmenge des Verbrennungsförderers ebenfalls 0.
Auf diese Weise steuert in dem Zeitraum B, und zwar dem Zeitraum, in dem der Motorausgangsleistungs-Befehl sich so verändert, dass er ansteigt und die Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate 0 beträgt, die Energiezuführungs-Steuereinheit 61 die Energiezuführungseinrichtung derart, dass die zugeführte Energie konstant ist, um so die Erzeugungsmenge des Verbrennungsförderers so beizubehalten, dass diese konstant ist.
Ein Zeitraum, in dem die Motorausgangsleistung tatsächlich ansteigt, ist häufig länger als der Zeitraum B. Folglich kann die Energie durchgängig für einen gewissen Zeitraum zugeführt werden, und zwar von einem Übergangszeitpunkt des Übergangs von dem Zeitraum B zu dem Zeitraum C.
Wenn die Instabilität der Verbrennung nach dem Ansteigen der Motorausgangsleistung graduell verbessert wird, muss außerdem die zugeführte Energie beim Übergangszeitpunkt des Übergangs von dem Zeitraum B zu dem Zeitraum C nicht augenblicklich auf 0 verringert werden, sondern kann stattdessen weiterhin zugeführt werden, während sie von dem Übergangszeitpunkt an für einen gewissen Zeitraum graduell abgesenkt wird.
In diesem Fall ist es nicht nötig, dass die zugeführte Spannung vollständig auf den Wert 0 verringert wird. Abhängig vom Betriebszustand des Verbrennungsmotors 1 kann geringe Energie kontinuierlich zugeführt werden, nachdem die zugeführte Energie verringert worden ist. Mit dieser Konfiguration kann die Verbrennung stabiler betrieben werden.
Für einen gewissen Zeitraum von dem Übergangszeitpunkt des Übergangs von dem Zeitraum B zu dem Zeitraum C an kann außerdem die Energie zum Übergangszeitpunkt, und zwar die Energie im Zeitraum B, kontinuierlich zugeführt werden und die zugeführte Energie kann auf 0 verringert werden, nachdem die Verbrennung vollständig stabilisiert ist. Mit einer solchen Konfiguration kann eine ausreichende Menge des Verbrennungsförderers 5 zugeführt werden, bis die Verbrennung 1 stabilisiert ist.
Wenn Energie kontinuierlich für einen gewissen Zeitraum von dem Übergangszeitpunkt des Übergangs von dem Zeitraum B zu dem Zeitraum C an zugeführt wird, muss ein Zuführungszeitraum von dem Übergangszeitpunkt, in dem die Energie kontinuierlich zugeführt wird, lediglich im Voraus unter Beachten der Eigenschaften und der Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors 1 vorgegeben werden. Außerdem muss in diesem Fall der Wert der zugeführten Energie in dem Zeitraum C lediglich so im Voraus vorgegeben werden, dass diese gleich zu oder geringer ist als die zugeführte Energie in dem Zeitraum B.
Die Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate ist durch die zeitliche Ableitung des Motorausgangsleistungs-Befehls vorgegeben. Insbesondere wird die Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate folgendermaßen berechnet: Erhalten einer Differenz zwischen schrittweisen Werten, die gemäß einer zeitlichen Auflösung der Motorausgangsleistungs-Anstiegsraten-Berechnungseinheit 62 diskret erhalten werden.
Mit anderen Worten, es wird eine Differenz zwischen einem aktuellen Motorausgangsleistungs-Befehl und einem vergangenen Motorausgangsleistungs-Befehl berechnet, der einen Schritt vorher liegt. Der Wert, der durch Dividieren der Differenz durch die zeitliche Auflösung erhalten wird, wird als die zeitliche Ableitung des Motorausgangsleistungs-Befehls vorgegeben.
Wenn die zeitliche Auflösung der Motorausgangsleistungs-Anstiegsraten-Berechnungseinheit 62 ausreichend hoch ist, verursacht eine einfache Rückwärtsdifferenz in den meisten Fällen kein Problem und die Last, die durch die Berechnung der Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate erhoben wird, kann daher verringert werden.
Wenn die zeitliche Auflösung der Motorausgangsleistungs-Anstiegsraten-Berechnungseinheit 62 allerdings nicht ausreichend hoch ist, wird eine Differentialberechnung einer höheren Ordnung benötigt. In diesem Fall wird die zeitliche Ableitung des Motorausgangsleistungs-Befehls unter Verwendung des aktuellen Motorausgangsleistungs-Befehls und einem vergangenen Motorausgangsleistungs-Befehl von zwei oder mehr Schritten vorher berechnet.
Es ist eine Sache des Abwägens zwischen der Berechnungsgenauigkeit und der Berechnungslast, welchen Motorausgangsleistungs-Befehl von wie vielen Schritten vorher man verwendet, das heißt, welche Berechnung von welcher Ordnung durchgeführt wird. Folglich muss diese lediglich unter Berücksichtigung der zeitlichen Auflösung der Motorausgangsleistungs-Anstiegsraten-Berechnungseinheit 62, einer Speicherkapazität und der Rechengeschwindigkeit bestimmt werden.
7 ist ein Ablaufdiagramm zum Darstellen eines zweiten Beispiels der Relation zwischen dem Motorausgangsleistungs-Befehl, der Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate und der zugeführten Energie bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Vertikalachse und die Horizontalachse der 7 sind die gleichen wie die bei der oben beschriebenen 6.
Außerdem kann, wie bei der oben beschriebenen 6, in 7 bezogen auf die Horizontalachse ein Zeitraum in folgende Zeiträume unterteilt werden: einen Zeitraum A, bei dem der Motorausgangsleistungs-Befehl konstant ist, einen Zeitraum B, bei dem der Motorausgangsleistungs-Befehl sich so verändert, dass er ansteigt, und einen Zeitraum C, bei dem der Motorausgangsleistungs-Befehl wieder konstant wird.
Im Zeitraum A in 7 ist der Motorausgangsleistungs-Befehl konstant. Folglich beträgt die Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate 0 und die der Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit 5 zugeführte Energie beträgt ebenfalls 0.
Im Zeitraum B steigt dann der Motorausgangsleistungs-Befehl entlang einer abfallenden konvexen Kurve und die Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate steigt linear an. Wenn die Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate ansteigt, steigt daher die zugeführte Energie ebenfalls an. Wie in 7 zu sehen, ist der Zeitraum B ein Zeitraum, bei dem der Motorausgangsleistungs-Befehl sich derart verändert, dass dieser ansteigt, und die Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate verändert sich ebenfalls derart, dass sie ansteigt.
Im Zeitraum C wird der Motorausgangsleistungs-Befehl wieder konstant. Folglich besitzt die Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate, wie in dem Zeitraum A, den Wert 0, und die der Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit 5 zugeführte Energie beträgt ebenfalls 0.
Auf diese Weise steuert im Zeitraum B, und zwar in dem Zeitraum, in dem der Motorausgangsleistungs-Befehl sich so ändert, dass er ansteigt und die Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate sich ebenfalls so ändert, dass sie ansteigt, die Energiezuführungs-Steuereinheit 61 die Energiezuführungseinrichtung 4 derart, dass die zugeführte Energie so verändert wird, dass sie ansteigt, so dass die Erzeugungsmenge des Verbrennungsförderers ansteigt.
In 7 wird ein Fall beschrieben, bei dem die zugeführte Energie so gesteuert wird, dass sie linear ansteigt, wenn die Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate in dem Zeitraum B ansteigt. Allerdings kann die zugeführte Energie auf jede Weise ansteigen, solange die zugeführte Energie sich so ändert, dass sie ansteigt. Außerdem müssen die Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate und die zugeführte Energie nicht notwendigerweise eine proportionale Relation zueinander haben.
Beispielsweise kann in einem Fall, bei dem die zugeführte Energie einen Wert von 10 hat, wenn die Ausgangsleistungs-Anstiegsrate 1 beträgt, für jeden Wert von den Relativwerten der Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate und der zugeführten Energie, die zugeführte Energie einen Wert von 15 anstelle von 20 annehmen, wenn die Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate 2 beträgt.
Außerdem ist in 7 ein Fall dargestellt, bei dem die zugeführte Energie beim Übergangszeitpunkt des Übergangs von dem Zeitraum B zu dem Zeitraum C gleich 0 wird. Wie allerdings oben beschrieben, kann die Energie für einen gewissen Zeitraum ab dem Übergangszeitpunkt kontinuierlich zugeführt werden.
8 ist ein Ablaufdiagramm zum Darstellen eines dritten Beispiels der Relation zwischen dem Motorausgangsleistungs-Befehl, der Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate und der zugeführten Energie bei dem ersten Grundaspekt. Die Vertikalachse und die Horizontalachse der 8 sind die gleichen wie die der oben beschriebenen 6.
