DE112018005982T5

DE112018005982T5 - Brennkraftmaschinen-steuervorrichtung und brennkraftmaschinen-steuerverfahren

Info

Publication number: DE112018005982T5
Application number: DE112018005982.0T
Authority: DE
Inventors: Atsushi Shimada; Toshihiro Aono; Masayuki Saruwatari
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2018-01-09
Filing date: 2018-12-11
Publication date: 2020-08-06
Also published as: WO2019138759A1; US20200291914A1; JP2019120210A; US11614064B2; JP6960337B2

Abstract

Es werden eine Steuervorrichtung und ein Steuerverfahren für eine hoch effiziente Brennkraftmaschine geschaffen, die die Verbrennung stabilisieren und die NO-Emissionen unterdrücken können, ohne die Montagelast an einer ECU unnötig zu vergrößern. Deshalb enthält die Steuervorrichtung der Brennkraftmaschine zum Steuern der Brennkraftmaschine eine Zündkerze, die ein Luft/Kraftstoff-Gemisch aus Kraftstoff und Luft in der Brennkammer zündet, einen Verbrennungsdruck-Schätzsensor, der einen Verbrennungsdruck in der Brennkammer detektiert, und einen Kurbelwinkelsensor, der einen Kurbelwinkel einer Kurbelwelle detektiert. Ein MBT-Bereich wird basierend auf einer Zündverzögerungsperiode von einem Zündzeitpunkt der Zündkerze, der aus einem Detektionswert des Verbrennungsdruck-Schätzsensors und einem Detektionswert des Kurbelwinkelsensors berechnet wird, auf einen Verbrennungsstartzeitpunkt in der Brennkammer und eine Verbrennungsperiode von dem Verbrennungsstartzeitpunkt bis zu einem Sollmengenverbrennungs-Endzeitpunkt, wenn eine Sollmenge der Verbrennung endet, gesetzt. Ein Zündzeitpunkt der Zündkerze wird so gesteuert, dass er in den Soll-MBT-Bereich fällt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Steuerung eines Kraftmaschinensystems für ein Fahrzeug und insbesondere auf eine Technik, die zum Erhöhen des Wirkungsgrades eines Kraftmaschinensystems effektiv ist.
Technischer Hintergrund
Um auf die Einführung von CO₂-Vorschriften und RDE-Vorschriften (Emissionen beim echten Fahren) für Kraftfahrzeuge zu reagieren, ist ein hoher Wirkungsgrad der Kraftmaschinen erforderlich. Eine in Kraftfahrzeugen umfassend verwendete Funkenzündungs-Kraftmaschine weist das Problem auf, dass ihr Wirkungsgrad geringer als der einer Kompressionszündungs-Kraftmaschine ist, weil ein Pumpverlust bei geringer Last und die Notwendigkeit, ein Luft/Kraftstoff-Gemisch bei einem theoretischen Mischungsverhältnis zu verbrennen, erforderlich sind.
Die magere Verbrennung mit Luft oder einem Inertgas in einer Funkenzündungs-Kraftmaschine ist ein Mittel zum Vergrößern des spezifischen Wärmeverhältnisses eines Luft/Kraftstoff-Gemischs, zum Erhöhen des theoretischen thermischen Wirkungsgrads und zum Verringern des Pumpverlusts bei geringen Lasten. Deshalb kann eine signifikante Erhöhung des thermischen Wirkungsgrades verwirklicht werden. Insbesondere bei der supermageren Verbrennung mit einer Luftüberschusszahl höher als 2 wird eine Verbrennungstemperatur gleich oder kleiner als eine minimale Temperatur, bei der NO_x emittiert wird. Deshalb können gleichzeitig ein hoher thermischer Wirkungsgrad und ein geringes Abgas verwirklicht sein.
Die supermagere Verbrennung weist jedoch das Problem auf, dass die Verbrennung instabil wird, wenn die Luftüberschusszahl größer als ein vorgegebener Wert wird, während NO_x ausgestoßen wird, wenn die Luftüberschusszahl kleiner als ein vorgegebener Wert wird. Aus diesem Grund ist es notwendig, die Luftüberschusszahl mit hoher Genauigkeit zu steuern und eine stabile Verbrennung auszuführen, um gleichzeitig eine Fehlzündung zu verhindern und NO_x zu verringern.
Als ein technischer Hintergrund auf diesem technischen Gebiet gibt es z. B. eine Technik, wie sie in der PTL 1 beschrieben ist. PTL 1 offenbart „eine Steuervorrichtung einer Brennkraftmaschine, die eine Kurbelwinkeldetektionseinheit zum Detektieren eines Kurbelwinkels, eine Verbrennungsmassenverhältnis-Berechnungseinheit zum Berechnen eines Verbrennungsmassenverhältnisses, eine erste Kurbelwinkelerfassungseinheit zum Erfassen eines ersten Kurbelwinkels, bei dem das Verbrennungsmassenverhältnis ein vorgegebenes Verbrennungsmassenverhältnis wird, und eine Rückkopplungssteuereinheit zum Korrigieren einer Kraftstoffeinspritzmenge, so dass sich ein Berechnungswert einer Kurbelwinkelperiode von einem Zündzeitpunkt bis zum ersten Kurbelwinkel einem Sollwert der Kurbelwinkelperiode nähert, enthält“.
Liste der Entgegenhaltungen
Patentliteratur
PTL 1: JP 2016-98772 A
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Die oben beschriebene PTL 1 berechnet eine Wärmefreisetzungsrate, die die Verbrennung begleitet, durch das Messen eines Verbrennungsdrucks und eines Kurbelwinkels einer Kraftmaschine, integriert die berechnete Wärmefreisetzungsrate und detektiert den CA10, der ein Zeitpunkt ist, zu dem 10 % des Kraftstoffs verbrannt sind, um eine Fehlzündung der mageren Verbrennung zu unterdrücken. Bei diesem Verfahren kann das Auftreten einer Fehlzündung unterdrückt werden, wobei es aber schwierig ist, auf das Auftreten von NO_x zu reagieren.
Weil es außerdem notwendig ist, die Wärmefreisetzungsrate aus dem Verbrennungsdruck zu berechnen, wird die Montagelast an der ECU (Kraftmaschinensteuereinheit) hoch, wobei der Einfluss des Messfehlers des Absolutwerts des Verbrennungsdrucks zunimmt. Es gibt ein Problem der Machbarkeit.
Entsprechend ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Steuervorrichtung und ein Steuerverfahren für eine hocheffiziente Brennkraftmaschine zu schaffen, die die Verbrennung stabilisieren und die NOx-Emissionen unterdrücken können, ohne eine Montagelast an einer ECU unnötig zu vergrößern.