Außerdem kann in 8, wie in der oben beschriebenen 6, bezüglich der Horizontalachse ein Zeitraum in folgende Zeiträume unterteilt werden: einen Zeitraum A, bei dem der Motorausgangsleistungs-Befehl konstant ist, einen Zeitraum B, bei dem der Motorausgangsleistungs-Befehl sich so verändert, dass er ansteigt, und einen Zeitraum C, bei dem der Motorausgangsleistungs-Befehl wieder konstant wird.
Im Zeitraum A in 8 ist der Motorausgangsleistungs-Befehl konstant. Folglich beträgt die Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate 0, und die der Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit 5 zugeführte Energie beträgt ebenfalls 0.
Im Zeitraum B steigt dann der Motorausgangsleistungs-Befehl entlang einer ansteigenden konvexen Kurve, und die Motorausgangsleistungs-Abnahmerate nimmt linear ab. Wenn die Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate abnimmt, nimmt daher die zugeführte Energie ebenfalls linear ab. Wie in 8 zu sehen, ist der Zeitraum B ein Zeitraum, in dem der Motorausgangsleistungs-Befehl sich so ändert, dass dieser ansteigt und die Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate sich so ändert, dass sie absinkt.
Im Zeitraum C wird dann der Motorausgangsleistungs-Befehl wieder konstant. Somit beträgt, wie in dem Zeitraum A, die Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate 0 und die Energie, die der Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit 5 zugeführt wird, beträgt ebenfalls 0.
Im Zeitraum B, und zwar dem Zeitraum, in dem der Motorausgangsleistungs-Befehl sich so ändert, dass er ansteigt und die Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate sich so verändert, dass sie absinkt, steuert auf diese Art die Energiezuführungs-Steuereinheit 61 die Energiezuführungseinrichtung 4 so, dass die zugeführte Energie sich derart ändert, dass sie abfällt, so dass die Erzeugungsmenge des Verbrennungsförderers abfällt.
In 8 ist der Fall beschrieben, bei dem die zugeführte Energie derart gesteuert wird, dass die linear absinkt, wenn die die Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate abfällt. Allerdings kann die zugeführte Energie auf jede Weise absinken, solange die zugeführte Energie sich so verändert, dass sie absinkt.
9 ist ein Ablaufdiagramm zum Darstellen eines vierten Beispiels der Relation zwischen dem Motorausgangsleistungs-Befehl, der Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate und der zugeführten Energie bei dem ersten Grundaspekt. Die Vertikalachse und die Horizontalachse in 9 sind die gleichen wie die in der oben beschriebenen 6.
Außerdem kann in 9 bezogen auf die Horizontalachse ein Zeitraum in folgende Zeiträume eingeteilt werden: einen Zeitraum A, in dem der Motorausgangsleistungs-Befehl so geändert wird, dass er ansteigt, einen Zeitraum B, in dem der Motorausgangsleistungs-Befehl sich so ändert, dass er ansteigt, und einen Zeitraum C, in dem der Motorausgangsleistungs-Befehl konstant ist.
Im Zeitraum A in 9 steigt der Motorausgangsleistungs-Befehl linear an und die Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate ist konstant. In diesem Fall vergleicht die Energiezuführungs-Steuereinheit 61 die Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate und einen Grenzwert miteinander, der im Voraus vorgegeben wird. Außerdem bestimmt sie die zugeführte Energie basierend auf dem Vergleichsresultat.
Wenn die Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate gleich ist wie oder geringer ist als der Grenzwert, gibt die Energiezuführungs-Steuereinheit 61 insbesondere die zugeführte Energie mit 0 vor. Wenn hingegen die Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate größer ist als der Grenzwert, führt die Energiezuführungs-Steuereinheit 61 Energie zu, die der Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate entspricht.
Wenn in einer solchen Konfiguration die Motorausgangsleistung langsam ansteigt, was keine signifikante Instabilität der Verbrennung verursacht, ist es beispielsweise möglich, einen verschwenderischen Energieverbrauch zu verhindern. In 9 ist ein Fall dargestellt, bei dem die Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate gleich ist wie oder geringer ist als der Grenzwert im Zeitraum A. Außerdem muss der Grenzwert lediglich im Voraus unter Berücksichtigung der Charakteristik und der Betriebsbedingung des Verbrennungsmotors vorgegeben werden.
Im Zeitraum B steigt dann der Motorausgangsleistungs-Befehl entlang einer ansteigenden konvexen Kurve an, und die Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate nimmt linear ab. Während in diesem Fall die zugeführte Energie linear abnimmt, wenn die Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate abnimmt, behält die zugeführte Energie einen unteren Grenzwert bei, wenn die zugeführte Energie diesen unteren Grenzwert erreicht, der im Voraus mit einem Wert vorgegeben wird, der größer als 0 ist. Wie in 9 zu sehen, ist der Zeitraum B ein Zeitraum, in dem sich der Motorausgangsleistungs-Befehl so ändert, dass er ansteigt, und die Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate sich so ändert, dass sie abnimmt.
Bei dieser Konfiguration kann, wie in dem oben beschriebenen Fall, Energie kontinuierlich für einen gewissen Zeitraum nach dem Übergangszeitpunkt des Übergangs von dem Zeitraum B zu dem Zeitraum C zugeführt werden. In 9 wird ein Fall beschrieben, bei dem die zugeführte Energie zum Übergangszeitpunkt von dem unteren Grenzwert auf den Wert 0 abnimmt.
Im Zeitraum C ist dann der Motorausgangsleistungs-Befehl konstant. Folglich beträgt die Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate 0, und die der Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit 5 zugeführte Energie beträgt ebenfalls 0.
Im Zeitraum B, und zwar dem Zeitraum, in dem der Motorausgangsleistungs-Befehl sich so ändert, dass er ansteigt, und die Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate sich so ändert, dass sie abnimmt, steuert auf diese Weise die Energiezuführungs-Steuereinheit 61 die Energiezuführungseinrichtung 4 derart, dass die zugeführte Energie beim unteren Grenzwert zugeführt wird, und zwar nach einem Zeitpunkt, bei dem die zugeführte Energie den unteren Grenzwert erreicht.
10 ist ein Ablaufdiagramm zum Darstellen eines fünften Beispiels der Relation zwischen dem Motorausgangsleistungs-Befehl, der Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate und der zugeführten Energie bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Vertikalachse und die Horizontalachse der 10 sind die gleichen wie die in 6 dargestellten Achsen.
Außerdem kann in 10, wie in der oben beschriebenen 6, ein Zeitraum bezogen auf die Horizontalachse in folgende Zeiträume aufgeteilt werden: einen Zeitraum A, bei dem der Motorausgangsleistungs-Befehl konstant ist, einen Zeitraum B, bei dem der Motorausgangsleistungs-Befehl sich so ändert, dass er ansteigt, und einen Zeitraum C, bei dem der Motorausgangsleistungs-Befehl wieder konstant wird.
Im Zeitraum A in 10 ist der Motorausgangsleistungs-Befehl konstant. Folglich beträgt die Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate 0 und die der Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit 5 zugeführte Energie ist ebenfalls 0.
Im Zeitraum B steigt dann der Motorausgangsleistungs-Befehl linear an, und die Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate und die zugeführte Energie nehmen konstante Werte an, die nicht 0 betragen. Wie in 10 zu sehen, ist der Zeitraum B ein Zeitraum, bei dem der Motorausgangsleistungs-Befehl sich so ändert, dass er ansteigt, und die Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate konstant wird.
Im Zeitraum C wird dann der Motorausgangsleistungs-Befehl wieder konstant. Folglich ist die Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate 0, und die der Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit 5 zugeführte Energie wird ebenfalls 0. Mit Abnahme der Länge des Zeitraums B muss die Energie kurzzeitiger zugeführt werden, und wenn das maximale Ausgangssignal der Energiezuführungseinrichtung 4 begrenzt wird, kann die benötigte zugeführte Energie nicht zugesichert werden. Somit wird im Zeitraum C die zugeführte Energie so gesteuert, dass sie kontinuierlich für einen gewissen Zeitraum von dem Übergangszeitpunkt des Übergangs von dem Zeitraum B zu dem Zeitraum C ab zugeführt wird.
In dieser Konfiguration kann der Zuführungszeitraum der zugeführten Energie verlängert werden, und zwar selbst dann, wenn das maximale Ausgangssignal der Energiezuführungseinrichtung 4 begrenzt ist. Daraus folgt, dass die benötigte zugeführte Energie sichergestellt werden kann.