Lösung des Problems
Um die obigen Probleme zu lösen, schafft die Erfindung eine Steuervorrichtung einer Brennkraftmaschine zum Steuern der Brennkraftmaschine, die eine Zündkerze, die ein Luft/Kraftstoff-Gemisch aus Kraftstoff und Luft in der Brennkammer zündet, einen Verbrennungsdruck-Schätzsensor, der einen Verbrennungsdruck in der Brennkammer detektiert, und einen Kurbelwinkelsensor, der einen Kurbelwinkel einer Kurbelwelle detektiert, umfasst. Ein MBT-Bereich wird basierend auf einer Zündverzögerungsperiode von einem Zündzeitpunkt der Zündkerze, der aus einem Detektionswert des Verbrennungsdruck-Schätzsensors und einem Detektionswert des Kurbelwinkelsensors berechnet wird, auf einen Verbrennungsstartzeitpunkt in der Brennkammer und eine Verbrennungsperiode von dem Verbrennungsstartzeitpunkt bis zu einem Sollmengenverbrennungs-Endzeitpunkt, wenn eine Sollmenge der Verbrennung endet, gesetzt. Ein Zündzeitpunkt der Zündkerze wird so gesteuert, dass er in den Soll-MBT-Bereich fällt.
Ferner schafft die Erfindung ein Steuerverfahren einer Brennkraftmaschine, das (a) das Messen einer Drehzahl einer Kurbelwelle in der Brennkraftmaschine und das Schätzen eines Drehmoments der Brennkraftmaschine aus irgendeiner einer Einlassluftmenge, einer Kraftstoffmenge, eines thermischen Wirkungsgrads und einer Fahrpedalöffnung, (b) das Messen eines Verbrennungsdrucks in einer Brennkammer der Brennkraftmaschine und das Berechnen einer Zündverzögerungsperiode von einem Zündzeitpunkt einer Zündkerze bis zu einem Verbrennungsstartzeitpunkt und einer Verbrennungsperiode von dem Verbrennungsstartzeitpunkt bis zu einem Sollmengenverbrennungs-Endzeitpunkt, der eine Sollmenge der Verbrennung beendet, basierend auf dem gemessenen Verbrennungsdruck in der Brennkammer und der in Schritt (a) gemessenen Drehzahl der Kurbelwelle, und (c) Festlegen eines MBT-Bereichs basierend auf der Zündverzögerungsperiode und der im Schritt (b) berechneten Verbrennungsperiode. Der Zündzeitpunkt der Zündkerze wird so gesteuert, dass er in den im Schritt (c) festgelegten MBT-Bereich fällt.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß der Erfindung ist es möglich, die Verbrennung zu stabilisieren und die NO_x-Emissionen zu unterdrücken, ohne die Montagelast an der ECU unnötig zu vergrößern, und eine Steuervorrichtung einer hocheffizienten Brennkraftmaschine und ein Steuerverfahren für die Brennkraftmaschine zu verwirklichen.
Die Aufgaben, Konfigurationen und Wirkungen neben der obigen Beschreibung werden durch die Erklärung der folgenden Ausführungsformen offensichtlich.
Figurenliste

1 ist eine graphische Darstellung, die eine Beziehung zwischen einer Luftüberschusszahl und einem theoretischen thermischen Wirkungsgrad veranschaulicht.
2 ist eine Ansicht, die eine Beziehung zwischen einer Luftüberschusszahl und einer Verbrennungstemperatur veranschaulicht.
3 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm einer Brennkraftmaschine (Kraftmaschine) gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
4 ist ein Zeitdiagramm, das einen Übergang eines Sensorausgangswertes gemäß einer Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht.
5 ist eine graphische Darstellung, die eine Beziehung zwischen einer Luftüberschusszahl und einem MBT-Gebiet veranschaulicht.
6 ist eine graphische Darstellung, die ein Steuerverfahren für eine Brennkraftmaschine (Kraftmaschine) gemäß einer Ausführungsform der Erfindung konzeptionell veranschaulicht.
7 ist eine graphische Darstellung, die ein Steuerverfahren für eine Brennkraftmaschine (Kraftmaschine) gemäß einer Ausführungsform der Erfindung konzeptionell veranschaulicht.
8 ist eine graphische Darstellung, die eine Beziehung zwischen einer Drehzahl und einem Drehmoment bei magerer Verbrennung veranschaulicht.
9 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm einer Brennkraftmaschine (Kraftmaschine) gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
10 ist eine graphische Darstellung, die eine Beziehung zwischen einer AGR-Rate und einem MBT-Gebiet veranschaulicht.
11 ist eine graphische Darstellung, die ein Steuerverfahren einer Brennkraftmaschine (Kraftmaschine) gemäß einer Ausführungsform der Erfindung konzeptionell veranschaulicht.
12 ist eine graphische Darstellung, die ein Steuerverfahren einer Brennkraftmaschine (Kraftmaschine) gemäß einer Ausführungsform der Erfindung konzeptionell veranschaulicht.
13 ist eine graphische Darstellung, die ein MBT-Steuerverfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung konzeptionell veranschaulicht.
14 ist ein Ablaufplan, der ein Steuerverfahren einer Brennkraftmaschine (Kraftmaschine) gemäß einer Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht.

Beschreibung der Ausführungsformen
Im Folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung unter Verwendung der Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen sind die gleichen Komponenten durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei eine ausführliche Beschreibung von sich überlappenden Abschnitten weggelassen wird.
[Erste Ausführungsform]
Zuerst werden die Eigenschaften einer Magerbrennkraftmaschine (eines Magermotors) bezüglich der 1 und 2 beschrieben. Die 1 und 2 veranschaulichen die theoretische Werte des thermischen Wirkungsgrades und der Verbrennungstemperatur bezüglich einer Luftüberschusszahl (die im Folgenden außerdem als „λ“ bezeichnet wird), wenn der Otto-Kreisprozess als ein theoretischer Zyklus festgelegt ist.
Wie in den 1 und 2 veranschaulicht ist, nimmt im Magermotor das spezifische Wärmeverhältnis des Arbeitsfluids (Luft/Kraftstoff-Gemischs) zu, wenn die Luftüberschusszahl λ zunimmt, wodurch der theoretische thermische Wirkungsgrad verbessert und erhöht wird, wobei die Verbrennungstemperatur fällt. Normalerweise wird theoretisch kein NOx emittiert, wenn die Verbrennungstemperatur 1800 K oder kleiner ist. Deshalb wird erkannt, dass sowohl ein hoher thermischer Wirkungsgrad als auch ein geringes NO_x kompatibel sind, wenn die Luftüberschusszahl λ 1,8 oder höher ist.