Auf diese Weise steuert die Energiezuführungs-Steuereinheit 61 die Energiezuführungseinrichtung 4 derart, dass die Energie kontinuierlich für den gewissen Zeitraum zugeführt wird, und zwar von dem Übergangszeitpunkt des Übergangs von dem Zeitraum B ab, dem Zeitraum, in dem der Motorausgangsleistungs-Befehl sich derart ändert, dass er ansteigt, und die Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate konstant ist, zu dem Zeitpunkt, in dem der Motorausgangsleistungs-Befehl konstant ist.
Wie oben beschrieben, wird gemäß dem ersten Grundaspekt der Änderungswert des Motorausgangsleistungs-Befehls pro Zeiteinheit zum Steuern der Motorausgangsleistung des Verbrennungsmotors als Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate berechnet. Ferner wird die Energiezuführungseinrichtung derart gesteuert, dass Energie zugeführt wird, die der Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate entspricht, so dass die Erzeugungsmenge des Verbrennungsförderers von der Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit eingestellt wird.
Auf diese Weise wird die Erzeugungsmenge des Verbrennungsförderers durch das Steuern der Energie eingestellt, die der Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit zugeführt wird, und zwar gemäß dem Motorausgangsleistungs-Befehl und der Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate. Somit kann die Zuführung des Verbrennungsförderers mit einem hohen Anspruchsverhalten durchgeführt werden, und eine vorübergehende Instabilität der Verbrennung, die durch den Lastanstieg des Verbrennungsmotors verursacht wird, kann verhindert werden.
Zweiter Grundaspekt
Bei einem zweiten Grundaspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Fall beschrieben, bei dem eine Funktion zum Bereitstellen einer Steuerung zum Korrigieren der zugeführten Energie, die der Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate entspricht, und zum Zuführen der korrigierten Energie zu der Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit 5 zu der Konfiguration dem oben erwähnten ersten Grundaspekt hinzugefügt wird. Bei dem zweiten Grundaspekt wird eine Beschreibung von Aspekten weggelassen, die denen des oben beschriebenen ersten Grundaspekts entsprechen. Folglich werden hauptsächlich Unterschiede zu dem oben erwähnten ersten Grundaspekt beschrieben.
Der oben erwähnte erste Grundaspekt ist so ausgebildet, dass die zugeführte Energie gemäß dem Ansteigen des Motorausgangsleistungs-Befehls gesteuert wird. Allerdings berücksichtigt diese nicht die Möglichkeit, dass die Menge des Verbrennungsförderers, der gemäß der zugeführten Energie erzeugt wird, sich abhängig vom entsprechenden Zustand der Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit 5 und des Verbrennungsmotors 1 verändern kann.
Insbesondere kann sich beispielsweise abhängig von der Temperatur der Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit 5 und von Einlassluft-Zustandsgrößen des Verbrennungsmotors 1 die Erzeugungsmenge des Verbrennungsförderers ändern, und zwar selbst dann, wenn der Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit 5 gleichbleibende Energie zugeführt wird.
Außerdem beeinflusst streng genommen nicht nur die Erzeugungsmenge des Verbrennungsförderers, sondern auch die Dichte des Verbrennungsförderers die Verbesserung einer Instabilität der Verbrennung. Folglich muss die Einlassluftmenge, die der Motordrehzahl und der Motorlast des Verbrennungsmotors 1 entspricht, selbst bestimmt werden. Selbst wenn der Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit 5 Energie zugeführt wird, die der Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate entspricht, kann daher die Dichte des Verbrennungsförderers abhängig von den Bedingungen nicht ausreichend sein und eine Instabilität der Verbrennung kann nicht ausreichend verbessert werden.
Als Beispiel zum Lösen des oben beschriebenen Problems wird somit bei dem zweiten Grundaspekt die zugeführte Energie, die der Motorausgangs-leistungs-Anstiegsrate entspricht, gemäß den entsprechenden Zuständen der Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit 5 und des Verbrennungsmotors 1 korrigiert, und der Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit 5 Energie zugeführt, nachdem sie korrigiert worden ist.
11 ist eine schematische Darstellung zum Darstellen eines Beispiels der Verbrennungs-Stabilisierungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß dem zweiten Grundaspekt. In 11 weist die Verbrennungs-Stabilisierungsvorrichtung ferner zusätzlich zu den oben beschriebenen Komponenten in 1 Folgendes auf: eine Einlassluft-Zustandsgrößen-Detektionseinheit 9, eine Erzeugungseinheits-Temperatur-Detektionseinheit 10, eine Motordrehzahl-Detektionseinheit 11 und eine Motorlast-Detektionseinheit 12.
Die Einlassluft-Zustandsgrößen-Detektionseinheit 9 detektiert Einlassluft-Zustandsgrößen, die jeweils eine Zustandsgröße der Einlassluft des Verbrennungsmotors 1 darstellen. Insbesondere detektiert die Einlassluft-Zustandsgrößen-Detektionseinheit 9 mindestens eine der folgenden Zustandsgrößen: eine Einlassluft-Temperatur, die die Temperatur der Einlassluft ist, eine Einlassluft-Feuchtigkeit, die die Feuchtigkeit der Einlassluft ist, oder einen Einlassluft-Druck, der der Druck der Einlassluft ist.
Eine Detektionsposition der Einlassluft-Zustandsgrößen-Detektionseinheit 9 ist vorzugsweise an einer stromaufwärtigen Seite der Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit 5. Wenn es aufgrund der Konfiguration schwierig ist, die Detektionsposition mit der stromaufwärtigen Seite der Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit 5 vorzugeben, kann die Detektionsposition mit einer stromabwärtigen Seite der Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit 5 vorgegeben werden.
Außerdem kann die Einlassluft-Zustandsgrößen-Detektionseinheit 9 ausgebildet sein, um die Atmosphäre zu detektieren, bevor sie in den Verbrennungsmotor 1 eingesaugt wird, so dass die Atmosphäre unter Berücksichtigung eines Druckverlusts und Wärmeerzeugung durch die Entladung der Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit 5 korrigiert werden kann, um die Einlassluft-Zustandsgröße zu detektieren.
Die Detektionsposition der Einlassluft-Zustandsgrößen-Detektionseinheit 9 kann abhängig von der als Einlassluft-Zustandsgröße zu detektierenden Menge verändert werden. Außerdem kann die Einlassluft-Zustandsgrößen-Detektions-einheit 9 dazu ausgebildet sein, die Einlassluft-Zustandsgröße durch Erfassen von Werten von Sensoren zu detektieren, die zur Verwendung in dem Verbrennungsmotor 1 montiert sind.
Wenn die Einlassluft-Temperatur in den als Einlassluft-Zustandsgröße zu detektierenden Größen enthalten ist, ist die Einlassluft-Zustandsgrößen-Detektionseinheit 9 aus einer Temperatur-Detektionseinheit gebildet, beispielsweise aus einem Thermoelement oder einem Temperaturfühler. Wenn ein Einlassluft-Temperatursensor bei einem Verbrennungsmotor 1 montiert ist, muss die oben erwähnte Temperatur-Detektionseinrichtung nicht unabhängig als Einlassluft-Zustandsgrößen-Detektionseinheit 9 verwendet werden, und die Einlassluft-Zustandsgrößen-Detektionseinheit 9 ist aus diesem Einlassluft-Temperatursensor gebildet. Wenn eine Detektionseinheit angeordnet ist, die ausgebildet ist, um die Temperatur der Einlassluft-Temperaturatmosphäre zu detektieren, kann die Einlassluft-Zustandsgrößen-Detektionseinheit 9 die Einlassluft-Temperatur aus einem Detektionswert dieser Detektionseinheit schätzen.
Wenn die Einlassluft-Feuchtigkeit in den als Einlassluft-Zustandsgrößen zu detektierenden Größen enthalten ist, dann ist die Einlassluft-Zustandsgrößen-Detektionseinheit 9 aus einer Detektionseinheit wie beispielsweise einem Temperaturfühler, einem Psychrometer oder einem mechanischen Hygrometer gebildet.
Wenn der Einlassluft-Druck in den als die Einlassluft-Zustandsgrößen zu detektierende Größen enthalten ist, ändert sich das Verfahren zum Detektieren des Einlassdruckes abhängig von der Position der Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit. Wenn die Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit 5 auf der Atmosphärenseite bezogen auf die Einlassluftmengen-Einstelleinheit 8 angeordnet ist, nimmt die Einlassluft-Zustandsgrößen-Detektionseinheit an, dass der Atmosphärendruck und der Einlassluft-Druck im Einlasspfad 3 von der Atmosphärenseite zu der Einlassluftmengen-Einstelleinheit 8 gleich sind und gibt den Atmosphärendruck als Einlassluft-Druck vor.