Andererseits nimmt die Geschwindigkeit der laminaren Verbrennung ab, wenn die Luftüberschusszahl λ zunimmt, wobei es eine Grenze für die Erhöhung der Luftüberschusszahl λ gibt. Aus diesem Grund ist es notwendig, eine magere Verbrennung in einem Gebiet mit einer keinen Luftüberschusszahl λ auszuführen. Das heißt, um eine stabile Verbrennung und eine magere Verbrennung mit niedrigem NO_x zu verwirklichen, ist es notwendig, die Luftüberschusszahl λ in einem begrenzten schmalen Bereich genau zu steuern.
Als Nächstes werden eine Steuervorrichtung und ein Steuerverfahren der Brennkraftmaschine gemäß der ersten Ausführungsform bezüglich der 3 bis 7 beschrieben. 3 ist eine graphische Darstellung zum Erklären einer schematischen Konfiguration des Kraftmaschinensystems (der Brennkraftmaschine) dieser Ausführungsform. Wie in 3 veranschaulicht ist, ist das vorliegende Kraftmaschinensystem eine Funkenzündungs-Kraftmaschine, die eine Zündkerze 3 enthält, die ein Luft/Kraftstoff-Gemisch aus Kraftstoff und Luft in einer Brennkammer 9 zündet. Der Kraftstoff wird durch eine Einspritzdüse 1 in ein Einlassrohr zum Einleiten von Luft in die Brennkammer 9 eingespritzt. Ferner wird die der Kraftmaschine (Brennkammer 9) zugeführte Luftmenge durch eine Drosselklappe 2 eingestellt. Die in die Kraftmaschine (Brennkammer 9) eintretende Luftmenge wird durch einen Sensor gemessen, ein Computer (Controller 11) berechnet einen erforderlichen Kraftstoff, und der Kraftstoff wird mit hohem Druck durch die Einspritzdüse 1 in das Einlassrohr eingespritzt.
Die Brennkammer 9 ist mit einem Verbrennungsdruck-Schätzsensor 6 zum Detektieren einer physikalischen Größe versehen, die eine Korrelation mit dem Verbrennungsdruck aufweist. Der Verbrennungsdruck-Schätzsensor 6 enthält z. B. einen Drucksensor, der den Druck in der Brennkammer 9 detektiert, einen Dehnungssensor, der den Betrag der Dehnung (Dehnungsbetrag) an der Wandoberfläche der Brennkammer 9 detektiert, einen Schwingungssensor, der die der Verbrennung zugeordnete Schwingung detektiert, einen Beschleunigungssensor, einen Schallsensor, der einen in der Brennkammer 9 erzeugten Schall detektiert, und einen Strommesser, der den lonenstrom misst, der der Verbrennung zugeordnet erzeugt wird.
Ein Kurbelwinkelsensor (Rotationssensor) 7 zum Detektieren einer Rotationsposition (eines Kurbelwinkels) einer Kurbelwelle 8 ist in der Kraftmaschine installiert, wobei die Ausgabe eines Verbrennungsdruck-Schätzsensors 6 und der Drehwinkel der Kurbelwelle unter Verwendung des Kurbelwinkelsensors (Rotationssensors) 7 synchronisiert werden können.
Ein O₂-Sensor 10 ist im Auspuffrohr nach dem Zusammenführen der Zylinder installiert. Der O₂-Sensor 10 misst die O₂-Konzentration im Abgas und schätzt die Gesamt-Luftüberschusszahl.
Ein Einlassventil 4 und ein Auslassventil 5 sind auf der Einlassseite bzw. der Auslassseite der Brennkammer 9 installiert, wobei diese Ventile mit einem variablen Ventilmechanismus angebracht sind, der irgendeinen eines Phasenzeitpunkts (Öffnungs-/Schließzeitpunkts) und eines Hubbetrags (Öffnungsgrads) ändern kann.
Der Controller 11 weist eine Steuerfunktion und eine Ansteuerfunktion des Lesens der Werte des Verbrennungsdruck-Schätzsensors 6 und des Kurbelwinkelsensors (Rotationssensors) 7 und basierend auf diesen Werten des Steuerns der Einspritzmenge und des Einspritzzeitpunkts der Einspritzdüse 1, der Öffnung der Drosselklappe 2, des Zündzeitpunkts der Zündkerze 3, eines variabler Betrags des Einlassventils 4 und eines variablen Betrags des Auslassventils 5 auf.
4 veranschaulicht die Zeitpunkte (Δθ_Pmax, Δθ_P"max), die aus den Ausgangswerten des Verbrennungsdruck-Schätzsensors 6 und des Kurbelwinkelsensors (Rotationssensors) 7 definiert sind. Die Zeitpunkte (Δθ_Pmax, Δθ_P"max) sind der Kurbelwinkel (Δθ_Pmax), der der Maximalwert des Verbrennungsdruck-Schätzsensors 6 ist, und der Kurbelwinkel (Δθ_P"max), der der Maximalwert der zweiten Ableitung des Verbrennungsdruck-Schätzsensors 6 ist.
Δθ_P"max ist eine Zündverzögerungsperiode vom Zündzeitpunkt der Zündkerze 3 bis zum Verbrennungsstartzeitpunkt in der Brennkammer 9, während Δθ_Pmax eine Verbrennungsperiode vom Verbrennungsstartzeitpunkt bis zum Sollmengenverbrennungs-Endzeitpunkt, zu dem die (vorgegebene) Sollmengenverbrennung endet.
Die Formeln zum Berechnen jedes Parameters sind als die folgenden Formeln (1) und (2) definiert.
[Math. 1] $θ_{P m a x} = \frac{t_{m 1} - t_{1}}{t_{2} - t_{1}} θ_{2} + \frac{t_{2} - t_{m 1}}{t_{2} - t_{1}} θ_{1}$

[Math. 2] $θ_{P " m a x} = \frac{t_{m 2} - t_{1}}{t_{2} - t_{1}} θ_{2} + \frac{t_{2} - t_{m 2}}{t_{2} - t_{1}} θ_{1}$
Hier sind t₁ und t₂ die Abfallzeitpunkte (die Zeitbasis) des Kurbelwinkelsensors, ist t_m1 der Zeitpunkt (die Zeitbasis), der den Maximalwert (P) des Verbrennungsdruck-Schätzsensors 6 angibt, und ist t_m2 der Zeitpunkt (die Zeitbasis), der den Maximalwert der zweiten Ableitung (P") des Verbrennungsdruck-Schätzsensors 6 angibt.
Ferner geben θ₁ und θ₂ den Abfallzeitpunkt (die Kurbelwinkelbasis) des Kurbelwinkelsensors 7 an.
Durch die Ausdrücke (1) und (2) können selbst dann, wenn der Abfallzyklus des Kurbelwinkelsensors 7 relativ grob ist, z. B. alle 10 Grad (der Zyklus ist lang), die genauen θ_Pmax und θ_P"max berechnet werden. Aus θ_Pmax und θ_P"max werden Δθ_Pmax und Δθ_P"max berechnet und für die Verbrennungssteuerung verwendet. Ferner ist Δθ_Pmax eine Kurbelperiode vom Zeitpunkt der Zündung bis zum Maximalwert des Wertes (P) des Verbrennungsdruck-Schätzsensors 6, während Δθ_P”max als eine Kurbelperiode von der Zündung bis zum Maximalwert des Wertes (P") der zweiten Ableitung des Verbrennungsdruck-Schätzsensors 6 definiert ist.
Δθ_Pmax gibt eine Korrelation mit der Verbrennungsperiode von der Zündung bis zum Schwerpunkt der Verbrennung an, während Δθ_P"max eine Korrelation mit der Zündverzögerungsperiode von der Zündung bis zum Beginn der Wärmeerzeugung angibt. Deshalb können die Verbrennungsbedingungen durch das Kombinieren dieser beiden Teile der Daten leicht geschätzt werden.
Weil Δθ_Pmax und Δθ_P"max nicht die Genauigkeit des Absolutwerts der Ausgabe des Verbrennungsdruck-Schätzsensors 6 erfordern, kann eine genaue Messung ausgeführt werden, selbst wenn z. B. eine Temperaturdrift des Ausgangswerts des Drucksensors oder eine Verschlechterung des Sensors auftritt. Ferner kann ein Sensor, der eine Kraftmaschinenschwingung, eine thermische Verzerrung (Dehnung) des Kopfes, die Verbrennungsgeräusche und dergleichen misst, als Verbrennungsdruck-Schätzsensor verwendet werden. Mit anderen Worten, es kann gesagt werden, dass eine Verbrennungssteuerung durch eine kostengünstige Verbrennungsdetektion unter Verwendung der definierten Zeitpunkte (Δθ_Pmax, Δθ_P"max) verwirklicht werden kann.
5 veranschaulicht die Ergebnisse des Anordnens der Zeitpunkte (Δθ_Pmax, Δθ_P"max), die aus dem Verbrennungsdruck-Schätzsensor 6 der tatsächlichen Kraftmaschine für jede Verbrennungsbedingung berechnet werden. Die Verbrennungsbedingungen ändern die Luftüberschusszahl λ bzw. den Zündzeitpunkt.
Aus diesen Ergebnissen veranschaulichen Δθ_Pmax und Δθ_P"max eine lineare Korrelation für jede Luftüberschusszahl λ. Ferner ist ersichtlich, dass der Zündzeitpunkt für maximales Drehmoments (MBT: minimale Voreilung für bestes Drehmoment) bei jedem λ einen Bereich von Δθ_Pmax und Δθ_P"max aufweist. Aus diesen Tatsachen ist es möglich ist, sowohl die λ als auch die MBT unter Verwendung von Δθ_Pmax und Δθ_P"max gleichzeitig zu steuern.
Als Nächstes wird eine spezifische Steuerprozedur (Steuerverfahren) der Brennkraftmaschine in dieser Ausführungsform unter Verwendung der 6 und 7 beschrieben. Hier wird ein Beispiel der Steuerprozedur beschrieben, wenn die Soll-Luftüberschusszahl λ auf 2 gesetzt ist.
Wie in 7 veranschaulicht ist, kann, wenn der als die MBT dienende Punkt E angestrebt wird, die Steuerung basierend auf Δθ_Pmax und Δ_θP"max, die aus der Ausgabe des Verbrennungsdruck-Schätzsensors 6 berechnet werden, in die folgenden Gebiete A, B, C und D klassifiziert werden, (siehe 6).
Bereich A: Die aktuelle λ ist größer als die Soll-λ, wobei der aktuelle Zündzeitpunkt von der MBT nach spät verstellt ist.
Bereich B: Die aktuelle λ ist größer als die Soll-λ, wobei der aktuelle Zündzeitpunkt von der MBT nach früh verstellt ist.
Bereich C: Die aktuelle λ ist kleiner als die Soll-λ, wobei der aktuelle Zündzeitpunkt von der MBT nach spät verstellt ist.
Bereich D: Die aktuelle λ ist kleiner als die Soll-A, wobei der aktuelle Zündzeitpunkt von der MBT nach früh verstellt ist.
Im Folgenden wird das Steuerverfahren in jedem Gebiet beschrieben, wenn die MBT- und λ-Steuerung ausgeführt wird.
Bereich A: Der Zündzeitpunkt wird nach früh verstellt, nachdem λ verringert worden ist. Das heißt, wenn die Zündverzögerungsperiode lang ist und die Verbrennungsperiode bezüglich des Soll-MBT-Bereichs lang ist, werden die Einspritzdüse 1 und die Drosselklappe 2 so gesteuert, dass sie sich innerhalb des Sollbereichs der Luftüberschusszahl λ befinden, und dann festgelegt. Dann wird der Zündzeitpunkt der Zündkerze 3 so gesteuert, dass er in den MBT-Bereich fällt.
Bereich B: λ wird nach dem Verstellen des Zündzeitpunkts nach spät verringert. Das heißt, wenn die Zündverzögerungsperiode lang ist und die Verbrennungsperiode bezüglich des Soll-MBT-Bereichs kurz ist, wird der Zündzeitpunkt der Zündkerze 3 so gesteuert, dass er in den Soll-MBT-Bereich fällt. Dann werden die Einspritzdüse 1 und die Drosselklappe 2 so gesteuert, dass sie in den Sollbereich der Luftüberschusszahl λ fallen.
Bereich C: λ wird erhöht, nachdem der Zündzeitpunkt nach früh verstellt worden ist. Das heißt, wenn die Zündverzögerungsperiode den Soll-MBT-Bereich überlappt und die Verbrennungsperiode lang ist, wird der Zündzeitpunkt der Zündkerze 3 so gesteuert, dass er in den Soll-MBT-Bereich fällt. Dann werden die Einspritzdüse 1 und die Drosselklappe 2 so gesteuert, dass sie in den Sollratenbereich der Luftüberschusszahl A fallen.
Bereich D: λ wird nach dem Verstellen des Zündzeitpunkts nach spät vergrößert. Das heißt, wenn die Zündverzögerungsperiode den Soll-MBT-Bereich überlappt und die Verbrennungsperiode kurz ist, wird der Zündzeitpunkt der Zündkerze 3 so gesteuert, dass er in den Soll-MBT-Bereich fällt. Dann werden die Einspritzdüse 1 und die Drosselklappe 2 so gesteuert, dass sie in den Sollbereich der Luftüberschusszahl A fallen.