Wenn allerdings die Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit 5 auf der Brennkammerseite bezogen auf die Einlassluftmengen-Einstelleinheit 8 angeordnet ist, detektiert die Einlassluft-Zustandsgrößen-Detektionseinheit 9 den Einlassluft-Druck. Wenn ein Einlassluft-Drucksensor bei dem Verbrennungsmotor 1 montiert ist, ist die Einlassluft-Zustandsgrößen-Detektionseinheit 9 aus diesem Einlassluft-Drucksensor ausgebildet.
Die Erzeugungseinheits-Temperatur-Detektionseinheit 1 detektiert eine Erzeugungseinheits-Temperatur, die die Temperatur der Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit 5 ist. Die Erzeugungseinheits-Temperatur-Detektionseinheit 10 ist aus einer Temperatur-Detektionseinrichtung des Kontakttyps gebildet, beispielsweise einem Thermoelement oder einem Temperaturfühler. Die Detektionsposition der Erzeugungseinheits-Temperatur-Detektionseinheit 10 ist der dielektrische Körper 53 oder die zweite Elektrode 52 der Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit 5.
Allerdings wird die Gerätetemperatur detektiert während eine Entladung in der Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit 5 erzeugt wird, und folglich wird, unabhängig davon, ob die Detektionsposition der dielektrische Körper 53 oder die zweite Elektrode 52 ist, die Detektionsposition mit einer Position auf der Niederspannungsseite vorgegeben, bei der der Einfluss von elektrischem Rauschen niedrig ist, das von der Entladung verursacht wird.
Die Erzeugungseinheits-Temperatur-Detektionseinheit 10 kann dazu ausgebildet sein, die Erzeugungseinheits-Temperatur durch das Detektieren eines Verzerrungsbetrags des dielektrischen Körpers 53 zu detektieren, oder um die Erzeugungseinheits-Temperatur aus einer Wellenform einer Spannung zu detektieren, die mittels der Energiezuführungseinrichtung 4 appliziert wird. Bei einer solchen Konfiguration können die Kosten herabgesetzt werden.
Außerdem muss die Erzeugungseinheits-Temperatur-Detektionseinheit 10 nicht aus einer Temperatur-Detektionseinrichtung des Kontakttyps ausgebildet sein, sondern kann aus einer Temperatur-Detektionseinrichtung der Nicht-Kontaktart, wie beispielsweise einem Strahlungsthermometer gebildet sein. Im Vergleich zu einem Fall, bei dem die Temperatur-Detektionseinrichtung des Kontakttyps verwendet wird, ist es bei dieser Konfiguration unwahrscheinlicher, dass die Erzeugungseinheits-Temperatur-Detektionseinheit 10 durch das elektrische Rauschen aufgrund der Entladung beeinflusst wird. Folglich steigt die Anzahl von Freiheitsgraden bei der Befestigungsposition hiervon an.
Die Motordrehzahl-Detektionseinheit 11 detektiert die Motordrehzahl des Verbrennungsmotors 1. Beispielsweise kann die Motordrehzahl-Detektionseinheit 11 dazu ausgebildet sein, die Motordrehzahl aus einem Detektionswert eines Kurbelwinkel-Sensors zu detektieren, der dazu ausgebildet ist, einen Kurbelwinkel zu detektieren.
Die Motorlast-Detektionseinheit 12 detektiert die Motorlast des Verbrennungsmotors 1. Die Motorlast-Detektionseinheit 12 ist dazu ausgebildet, einen netto induzierten Mitteldruck zu verwenden, der einem Detektionswert eines Drucksensors entspricht, der dazu ausgebildet ist, den Druck innerhalb der Brennkammer 2 zu detektieren, um die Motorlast zu detektieren. Außerdem kann die Motorlast-Detektionseinheit 12 dazu ausgebildet sein, aus dem Motorausgangsleistungs-Befehl und der Motordrehzahl die Motorlast zu schätzen. In dieser Konfiguration steigt das Ansprechverhalten der Detektion der Motorlast an.
Bei einem normalen Verbrennungsmotor sind die Einlassluftmenge und die Motorlast ähnliche Indikatoren. Allerdings wird bei dem zweiten Grundaspekt eine stabile Verbrennung nicht angenommen, und daher steigt die Motorlast nicht notwendigerweise an, wenn die Einlassluftmenge ansteigt, und die Bedeutungen von beiden Indikatoren müssen voneinander unterschieden werden.
Bezugnehmend auf 12 wird im Folgenden eine weitere Beschreibung eines Steuervorgangs der Verbrennungs-Stabilisierungsvorrichtung angegeben. 12 ist ein Blockdiagramm zum Darstellen eines Beispiels der Verbrennungs-Stabilisierungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß dem zweiten Grundaspekt.
Mit der oben beschriebenen Konfiguration gemäß 5 steuert die Energiezuführungs-Steuereinheit 61 die der Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit 5 zuzuführende Energie gemäß dem Ausgangssignal der Motorausgangsleistungs-Anstiegsraten-Berechnungseinheit 62. Mit anderen Worte, es wird die Steuerung derart durchgeführt, dass der Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit 5 Energie zugeführt wird, die der Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate entspricht.
Mit der Konfiguration gemäß der 12 steuert im Gegensatz hierzu die Energiezuführungs-Steuereinheit 61 die der Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit 5 zuzuführende Energie ferner zusätzlich zu dem Ausgangssignal der Motorausgangsleistungs-Anstiegsraten-Berechnungseinheit 62 abhängig von folgenden Ausgangssignalen: dem entsprechenden Ausgangssignal der Einlassluft-Zustandsgrößen-Detektionseinheit 9, dem entsprechenden Ausgangssignal der Erzeugungseinheits-Temperatur-Detektionseinheit 10, dem entsprechenden Signal der Motordrehzahl-Detektionseinheit 11 und dem entsprechenden Signal der Motorlast-Detektionseinheit 12.
Mit anderen Worte, es wird die Steuerung derart durchgeführt, dass die zugeführte Energie, die der Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate entspricht, gemäß den entsprechenden Ausgangssignalen korrigiert wird und die Energie nach ihrer Korrektur der Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit 5 zugeführt wird.
Bezugnehmend auf 13 bis 18 wird im Folgenden eine Beschreibung eines Betriebsbeispiels der Verbrennungs-Stabilisierungsvorrichtung gegeben. 13 ist eine schematische Darstellung zum Darstellen eines Beispiels eines Kennfeldes, das die Motordrehzahl und einen Energie-Korrekturkoeffizienten gemäß dem zweiten Grundaspekt einander zuordnet. Das in 13 gezeigte Kennfeld wird im Voraus im Speicher gespeichert.
Die Einlassluftmenge steht im Wesentlichen in einer proportionalen Relation zu der Motordrehzahl, und die Dichte des Verbrennungsförderers nimmt folglich in invers-proportionaler Art bezogen auf das Ansteigen der Motordrehzahl ab. Somit ist das in 13 dargestellte Kennfeld so vorgegeben, dass der Energie-Korrekturkoeffizient in proportionaler Weise bezogen auf das Ansteigen der Motordrehzahl ansteigt.
Die Energiezuführungs-Steuereinheit 61 berechnet den Energie-Korrekturkoeffizienten, der der Motordrehzahl entspricht, die von der Motordrehzahl-Detektionseinheit 11 detektiert wird, und zwar gemäß dem in 13 dargestellten Kennfeld.
14 ist eine schematische Abbildung zum Darstellen eines Beispiels eines Kennfeldes, das die Motorlast und einen Energie-Korrekturkoeffizienten bei dem zweiten Grundaspekt einander zuordnet. Das in 14 dargestellte Kennfeld wird im Voraus im Speicher gespeichert.
Es ist wahrscheinlich, dass die Verbrennung unstabil ist, wenn die Motorlast niedrig ist, und folglich wird mehr zugeführte Energie benötigt, wenn die Motorlast von einer niedrigen Last zu einer mittleren Last ansteigt, als dann, wenn die Motorlast von einer mittleren Last auf eine hohe Last ansteigt. Folglich wird das in 14 dargestellte Kennfeld derart vorgegeben, dass der Energie-Korrekturkoeffizient in proportionaler Weise entlang einer proportionalen Linie mit der Motorlast ansteigt, wenn die Motorlast sich in einem mittleren oder höheren Lastbereich befindet, wohingegen der Energie-Korrekturkoeffizient einen Wert annimmt, der höher ist als ein Wert entlang der proportionalen Linie, wenn sich die Motorlast in einem niedrigen Lastbereich befindet.
Die Energiezuführungs-Steuereinheit 61 berechnet den Energie-Korrekturkoeffizienten, der der Motorlast entspricht, die von der Motorlast-Detektionseinheit 12 detektiert wird, und zwar gemäß dem in 14 dargestellten Kennfeld.
Auf diese Weise steigen die Energie-Korrekturkoeffizienten, die jeweils der Motordrehzahl und der Motorlast entsprechen, in proportionaler Weise entlang der proportionalen Linien mit steigender Einlassluftmenge an, wohingegen der Energie-Korrekturkoeffizient, der der Motorlast entspricht, einen Wert annimmt, der niedriger ist als der Wert entlang der Proportionallinie, wenn die Motorlast niedrig ist.
Anstelle der Motordrehzahl-Detektionseinheit 11 und der Motorlast-Detektionseinheit 12 kann auch ein Durchfluss-Sensor im Einlasspfad 3 derart angeordnet werden, dass ein Energie-Korrekturkoeffizient berechnet wird, der einem Durchfluss entspricht, der durch den Durchfluss-Sensor detektiert wird. In diesem Fall steigt der Energie-Korrekturkoeffizient, der dem Durchfluss entspricht, in einer proportionalen Weise entlang einer proportionalen Linie mit ansteigendem Durchfluss an, wohingegen der Energie-Korrekturkoeffizient mit einem Wert vorgegeben wird, der größer ist als der Wert entlang der proportionalen Linie, wenn der Durchfluss niedrig ist.
15 ist eine schematische Darstellung zum Darstellen eines Beispiels eines Kennfeldes, das die Einlassluft-Temperatur und einen Energie-Korrekturkoeffizienten bei dem zweiten Grundaspekt einander zuordnet. Das in 15 dargestellte Kennfeld wird im Voraus im Speicher gespeichert.
Wenn die Einlassluft-Temperatur ansteigt, nimmt die Lebensdauer des Verbrennungsförderers ab. Daraus folgt, dass die Erzeugungseffizienz des Verbrennungsförderers abnimmt. Dahingegen wird die Lebensdauer nicht stark durch die Einlassluft-Temperatur beeinflusst, wenn die Einlassluft-Temperatur sich in der Nähe der Normaltemperatur befindet. Somit wird das in 15 dargestellte Kennfeld so vorgegeben, dass der Energie-Korrekturkoeffizient entlang einer abfallenden konvexen Kurve mit ansteigender Einlassluft-Temperatur ansteigt.
Die Energiezuführungs-Steuereinheit 61 berechnet den Energie-Korrekturkoeffizient, der der Einlassluft-Temperatur entspricht, die von der Einlassluft-Zustandsgrößen-Detektionseinheit 9 detektiert wird, und zwar gemäß dem in 15 dargestellten Kennfeld.
16 ist eine schematische Darstellung zum Darstellen eines Beispiels eines Kennfeldes, das die Einlassluft-Feuchtigkeit und einen Energie-Korrekturkoeffizient bei dem zweiten Grundaspekt einander zuordnet. Das in 16 gezeigte Kennfeld wird im Voraus in dem Speicher gespeichert.
Die Entladungsenergie, die durch die Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit 5 erzeugt wird, wird durch die Wassermoleküle in der Einlassluft absorbiert, und die zugeführte Energie muss somit ansteigen, wenn die Einlassluft-Feuchtigkeit ansteigt. Folglich wird das in 16 gezeigte Kennfeld derart vorgegeben, dass der Energie-Korrekturkoeffizient in einer proportionalen Weise bezogen auf das Ansteigen der Einlassluft-Feuchtigkeit ansteigt.
Die Energiezuführungs-Steuereinheit 61 berechnet den Energie-Korrekturkoeffizienten, der der Einlassluft-Feuchtigkeit entspricht, die durch die Einlassluft-Zustandsgrößen-Detektionseinheit 9 detektiert wird, und zwar gemäß dem in 16 dargestellten Kennfeld.
17 ist eine schematische Darstellung zum Darstellen eines Beispiels eines Kennfeldes, das den Einlassluft-Druck und einen Energie-Korrekturkoeffizienten in dem zweiten Grundaspekt dem zweiten Grundaspekt einander zuordnet. Das in 17 dargestellte Kennfeld wird im Voraus im Speicher gespeichert.
In einem Bereich, in dem der Einlassluft-Druck gleich dem oder geringer als der Atmosphärendruck ist, steigt die Erzeugungseffizienz des Verbrennungsförderers mit Ansteigen des Einlassluft-Druckes an. Somit wird das in 17 dargestellte Kennfeld derart vorgegeben, dass der Energie-Korrekturkoeffizient entlang einer abfallenden konvexen Kurve mit Ansteigen des Einlassluft-Druckes abfällt.
Die Energiezuführungs-Steuereinheit 61 berechnet den Energie-Korrekturkoeffizienten, der dem Einlassluft-Druck entspricht, der von der Einlassluft-Zustandsgrößen-Detektionseinheit 9 detektiert wird, und zwar gemäß dem in 17 dargestellten Kennfeld.
18 ist eine schematische Darstellung zum Darstellen eines Beispiels eines Kennfeldes, das die Erzeugungseinheits-Temperatur und einen Energie-Korrekturkoeffizienten bei dem zweiten Grundaspekt einander zuordnet. Das in 18 dargestellte Kennfeld wird im Voraus in dem Speicher gespeichert.
Wie bei dem in 15 dargestellten oben beschriebenen Kennfeld, wird das in 18 dargestellte Kennfeld derart vorgegeben, dass der Energie-Korrekturkoeffizient entlang einer abfallenden konvexen Kurve mit einem Ansteigen der Erzeugungseinheits-Temperatur ansteigt. Allerdings übertrifft die Erzeugungseinheits-Temperatur die Einlassluft-Temperatur aufgrund der Hitze der Entladung, und die Erzeugungseinheits-Temperatur kann somit eine Temperatur erreichen, bei der der Verbrennungsförderer nicht erzeugt werden kann. Somit wird, wie in 18 dargestellt, der Energie-Korrekturkoeffizient bei einer Temperatur, bei der der Verbrennungsförderer nicht erzeugt werden kann, mit 0 vorgegeben.
Mit dieser Konfiguration kann die Energiezuführung gestoppt werden, wenn die Erzeugungseinheits-Temperatur die Temperatur erreicht, bei der der Verbrennungsförderer nicht erzeugt werden kann. Folglich kann verschwendete Energie verringert werden, und die Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit 5 kann durch die Einlassluft während des Stopps der Energiezufuhr in einen gekühlten Zustand gebracht werden.
Die Energiezuführungs-Steuereinheit 61 berechnet den Energie-Korrekturkoeffizienten, der der Erzeugungseinheits-Temperatur entspricht, die von der Erzeugungseinheits-Temperatur-Detektionseinheit 10 detektiert wird, und zwar gemäß dem in 18 dargestellten Kennfeld.
Die Energiezuführungs-Steuereinheit 61 berechnet die Vielzahl von Energie-Korrekturkoeffizienten gemäß der Vielzahl von in 13 bis 18 dargestellten Kennfeldern, wie oben beschrieben, und multipliziert dann die zugeführte Energie, die der Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate entspricht, mit allen berechneten Energie-Korrekturkoeffizienten, so dass die zugeführte Energie korrigiert wird. Bei der Reihenfolge der Multiplikation der zugeführten Energie, die der Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate entspricht, mit den jeweiligen Energie-Korrekturkoeffizienten besteht keinerlei Einschränkung.
Bei dem zweiten Grundaspekt ist der Fall einer Konfiguration dargestellt, bei der alle von der Vielzahl von in den 13 bis 18 gezeigten Kennfelder verwendet werden, um die zugeführte Energie zu korrigieren, die der Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate entspricht. Allerdings kann nur mindestens ein Kennfeld von der Vielzahl von Kennfeldern verwendet werden, um die zugeführte Energie zu korrigieren. In diesem Fall ist es nur erforderlich, dass die zugeführte Energie durch Multiplizieren der zugeführten Energie, die der Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate entspricht, mit dem entsprechenden Energie-Korrekturkoeffizienten korrigiert wird, der gemäß dem verwendeten Kennfeld berechnet wird.
Bezugnehmend auf 19 wird eine weitere Beschreibung des Energie-Korrekturkoeffizienten gegeben. 19 ist eine schematische Darstellung zum Darstellen des Energie-Korrekturkoeffizienten, der gemäß dem in 15 dargestellten Kennfeld berechnet worden ist.
Ein Referenzwert zu dem Zeitpunkt, wenn der Energie-Korrekturkoeffizient 1 beträgt, wird im Voraus für jedes der in 13 bis 18 dargestellten Kennfelder vorgegeben. Wie beispielsweise in 19 dargestellt, wird bei dem Kennfeld, das die Einlassluft-Temperatur und den Energie-Korrekturkoeffizienten einander zuordnet, eine Einlassluft-Temperatur zu dem Zeitpunkt, wenn der Energie-Korrekturkoeffizient 1 beträgt, als eine Referenz-Einlassluft-Temperatur vorgegeben.