Wenn wie in den Bereichen B und D der aktuelle Zündzeitpunkt von der MBT nach früh verstellt ist, wird die Verstellung des Zündzeitpunkts nach spät mit Priorität gesteuert, da eine anomale Verbrennung, wie z. B. Klopfen, wahrscheinlich auftritt.
Wenn andererseits wie im Bereich A die aktuelle λ grösser ist als die Soll-λ ist und der aktuelle Zündzeitpunkt von der MBT nach spät verstellt ist, wird der Zündzeitpunkt nach früh verstellt, nachdem zuerst die Steuerung zum Verringern von λ ausgeführt worden ist. Weil die Steuerung des λ durch die Zufuhrmengen des Kraftstoffs und der Luft bestimmt ist, ist die Fluktuation größer als der Zündzeitpunkt. Weil die λ- und Zündzeitpunktsteuerung, die im Bereich A erforderlich sind. beides Steuerungen sind, bei denen Klopfen wahrscheinlich auftritt, kann das Klopfen vermieden werden, indem λ, das einen großen Variationsfaktor aufweist, zuerst gesteuert wird.
Wenn wie im Bereich C das aktuelle λ kleiner als das Soll-A ist und der aktuelle Zündzeitpunkt von der MBT nach spät verstellt ist, wird der Zündzeitpunkt zuerst nach früh verstellt, wobei dann λ vergrößert wird. Dies ist so, weil die die Wahrscheinlichkeit einer Fehlzündung zunimmt, falls λ zuerst vergrößert wird, so dass es notwendig ist, dem Verstellen des Zündzeitpunkts nach früh Priorität zu geben.
Durch das Ausführen der obigen Steuerprozedur ist es möglich, die Soll-Luftüberschusszahl λ und den Zündzeitpunkt MBT für maximales Drehmoment in jedem der Verbrennungsbereiche A bis D zu steuern, ohne Klopfen und eine Fehlzündung zu verursachen.
Wie oben beschrieben worden ist, wird der Verbrennungszustand gemäß der Steuervorrichtung und dem Steuerverfahren für die Brennkraftmaschine dieser Ausführungsform basierend auf den Zeitpunkten (Δθ_Pmax, Δθ_P"max) klassifiziert, die aus den Ausgangswerten des Verbrennungsdruck-Schätzsensors 6 und des Kurbelwinkelsensors (Rotationssensors) 7 berechnet werden. Es ist möglich, durch das Steuern des Zündzeitpunkts für die Luftüberschusszahl λ und des Zündzeitpunkts MBT für maximales Drehmoment gemäß jeder Klassifizierung (Betriebszone) die Verbrennung zu stabilisieren und die NO_x-Emissionen zu unterdrücken, ohne die Montagelast auf die ECU mehr als nötig zu erhöhen. Es ist möglich, die Brennkraftmaschine mit hohem Wirkungsgrad zu steuern.
[Zweite Ausführungsform]
Ein Steuervorrichtung und ein Steuerverfahren für eine Brennkraftmaschine gemäß einer zweiten Ausführungsform werden bezüglich der 8 bis 13 beschrieben.
Bei der mageren Verbrennung, bei der sich die Luftüberschusszahl λ wie in der ersten Ausführungsform nah bei 2 befindet, ist es schwierig, eine ausgedehnte Drehzahl und einen ausgedehnten Drehmomentbereich zu erreichen, weil die Montierbarkeit von Hilfsvorrichtungen, wie z. B. eines Laders, eingeschränkt ist. 8 veranschaulicht die Betriebszone der mageren Verbrennung, wo die Luftüberschusszahl λ etwa 2 ist.
Bei geringen Lasten ist es aufgrund der niedrigen Temperatur des Luft/Kraftstoff-Gemischs zum Zeitpunkt der Zündung schwierig, eine magere Verbrennung zu verwirklichen. Bei hohen Lasten ist eine Zusatzvorrichtung, wie z. B. ein Turbolader, erforderlich. Deshalb kann gesagt werden, dass die erste Ausführungsform zum Verwirklichen der mageren Verbrennung für den Betrieb bei mittlerer Last (Betriebszone (Betriebsbereich) H) geeignet ist. Aus diesem Grund ist es notwendig, die Verbrennung unter Verwendung der AGR (Abgasrückführung) bei geringer Last und hoher Last auszuführen, wenn die Luftüberschusszahl A 1 ist (Betriebszonen (Betriebsbereiche) G und I). Bei geringen Lasten wird der Pumpverlust unter Verwendung der AGR verringert, während bei hohen Lasten der Wirkungsgrad unter Verwendung der AGR erhöht werden kann, um den Kühlverlust aufgrund der niedrigeren Verbrennungstemperatur zu verringern und die Klopffestigkeit zu erhöhen.
9 veranschaulicht eine schematische Konfiguration eines Kraftmaschinensystems (einer Brennkraftmaschine) dieser Ausführungsform zum Zuführen der AGR.
Wie in 9 veranschaulicht ist, ist das Kraftmaschinensystem (die Brennkraftmaschine) dieser Ausführungsform so konfiguriert, dass es ein AGR-System aufweist, in dem ein Teil des Abgases der Kraftmaschine mit dem Einlassrohr der Kraftmaschine verbunden ist. Das Abgas der Kraftmaschine wird über einen AGR-Kühler 12 und ein AGR-Ventil 13 einem Einlassrohr der Kraftmaschine zugeführt.
Das Kraftmaschinenkühlwasser wird dem AGR-Kühler 12 zugeführt, wobei die AGR auf etwa 80°C oder weniger (nicht veranschaulicht) gekühlt wird. Bei einer derartigen Konfiguration kann die gekühlte AGR in einer beliebigen Menge der Kraftmaschine zugeführt werden.
Das System dieser Ausführungsform ist ein System, bei dem die Luftüberschusszahl λ1 ist und die AGR bis zu einer beliebigen Menge gesteuert wird. Weil der Dreiwegekatalysator 14 im Auspuffrohr vorgesehen ist, werden unverbrannter Kraftstoff und NO_x durch den Dreiwegekatalysator gereinigt und in Wasserdampf, CO₂ und N₂ umgesetzt. Obwohl es schwierig ist, die Durchflussmenge der AGR-Menge direkt zu steuern, weil die Temperatur und die Abgaskomponente instabil sind, ermöglicht die Verwendung des Verbrennungssteuersystems dieser Ausführungsform eine genaue Steuerung der AGR-Menge und der MBT. Zusätzlich nimmt in den beiden Betriebszonen (Betriebsbereichen) I und G die AGR-Rate (Abgasrückführungsrate) ab, wenn das Drehmoment zunimmt.