Wenn die Einlassluft-Temperatur, die durch die Einlassluft-Zustandsgrößen-Detektionseinheit 9 detektiert wird, niedriger ist als die Referenz-Einlassluft-Temperatur, nimmt der Energie-Korrekturkoeffizient einen Wert an, der geringer als 1 ist. In diesem Fall korrigiert die Energiezuführungs-Steuereinheit 61 die zugeführte Energie, die der Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate entspricht, durch Multiplizieren der zugeführten Energie mit dem Energie-Korrekturkoeffizienten, der einen Wert geringer als 1 aufweist, und die zugeführte Energie nach der Korrektur fällt folglich unter die zugeführte Energie vor der Korrektur.
Wenn allerdings die Einlassluft-Temperatur, die von der Einlassluft-Zustandsgrößen-Detektionseinheit 9 detektiert wird, höher ist als die Referenz-Einlassluft-Temperatur, nimmt der Energie-Korrekturkoeffizient einen Wert von größer als 1 an. In diesem Fall korrigiert die Energiezuführungs-Steuereinheit 61 die zugeführte Energie, die der Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate entspricht, durch Multiplizieren der zugeführten Energie mit dem Energie-Korrekturkoeffizienten, der einen höheren Wert als 1 aufweist, und die zugeführte Energie nach der Korrektur ist folglich höher als die zugeführte Energie vor der Korrektur.
Mit einer derartigen Konfiguration, bei der die zugeführte Energie, die der Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate entspricht, durch Verwendung von zumindest einem von einer Vielzahl von den in 13 bis 18 gezeigten Kennfeldern korrigiert wird, kann die erzeugte Menge des Verbrennungsförderers geeignet gesteuert werden. Als Ergebnis kann die Instabilität der Verbrennung, die durch unzureichenden Verbrennungsförderer verursacht wird, beseitigt werden, und die verbrauchte Energie kann verringert werden.
Wie oben beschrieben, ist der zweite Grundaspekt derart ausgebildet, dass bei der Konfiguration des oben erwähnten ersten Grundaspekts die zugeführte Energie, die der Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate entspricht, gemäß den Detektionswerten von verschiedenen Parametern korrigiert wird und die Energiezuführungseinrichtung so gesteuert wird, dass sie die zugeführte Energie nach der Korrektur zuführt.
Mit dieser Konfiguration ist es möglich, das Erzeugen eines Zustands zu verhindern, bei dem die Dichte des Verbrennungsförderers nicht ausreichend ist, und zwar selbst wenn die zugeführte Energie, die der Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate entspricht, der Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit zugeführt wird. Als Ergebnis kann die Instabilität der Verbrennung weiter verhindert werden.
Erste Ausführungsform
Bei einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Fall beschrieben, bei dem eine Funktion zum Zuführen des Verbrennungsförderers zu der Brennkammer 2 gleichzeitig mit einem Zeitpunkt, bei dem die Verbrennung unstabil wird, zu der Konfiguration des oben erwähnten zweiten Grundaspekts hinzugeführt wird. Bei der ersten Ausführungsform wird eine Beschreibung für die Aspekte weggelassen, die die gleichen wie bei dem oben beschriebenen zweiten Grundaspekt sind. Außerdem werden hauptsächlich Unterschiede zu dem oben beschriebenen zweiten Grundaspekt beschrieben.
Die oben beschriebenen ersten und zweiten Grundaspekte sind dazu ausgebildet, die zugeführte Energie gemäß dem Ansteigen des Motorausgangsleistungs-Befehls zu steuern. Dabei berücksichtigen der erste und zweite Grundaspekt das Auftreten einer Verzögerungszeitdauer von der Erzeugung des Verbrennungsförderers bis zur Zuführung zu der Brennkraftmaschine 2 abhängig von Bedingungen allerdings nicht. Daher ist die erste Ausführungsform derart ausgebildet, dass ein Energiezuführungszeitpunkt unter Berücksichtigung der Verzögerungszeitdauer bestimmt wird und die Energie der Verbrennungs-förderer-Erzeugungseinheit 5 gleichzeitig zu dem Energiezuführungszeitpunkt zugeführt wird.
20 ist ein Blockdiagramm zum Darstellen eines Beispiels einer Verbrennungs-Stabilisierungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in 20 gezeigt, weist die Verbrennungs-Stabilisierungsvorrichtung ferner folgende Elemente auf, die zusätzlich zu der Konfiguration der oben beschriebenen 12 in der elektronischen Steuereinheit 6 enthalten sind: eine Verzögerungszeitdauer-Berechnungseinheit 64 und eine Energiezuführungszeitpunkt-Berechnungseinheit 65. Eine elektronische Steuereinheit, die unabhängig von der elektronischen Steuereinheit 6 ist, kann die Verzögerungszeitdauer-Berechnungseinheit 64 und die Energiezuführungszeitpunkt-Berechnungseinheit 65 aufweisen, und zwar abhängig von der Rechenleistung der elektronischen Steuereinheit 6.
Die Verzögerungszeitdauer-Berechnungseinheit 64 berechnet den Zeitraum bis der Verbrennungsförderer, der von der Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit 5 erzeugt wird, zu der Brennkammer 2 zugeführt wird als Verzögerungszeitdauer. Ein Übergangszeitraum der Einlassluft-Geschwindigkeit oder ein Verbrennungszustand wird durch die Motordrehzahl in proportionaler Weise bestimmt. Somit berechnet die Verzögerungszeitdauer-Berechnungseinheit 64 die Verzögerungszeitdauer unter Verwendung der Anzahl von Verbrennungszyklen, die der Motordrehzahl entspricht.
Wenn beispielsweise ein Fall, bei dem die Motordrehzahl 3000 min^-1 beträgt, und ein Fall, bei dem die Motordrehzahl 1000 min^-1 beträgt, für einen Zeitraum von 1 Sekunde miteinander verglichen werden, hat der Fall, bei dem die Motordrehzahl 3000 min^-1 beträgt, einen größeren Einfluss. Somit wird bei der ersten Ausführungsform die Verzögerungszeitdauer genauer als Anzahl der Verbrennungszyklen ausgedrückt.
Die Verzögerungszeitdauer-Berechnungseinheit 64 berechnet die Verzögerungszeitdauer durch Dividieren einer Menge Mg von Luft, die in dem Einlasspfad 3 von der Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit 5 zu der Brennkammer 2 vorliegt, durch eine Menge Mc von Luft, die in einem Zyklus des Verbrennungszyklus verwendet wird.
Die Luftmenge Mg ist bekannt und wird im Voraus aus einem Volumen des Einlasspfades 3 von der Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit 5 bis zu der Brennkammer 2 bestimmt. Das Volumen des Einlasspfades 3 von der Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit 5 zu der Brennkammer 2 ist bekannt, und das Volumen muss nur dann gemessen werden, wenn beispielsweise die Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit 5 in dem Einlasspfad 3 angeordnet ist.
Die Verzögerungszeitdauer-Berechnungseinheit 64 kann dazu ausgebildet sein, die bekannte Luftmenge Mg basierend auf den jeweiligen Druck auf einer stromaufwärtigen Seite und einer stromabwärtigen Seite der Einlassluftmengen-Einstelleinheit 8 zu korrigieren. In diesem Fall kann der Druck auf der stromaufwärtigen Seite als Atmosphärendruck vorgegeben werden, und der Druck auf der stromabwärtigen Seite kann als Einlassluft-Druck vorgegeben werden, der mittels der Einlassluft-Zustandsgrößen-Detektionseinheit 9 detektiert wird.
Die Luftmenge Mc wird mittels der Verzögerungszeitdauer-Berechnungseinheit 64 berechnet. Die Verzögerungszeitdauer-Berechnungseinheit 64 berechnet die Luftmenge Mc aus dem Einlassluft-Druck, der durch die Einlassluft-Zustandsgrößen-Detektionseinheit 9 detektiert wird, und einem bekannten Hubvolumen des Verbrennungsmotors 1. Die Verzögerungszeitdauer-Berechnungseinheit 64 kann dazu ausgebildet sein, einen Zylinderdruck des Verbrennungsmotors 1 zu detektieren und den Zylinderdruck anstelle des Einlassluft-Drucks zu verwenden, um die Luftmenge Mc zu berechnen.
Auf diese Weise kann die Verzögerungszeitdauer-Berechnungseinheit 64 die Anzahl von Zyklen berechnen, die im Laufe der Verzögerungszeitdauer von der Erzeugung des Verbrennungsförderers zu dessen Zuführung zu der Brennkammer, benötigt werden, und zwar durch Dividieren der Luftmenge Mg durch die Luftmenge Mc.
Die Energiezuführungszeitpunkt-Berechnungseinheit 65 berechnet den Energiezuführungszeitpunkt, basierend auf der Verzögerungszeitdauer, die durch die Verzögerungszeitdauer-Berechnungseinheit 64 berechnet wird, und der Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate, die von der Motorausgangsleistungs-Anstiegsraten-Berechnungseinheit 62 berechnet wird. Insbesondere bestimmt die Energiezuführungszeitpunkt-Berechnungseinheit 65 den Energiezuführungszeitpunkt so, dass ein Zeitpunkt, zu dem die Motorausgangsleistung beginnt anzusteigen, und ein Zeitpunkt, zu dem die Zuführung des Verbrennungsförderers von der Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit 5 zu der Brennkammer 2 gestartet wird, miteinander übereinstimmen.
Die Energiezuführungs-Steuereinheit 61 führt eine derartige Steuerung durch, dass die Energie gleichzeitig zu dem Energiezuführungszeitpunkt zu der Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit 5 zugeführt wird, wobei der Energiezuführungszeitpunkt durch die Energiezuführungszeitpunkt-Berechnungseinheit 65 berechnet worden ist.
21 ist ein Ablaufdiagramm zum Darstellen eines Beispiels des Energiezuführungszeitpunktes, der von der Energiezuführungszeitpunkt-Berechnungseinheit 65 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung berechnet wird. Wie in 21 zu sehen, zeigen die entsprechenden Vertikalachsen einen relativen Wert des Motorausgangsleistungs-Befehlswerts, einen relativen Wert der Motorausgangsleistung, einen relativen Wert der zugeführten Energie und einen relativen Wert der Menge des Verbrennungsförderers an. Die Horizontalachsen sind jeweils gemeinsame Zeitachsen.
Ein Zeitpunkt A in 21, bei dem der Motorausgangsleistungs-Befehl beginnt anzusteigen, ein Zeitpunkt B, bei dem die Motorausgangsleistung beginnt anzusteigen, ein Zeitpunkt C, bei dem die Zuführung der zugeführten Energie gestartet wird, nämlich der Energiezuführungszeitpunkt, und ein Zeitpunkt D, bei dem die Zuführung des Verbrennungsförderers zu der Brennkammer 2 gestartet wird, sind entlang der Horizontalachse dargestellt.
Die Energiezuführungszeitpunkt-Berechnungseinheit 65 erfasst einen Zeitraum (im Folgenden als Zeitraum AC bezeichnet) zwischen dem Zeitpunkt A und dem Zeitpunkt C und verwendet den Zeitraum AC, um den Zeitpunkt B und den Zeitpunkt D miteinander in Übereinstimmung zu bringen.
Ein Zeitraum (im Folgenden als Zeitraum CD bezeichnet) zwischen dem Zeitpunkt C und dem Zeitpunkt D entspricht der Verzögerungszeitdauer, die von der Verzögerungszeitdauer-Berechnungseinheit 64 berechnet wird, und ist daher bekannt.
Außerdem variiert ein Zeitraum (im Folgenden als Zeitraum AB bezeichnet) zwischen dem Zeitpunkt A und Zeitpunkt B abhängig von den Charakteristiken des Verbrennungsmotors 1. Folglich wird eine Relation zwischen der Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate und dem Zeitraum AB im Voraus untersucht und ein Kennfeld, das die Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate und den Zeitraum AB einander zuordnet, wird in dem Speicher gespeichert. Die Energiezuführungszeitpunkt-Berechnungseinheit 65 berechnet den Zeitraum AB, der der Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate entspricht, die durch die Motorausgangsleistungs-Anstiegsraten-Berechnungseinheit 62 im Voraus mit dem Kennfeld berechnet wird.
Die Energiezuführungszeitpunkt-Berechnungseinheit 65 ist in der Lage, den Zeitraum AC aus einer Differenz zwischen dem Zeitraum AB und dem Zeitraum CD zu berechnen und das Rechenergebnis zu verwenden, um den Energiezuführungszeitpunkt so zu bestimmen, dass der Zeitpunkt B und der Zeitpunkt D miteinander übereinstimmen.
Wenn beispielsweise der Einlassluft-Druck abnimmt und der Zeitraum CD ansteigt, nimmt der Zeitraum AC ab, der von der Energiezuführungszeitpunkt-Berechnungseinheit 65 berechnet wird. Mit anderen Worte, es steuert die Energiezuführungs-Steuereinheit 61 die Energiezuführungseinrichtung 4 derart, dass die Energie früher zugeführt wird, wenn die Verzögerungszeitdauer ansteigt, die von der Verzögerungszeitdauer-Berechnungseinheit 64 berechnet wird.
Außerdem nimmt beispielsweise mit ansteigender Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate der Zeitraum AB ab und der Zeitraum AC ab, der durch die Energiezuführungszeitpunkt-Berechnungseinheit 65 berechnet wird. Mit anderen Worte, es steuert die Energiezuführungs-Steuereinheit 61 die Energiezuführungseinrichtung 4 derart, dass die Energie früher zugeführt wird, wenn die Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate ansteigt, die von der Motorausgangsleistungs-Anstiegsraten-Berechnungseinheit 62 berechnet wird.
Wie oben beschrieben, ist die erste Ausführungsform dazu ausgebildet, den Energiezuführungszeitpunkt unter Berücksichtigung der Verzögerungszeitdauer zu bestimmen und die Energiesteuervorrichtung derart zu steuern, dass der Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit die Energie gleichzeitig zu dem Energiezuführungszeitpunkt zugeführt wird, und zwar für jede der Konfigurationen der oben erwähnten ersten und zweiten Grundaspekte. Als Resultat ist es möglich, eine geeignete Steuerung zu implementieren, bei der die Verzögerungszeitdauer von der Erzeugung des Verbrennungsförderers bis zu der Zuführung zu der Brennkammer berücksichtigt wird.
Zweite Ausführungsform
Bei einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Fall beschrieben, bei dem irgendeine von den Verbrennungs-Stabilisierungsvorrichtungen der oben erwähnten ersten und zweiten Grundaspekte sowie der oben erwähnten ersten Ausführungsform bei einem mehrzylindrigen Verbrennungsmotor verwendet wird, der eine Vielzahl von Zylindern aufweist. Bei der zweiten Ausführungsform werden Aspekte nicht beschrieben, die diesen der oben erwähnten ersten und zweiten Grundaspekte sowie der oben erwähnten ersten Ausführungsform gleichen. Die Beschreibung erfolgt hauptsächlich anhand der Unterschiede zu den oben erwähnten ersten und zweiten Grundaspekten sowie der oben erwähnten ersten Ausführungsform.
Jede der entsprechenden Verbrennungs-Stabilisierungsvorrichtungen gemäß den oben erwähnten ersten und zweiten Grundaspekten sowie der oben erwähnten ersten Ausführungsform kann sowohl bei einem einzylindrigen Verbrennungsmotor als auch bei einem mehrzylindrigen Verbrennungsmotor verwendet werden. Wenn irgendeine von den Verbrennungs-Stabilisierungsvorrichtungen bei einem mehrzylindrigen Verbrennungsmotor verwendet wird, kann außerdem eine Konfiguration verwendet werden, bei der die Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit 5 in dem Einlasspfad 3 angeordnet ist, der zu jedem von den Zylindern abzweigt.
22 ist eine schematische Darstellung zum Darstellen eines Beispiels der Verbrennungs-Stabilisierungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in 22 zu sehen, zweigt der Einlasspfad 3 zu den entsprechenden vier Zylindern des Verbrennungsmotors 1 ab. Außerdem sind die Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheiten 5 in dem Einlasspfad 3 zu jedem von den Zylindern angeordnet.
Mit einer derartigen Konfiguration können die Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheiten 5 näher in Richtung der Brennkammerseite angeordnet werden, und der in der oben beschriebenen 16 dargestellte Zeitraum CD kann folglich verkleinert werden. Außerdem steigt nicht nur das Ansprechverhalten an, sondern ferner nimmt die Menge des erzeugten Verbrennungsförderers ab, der sich zersetzt, bevor er der Brennkammer 2 zugeführt worden ist. Ferner kann somit der Energieverbrauch verringert werden.
An der stromabwärtigen Seite eines Abzweigpunktes, an dem der Einlasspfad 3 abzweigt, ist die Pulsation des Druckes aufgrund des Lufteinlasses in jeden von den Zylindern hoch. Somit kann der Druck in der Entladungsumgebung für jeden von den Zylindern geeignet ausgewählt werden, und zwar durch Steuern eines Entladezeitpunktes der Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit 5 derart, dass der Zeitpunkt, bei dem der Verbrennungsförderer erzeugt wird, von Zylinder zu Zylinder unterschiedlich ist.