In der Betriebszone (dem Betriebsbereich) I wird die Steuerung so ausgeführt, dass die AGR-Rate zunimmt, wenn die Last abnimmt, um den Pumpverlust zu verringern. Ferner nimmt in der Betriebszone (dem Betriebsbereich) G die Einlassluftmenge zu, wenn das Drehmoment aufgrund einer hohen Last zunimmt, während die AGR-Rate abnimmt. Die AGR-Rate ändert sich außerdem mit der Einlasslufttemperatur. Aus dem Obigen ist es wichtig, die AGR-Rate optimal zu steuern und den MBT-Betrieb auszuführen, um in den Betriebszonen (Betriebsbereichen) G und I effizient zu arbeiten.
Wenn in dem AGR-System der Zündzeitpunkt geändert wird, kann es durch Δθ_Pmax und Δθ_P"max veranlasst werden, was in 10 veranschaulicht ist. Die AGR-Rate ist wie in der folgenden Formel (3) definiert.
[Math. 3] $AGR-Rate = (AGR-Menge) / (Einlassluftdurchflussmenge + AGR-Menge)$
In der in 9 veranschaulichten Brennkraftmaschine (Kraftmaschinensystem) dieser Ausführungsform wird das Verhältnis der AGR-Menge zur Summe aus der von außen über die Drosselklappe 2 aufgenommenen Einlassluft-Durchflussmenge (Neuluft-Durchflussmenge) und der von der Auslassseite über den AGR-Kühler 12 und das AGR-Ventil 13 zur Einlassseite zurückgeführten AGR-Menge die AGR-Rate.
Wenn die AGR-Rate zunimmt, nimmt der Anteil des inerten CO₂ und des Wasserdampfs in dem in die Kraftmaschine (Brennkammer 9) gesaugten Gas zu, wobei die Tendenz besteht, dass die Verbrennung langsam ist. Im Fall des gleichen Zündzeitpunkts nehmen deshalb Δθ_Pmax und Δθ_P”max zu, wenn die AGR-Rate zunimmt. Wenn der Zündzeitpunkt geändert wird, falls der Zündzeitpunkt bei jeder AGR-Rate geändert wird, wie in 10 veranschaulicht ist, zeigen Δθ_Pmax und Δθ_P"max eine lineare Beziehung. Weil ferner bei jeder AGR-Rate ein vorgegebener MBT-Bereich vorhanden ist, ist es möglich, die AGR-Rate und den MBT gleichzeitig zu steuern.
In der Betriebszone (dem Betriebsbereich) I ist ein spezifisches Steuerverfahren zum aktiven Steuern der AGR-Rate in den 11 und 12 veranschaulicht. Die folgenden Gebiete A, B, C und D können basierend auf Δθ_Pmax und Δθ_P"max klassifiziert werden, die aus der Ausgabe des Verbrennungsdruck-Schätzsensors 6 berechnet werden, (siehe 12).
Bereich A: Die aktuelle AGR ist größer als die Soll-AGR, wobei der aktuelle Zündzeitpunkt von der MBT nach spät verstellt ist.
Bereich B: Die aktuelle AGR ist größer als die Soll-AGR, wobei der aktuelle Zündzeitpunkt von der MBT nach früh verstellt ist.
Bereich C: Die aktuelle AGR ist kleiner als die Soll-AGR, wobei der aktuelle Zündzeitpunkt von der MBT nach spät verstellt ist.
Bereich D: Die aktuelle AGR ist kleiner als die Soll-AGR, wobei der aktuelle Zündzeitpunkt von der MBT nach früh verstellt ist.
Im Folgenden wird das Steuerverfahren in jedem Gebiet beschrieben, wenn die MBT- und EGR-Steuerung ausgeführt wird.
Bereich A: Der Zündzeitpunkt wird nach dem Verringern der AGR-Rate nach früh verstellt.
Bereich B: Die AGR-Rate wird nach dem Verstellen des Zündzeitpunkts nach spät verringert.
Bereich C: Die AGR-Rate wird nach dem Verstellen des Zündzeitpunkts nach früh vergrößert.
Bereich D: Die AGR-Rate wird nach dem Verstellen des Zündzeitpunkts nach spät vergrößert.
Wenn wie in den Bereichen B und D der aktuelle Zündzeitpunkt von der MBT nach früh verstellt ist, wird die Verstellung des Zündzeitpunkts nach spät mit Priorität gesteuert, da eine anomale Verbrennung, wie z. B. Klopfen, wahrscheinlich auftritt.
Wenn andererseits wie im Bereich A die aktuelle AGR größer als die Soll-AGR ist und der aktuelle Zündzeitpunkt von der MBT nach spät verstellt ist, wird der Zündzeitpunkt nach früh verstellt, nachdem die Steuerung zum Verringern der AGR-Rate zuerst ausgeführt worden ist. Weil die Steuerung der AGR-Rate durch die Zufuhrmengen des Kraftstoffs und der Luft bestimmt ist, ist die Fluktuation größer als der Zündzeitpunkt. Weil die im Bereich A erforderliche Steuerung der AGR-Rate und des Zündzeitpunkts beides Steuerungen sind, bei denen wahrscheinlich Klopfen auftritt, kann das Klopfen vermieden werden, indem die AGR-Rate, die einen großen Variationsfaktor aufweist, zuerst gesteuert wird.
Wenn wie im Bereich C die aktuelle AGR kleiner als die Soll-AGR ist und der aktuelle Zündzeitpunkt von der MBT nach spät verstellt ist, wird zuerst der Zündzeitpunkt nach früh verstellt, wobei dann die AGR-Rate vergrößert wird. Dies ist so, weil die Wahrscheinlichkeit einer Fehlzündung zunimmt, falls die AGR-Rate zuerst erhöht wird, so dass notwendig ist, dem Verstellen des Zündzeitpunkts nach früh Priorität zu geben.
Durch das Ausführen der obigen Steuerprozedur ist es möglich, in jedem der Verbrennungsbereiche A bis D bis zu der Soll-AGR-Rate (Abgasrückführungsrate) und dem Zündzeitpunkt für maximales Drehmoment MBT zu steuern, ohne Klopfen und eine Fehlzündung zu verursachen.
In der Betriebszone (dem Betriebsbereich) G nach 8 ist es schwierig, zu steuern, weil die AGR-Rate aufgrund des Betriebs unter einer hohen Last in Abhängigkeit von der Einlassluftmenge bestimmt wird. Deshalb wird, wie in 13 veranschaulicht ist, der Zündzeitpunkt gesteuert, wobei die Steuerung im MBT-Bereich für jede AGR-Rate ausgeführt wird. Spezifisch wird der Zündzeitpunkt im Bereich K nach spät verstellt, während der Zündzeitpunkt im Bereich J nach früh verstellt wird, so dass der Zündzeitpunkt so gesteuert ist, dass er sich innerhalb des MBT-Bereichs befindet.