Wenn ein Zeitpunkt, bei dem der Druck in der Entladungsumgebung niedrig ist, beispielsweise als Entladungszeitpunkt ausgewählt wird, kann die Spannung verringert werden, die für die Entladung benötigt wird. Andererseits kann die Erzeugungseffizienz des Verbrennungsförderers erhöht werden, wenn ein Zeitpunkt als Entladungszeitpunkt ausgewählt wird, bei dem der Druck in der Entladungsumgebung hoch ist.
Wie oben beschrieben, ist die zweite Ausführungsform derart ausgebildet, dass die Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit in dem Einlasspfad von jedem von der Vielzahl von Zylindern des Verbrennungsmotors bei jeder Konfiguration der oben erwähnten ersten und zweiten Grundaspekte sowie der oben erwähnten ersten Ausführungsform angeordnet ist. Daraus folgt, dass die Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheiten näher in Richtung der Brennkammerseite angeordnet werden können.
Vorstehend sind der erste und zweite Grundaspekt sowie die erste und zweite Ausführungsform jeweils einzeln beschrieben, allerdings können die jeweiligen Konfigurationsbeispiele, die bei dem ersten und zweiten Grundaspekt sowie bei zweite Korrektureinheit (42) ersten und zweiten Ausführungsform beschrieben sind, auch frei miteinander kombiniert werden, solange die Kombination durch den Wortlaut der anliegenden Ansprüche abgedeckt ist.

Claims

Verbrennungs-Stabilisierungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor (1), die Folgendes aufweist: - eine Energiezuführungseinrichtung (4), die dazu ausgebildet ist, Energie zuzuführen; - eine Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit (5), die dazu ausgebildet ist, einen Verbrennungsförderer mittels der von der Energiezuführungseinrichtung (4) zugeführte Energie zu erzeugen und den Verbrennungsförderer einer Brennkammer (2) eines Verbrennungsmotors (1) zuzuführen, wobei die Erzeugungsmenge des Verbrennungsförderers mit dem Ansteigen der zugeführten Energie ansteigt; - eine Motorausgangsleistungs-Befehlseinheit (7), die dazu ausgebildet ist, einen Motorausgangsleistungs-Befehl zum Steuern der Motorausgangsleistung des Verbrennungsmotors (1) auszugeben; und - eine elektronische Steuereinheit (6), die dazu ausgebildet ist, die Energiezuführungseinrichtung (4) zu steuern, wobei die elektronische Steuereinheit (6) Folgendes aufweist: - eine Motorausgangsleistungs-Anstiegsraten-Berechnungseinheit (62), die dazu ausgebildet ist, einen Änderungswert pro Zeiteinheit des Motorausgangsleistungs-Befehls, der von der Motorausgangsleistungs-Befehlseinheit (7) ausgegeben wird, als Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate zu berechnen; - eine Energiezuführungs-Steuereinheit (61), die dazu ausgebildet ist, die Energiezuführungseinrichtung (4) derart zu steuern, dass Energie zugeführt wird, die der Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate entspricht, die von der Motorausgangsleistungs-Anstiegsraten-Berechnungseinheit (62) berechnet wird, so dass die Erzeugungsmenge des Verbrennungsförderers angepasst wird; - eine Verzögerungszeitdauer-Berechnungseinheit (64), die dazu ausgebildet ist, eine Luftmenge, die in einem Einlasspfad (3) von der Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit (5) zu der Brennkammer (2) vorliegt, durch eine Luftmenge zu dividieren, die in einem Zyklus eines Verbrennungszyklus verwendet wird, so dass eine Verzögerungsperiode berechnet wird, bis der Verbrennungsförderer, der von der Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit (5) erzeugt worden ist, der Brennkammer (2) zugeführt wird; und - eine Energiezuführungszeitpunkt-Berechnungseinheit (65), die dazu ausgebildet ist, eine Energiezuführungszeitpunkt zu berechnen, bei dem die Energiezufuhr gestartet werden soll, und zwar basierend auf der Verzögerungsperiode, die von der Verzögerungszeitdauer-Berechnungseinheit (64) berechnet wird, und der Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate, die von der Motorausgangsleistungs-Anstiegsraten-Berechnungseinheit (62) berechnet wird, und zwar derart, dass ein Zeitpunkt, bei dem ein Ansteigen in der Motorausgangsleistung beginnt, und ein Zeitpunkt, bei dem der Verbrennungsförderer, der von der Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit (5) erzeugt worden ist, der Brennkammer (2) zugeführt wird, miteinander übereinstimmen, und wobei die Energiezuführungs-Steuereinheit (61) dazu ausgebildet ist, die Energiezuführungseinrichtung (4) derart zu steuern, dass Energie zum Energiezuführungszeitpunkt zugeführt wird, der von der Energiezuführungszeitpunkt-Berechnungseinheit (65) berechnet wird.
Verbrennungs-Stabilisierungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Energiezuführungs-Steuereinheit (61) dazu ausgebildet ist, die Energiezuführungseinrichtung (4) derart zu steuern, dass die Energie früher zugeführt wird, wenn die Verzögerungsperiode ansteigt, die von der Verzögerungsdauer-Berechnungseinheit (64) berechnet wird.
Verbrennungs-Stabilisierungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Energiezuführungs-Steuereinheit (61) dazu ausgebildet ist, die Energiezuführungseinrichtung (4) derart zu steuern, dass die Energie früher zugeführt wird, wenn die Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate ansteigt, die von der Motorausgangsleistungs-Anstiegsraten-Berechnungseinheit (62) berechnet wird.
Verbrennungs-Stabilisierungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, die ferner Folgendes aufweist: - eine Einlassluft-Zustandsgrößen-Detektionseinheit (9), die dazu ausgebildet ist, mindestens eine Zustandsgröße von einer Einlassluft-Temperatur des Verbrennungsmotors (1), einer Einlassluft-Feuchtigkeit des Verbrennungsmotors (1), oder eines Einlassluft-Drucks des Verbrennungsmotors (1) als Einlassluft-Zustandsgröße zu detektieren, wobei die Energiezuführungs-Steuereinheit (61) dazu ausgebildet ist, die zugeführte Energie, die der Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate entspricht, die durch die Motorausgangsleistungs-Anstiegsraten-Berechnungseinheit (62) berechnet wird, gemäß der Einlassluft-Zustandsgröße zu korrigieren, die von der Einlassluft-Zustandsgrößen-Detektionseinheit (9) detektiert wird, und die Energiezuführungseinrichtung (4) derart zu steuern, dass die korrigierte Energie zugeführt wird.
Verbrennungs-Stabilisierungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, die ferner Folgendes aufweist: - eine Motorlast-Detektionseinheit (12), die dazu ausgebildet ist, eine Motorlast des Verbrennungsmotors (1) zu detektieren, wobei die Energiezuführungs-Steuereinheit (61) dazu ausgebildet ist, die zugeführte Energie, die der Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate entspricht, die von der Motorausgangsleistungs-Anstiegsratenrechnungseinheit (62) berechnet wird, gemäß der Motorlast zu korrigieren, die von der Motorlast-Detektionseinheit (12) detektiert wird, und die Energiezuführungseinrichtung (4) derart zu steuern, dass die korrigierte Energie zugeführt wird.
Verbrennungs-Stabilisierungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, die ferner Folgendes aufweist: - eine Motordrehzahl-Detektionseinheit (11), die dazu ausgebildet ist, die Motordrehzahl des Verbrennungsmotors (1) zu detektieren, wobei die Energiezuführungs-Steuereinheit (61) dazu ausgebildet ist, die zugeführte Energie, die der Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate entspricht, die von der Motorausgangsleistungs-Anstiegsraten-Berechnungseinheit (62) berechnet wird, gemäß der Motordrehzahl zu korrigieren, die von der Motordrehzahl-Detektionseinheit (11) detektiert wird, und die Energiezuführungseinrichtung (4) derart zu steuern, dass die korrigierte Energie zugeführt wird.
Verbrennungs-Stabilisierungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, die ferner Folgendes aufweist: - eine Erzeugungseinheits-Temperatur-Detektionseinheit (10), die dazu ausgebildet ist, eine Gerätetemperatur der Verbrennungsförderer-Erzeugungseinheit (5) zu detektieren, wobei die Energiezuführungs-Steuereinheit (61) dazu ausgebildet ist, die zugeführte Energie, die der Motorausgangsleistungs-Anstiegsrate entspricht, die von der Motorausgangsleistungs-Anstiegsraten-Berechnungseinheit (62) berechnet wird, gemäß der Gerätetemperatur zu korrigieren, die von der Erzeugungseinheits-Temperatur-Detektionseinheit (10) detektiert wird, und die Energiezuführungseinrichtung (4) derart zu steuern, dass die korrigierte Energie zugeführt wird.