Wie oben beschrieben worden ist, wird der Verbrennungszustand gemäß der Steuervorrichtung und dem Steuerverfahren für die Brennkraftmaschine dieser Ausführungsform basierend auf den Zeitpunkten (Δθ_Pmax, Δθ_P"max) klassifiziert, die aus den Ausgangswerten des Verbrennungsdruck-Schätzsensors 6 und des Kurbelwinkelsensors (Rotationssensors) 7 berechnet werden. Es ist durch das Steuern des Zündzeitpunkts für die AGR-Rate (Abgasrückführungsrate) und den Zündzeitpunkt für maximales Drehmoment MBT gemäß jeder Klassifizierung (Betriebszone) möglich, die Verbrennung zu stabilisieren und die NO_x-Emissionen zu unterdrücken, ohne die Montagelast an der ECU mehr als nötig zu erhöhen. Es ist möglich, die Brennkraftmaschine mit hohem Wirkungsgrad zu steuern.
[Dritte Ausführungsform]
Ein Steuerverfahren für eine Brennkraftmaschine gemäß einer dritten Ausführungsform wird bezüglich 14 beschrieben. 14 ist ein Ablaufplan, der das Steuerverfahren für jede in 8 veranschaulichte Verbrennungszone (Verbrennungsbereich) veranschaulicht.
Zuerst wird im Schritt S101 die Drehzahl der Kraftmaschine gemessen, wobei das Drehmoment geschätzt wird. Die Drehzahl wird durch einen Rotationssensor (Kurbelwinkelsensor) 7 der Kurbelwelle 8 gemessen. Das Drehmoment wird aus der Einlassluftmenge, der Kraftstoffmenge, dem thermischen Wirkungsgrad und der Fahrpedalöffnung geschätzt.
Als Nächstes werden im Schritt S102 Δθ_Pmax und Δθ_P"max basierend auf den Messwerten des Verbrennungsdruck-Schätzsensors 6 berechnet.
Danach wird im Schritt S103 die in 8 veranschaulichte Bestimmung der Verbrennungszone (des Verbrennungsbereichs) ausgeführt. Wenn die Verbrennungszone (der Verbrennungsbereich) G oder I ist, wird im Schritt S104 das Kennfeld der AGR-Rate mit Δθ_Pmax und Δθ_P”max als die Achsen und der MBT gelesen (siehe 10), weil die Verbrennung eine Steuerung der AGR-Rate mit der Luftüberschusszahl λ = 1 ist. Dieses Kennfeld wird für jede Kraftmaschinendrehzahl und jedes Drehmoment bestimmt. Wenn die Verbrennungszone (der Verbrennungsbereich) G ist, wird nach dem Bestimmen der in 13 veranschaulichten Bereiche K und J im Schritt S105 die Zündzeitpunktsteuerung gemäß dem Bereich im Schritt S106 ausgeführt. Wenn die Verbrennungszone (der Verbrennungsbereich) I ist, wird im Schritt S107 irgendeiner der Bereiche A, B, C und D bestimmt (siehe 11), wobei im Schritt S108 der Zündzeitpunkt und die AGR-Rate gemäß dem Bereich gesteuert werden (siehe 12).
Falls andererseits im Schritt S103 bestimmt wird, dass es die Verbrennungszone (der Verbrennungsbereich) H ist. Weil der Bereich eine magere Verbrennung mit einer Luftüberschusszahl λ = 1,8 oder größer ist, wird daher im Schritt S109 das Kennfeld der Luftüberschusszahl A mit Δθ_Pmax und Δθ_P"max als die Achsen und der MBT gelesen (siehe 7). Anschließend wird im Schritt S110 die Bestimmung der Bereiche A, B, C und D ausgeführt (siehe 7), wobei im Schritt S111 der Zündzeitpunkt und die Luftüberschusszahl λ gemäß dem Bereich gesteuert werden (siehe 6).
Wie oben beschrieben worden ist, wird gemäß dem Steuerverfahren für die Brennkraftmaschine dieser Ausführungsform der Verbrennungszustand basierend auf den Zeitpunkten (Δθ_Pmax, Δθ_P"max) klassifiziert, die aus den Ausgangswerten des Verbrennungsdruck-Schätzsensors 6 und des Kurbelwinkelsensors (Rotationssensors) 7 berechnet werden. Es ist möglich, die Verbrennung zu stabilisieren und die NO_x-Emissionen zu unterdrücken, ohne die Montagelast an der ECU mehr als nötig zu erhöhen, indem die Luftüberschusszahl λ und der Zündzeitpunkt für maximales Drehmoment MBT oder der Zündzeitpunkt für die AGR-Rate (Abgasrückführungsrate) und der Zündzeitpunkt für maximales Drehmoment MBT gemäß jeder Klassifikation (Betriebszone) gesteuert werden. Es ist möglich, die Brennkraftmaschine mit hohem Wirkungsgrad zu steuern.
Das Vorhandensein oder des Fehlen der Steuerung gemäß jeder oben beschriebenen Ausführungsform kann z. B. durch ein Ausgangssignal (Ausgangssignalform) von der ECU (Kraftmaschinensteuereinheit) eines mit der Brennkraftmaschine (Kraftmaschine) ausgerüsteten Kraftfahrzeugs und das Vorhandensein/Fehlen der Installation eines Sensors (Verbrennungsdruck-Schätzsensors) in den Brennkammer bestätigt werden.
Zusätzlich ist die Erfindung nicht auf die obigen Ausführungsformen eingeschränkt, sondern es können verschiedene Modifikationen enthalten sein.
Die oben beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung sind z. B. in einer klar verständlichen Weise ausführlich beschrieben worden und sind nicht notwendigerweise auf jene eingeschränkt, die alle beschriebenen Konfigurationen aufweisen. Zusätzlich können einige der Konfigurationen einer bestimmten Ausführungsform durch die Konfigurationen der anderen Ausführungsformen ersetzt werden und können die Konfigurationen der anderen Ausführungsformen zu den Konfigurationen der Gegenstands-Ausführungsform hinzugefügt werden. Zusätzlich können einige der Konfigurationen jeder Ausführungsform weggelassen, durch andere Konfigurationen ersetzt und zu anderen Konfigurationen hinzugefügt werden.
Bezugszeichenliste

1: Einspritzdüse
2: Drosselklappe
3: Zündkerze
4: Einlassventil
5: Auslassventil
6: Verbrennungsdruck-Schätzsensor
7: Rotationssensor (Kurbelwinkelsensor)
8: Kurbelwelle
9: Brennkammer
10: O₂- (Konzentrations-) Sensor
11: Controller
12: AGR-Kühler
13: AGR-Ventil
14: Dreiwege-Katalysator

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2016098772 A [0006]

Claims

Steuervorrichtung einer Brennkraftmaschine zum Steuern der Brennkraftmaschine, wobei die Steuervorrichtung umfasst: eine Zündkerze, die ein Luft/Kraftstoff-Gemisch aus Kraftstoff und Luft in einer Brennkammer zündet, einen Verbrennungsdruck-Schätzsensor, der einen Verbrennungsdruck in der Brennkammer detektiert, und einen Kurbelwinkelsensor, der einen Kurbelwinkel einer Kurbelwelle detektiert, wobei ein MBT-Bereich basierend auf einer Zündverzögerungsperiode von einem Zündzeitpunkt der Zündkerze, der aus einem Detektionswert des Verbrennungsdruck-Schätzsensors und einem Detektionswert des Kurbelwinkelsensors berechnet wird, auf einen Verbrennungsstartzeitpunkt in der Brennkammer und eine Verbrennungsperiode von dem Verbrennungsstartzeitpunkt bis zu einem Sollmengenverbrennungs-Endzeitpunkt, zu dem eine Sollmenge der Verbrennung endet, gesetzt wird und ein Zündzeitpunkt der Zündkerze so gesteuert wird, dass er in den Soll-MBT-Bereich fällt.
Steuervorrichtung der Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, wobei die Brennkraftmaschine ferner enthält: eine Drosselklappe, die eine der Brennkammer zugeführte Luftmenge steuert; und eine Einspritzdüse, die Kraftstoff in ein Einlassrohr einspritzt, das Luft in die Brennkammer einleitet, ein Bereich der Luftüberschusszahl basierend auf der Zündverzögerungsperiode und der Verbrennungsperiode festgelegt wird, und die Drosselklappe und die Einspritzdüse so gesteuert werden, dass sie in den Sollbereich der Luftüberschusszahl fallen.
Steuervorrichtung der Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, wobei die Zündverzögerungsperiode aus einem Kurbelwinkel von einem Zündzeitpunkt der Zündkerze berechnet wird, bis ein Wert der zweiten Ableitung eines Detektionswertes des Verbrennungsdruck-Schätzsensors einen Maximalwert erreicht.
Steuervorrichtung der Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, wobei die Verbrennungsperiode aus einem Kurbelwinkel vom Verbrennungsstartzeitpunkt bis zum Erreichen eines Maximalwerts eines Detektionswerts des Verbrennungsdruck-Schätzsensors berechnet wird.
Steuervorrichtung der Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, wobei, wenn bezüglich des Soll-MBT-Bereichs die Zündverzögerungsperiode lang ist und die Verbrennungsperiode lang ist, ein Zündzeitpunkt der Zündkerze so gesteuert wird, dass er in den Soll-MBT-Bereich fällt, nachdem die Drosselklappe und die Einspritzdüse so gesteuert worden sind, dass sie in den Sollbereich der Luftüberschusszahl fallen.
Steuervorrichtung der Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, wobei, wenn bezüglich des Soll-MBT-Bereichs die Zündverzögerungsperiode lang ist und die Verbrennungsperiode kurz ist, die Drosselklappe und die Einspritzdüse so gesteuert werden, dass sie in den Bereich der Luftüberschusszahl fallen, nachdem ein Zündzeitpunkt der Zündkerze so gesteuert worden ist, dass er in den Soll-MBT-Bereich fällt.
Steuervorrichtung der Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, wobei, wenn die Zündverzögerungsperiode den Soll-MBT-Bereich überlappt und die Verbrennungsperiode lang ist, ein Zündzeitpunkt der Zündkerze so gesteuert wird, dass er in den Soll-MBT-Bereich fällt, und die Drosselklappe und die Einspritzdüse so gesteuert werden, dass sie in den Bereich der Luftüberschusszahl fallen.
Steuervorrichtung der Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, wobei, wenn die Zündverzögerungsperiode den Soll-MBT-Bereich überlappt und die Verbrennungsperiode kurz ist, ein Zündzeitpunkt der Zündkerze so gesteuert wird, dass er in den Soll-MBT-Bereich fällt, und die Drosselklappe und die Einspritzdüse so gesteuert werden, dass sie in den Bereich der Luftüberschusszahl fallen.
Steuervorrichtung der Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, wobei die Brennkraftmaschine ferner ein AGR-System enthält, das einen Teil des aus der Brennkammer ausgestoßenen Abgases in das Einlassrohr zurückführt, ein Bereich der AGR-Rate basierend auf der Zündverzögerungsperiode und der Verbrennungsperiode festgelegt wird, und die Drosselklappe und die Einspritzdüse so gesteuert werden, dass sie in den Sollbereich der AGR-Rate fallen.
Steuervorrichtung der Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, wobei der Verbrennungsdruck-Schätzsensor irgendeiner eines Drucksensors, der einen Druck in der Brennkammer detektiert, eines Schwingungssensors, der eine Schwingung der Brennkammer detektiert, eines Beschleunigungssensors, der eine Schwingung der Brennkammer detektiert, eines Schallsensors, der einen durch die Brennkammer erzeugten Schall detektiert, eines Dehnungssensors, der eine an einer Wand der Brennkammer erzeugte Dehnung detektiert, und eines Strommessers, der einen durch die Verbrennung erzeugten lonenstrom misst, ist.
Steuerverfahren einer Brennkraftmaschine, das umfasst: (a) Messen einer Drehzahl einer Kurbelwelle in der Brennkraftmaschine und Schätzen eines Drehmoments der Brennkraftmaschine aus irgendeiner einer Einlassluftmenge, einer Kraftstoffmenge, eines thermischen Wirkungsgrads und einer Fahrpedalöffnung; (b) Messen eines Verbrennungsdrucks in einer Brennkammer der Brennkraftmaschine und Berechnen einer Zündverzögerungsperiode von einem Zündzeitpunkt einer Zündkerze bis zu einem Verbrennungsstartzeitpunkt und einer Verbrennungsperiode von dem Verbrennungsstartzeitpunkt bis zu einem Sollmengenverbrennungs-Endzeitpunkt, der eine Sollmenge der Verbrennung beendet, basierend auf dem gemessenen Verbrennungsdruck in der Brennkammer und der in Schritt (a) gemessenen Drehzahl der Kurbelwelle; und (c) Festlegen eines MBT-Bereichs basierend auf der Zündverzögerungsperiode und der im Schritt (b) berechneten Verbrennungsperiode, wobei der Zündzeitpunkt der Zündkerze so gesteuert wird, dass er in den im Schritt (c) festgelegten MBT-Bereich fällt.
Steuerverfahren der Brennkraftmaschine nach Anspruch 11, das ferner umfasst: (d) Bestimmen einer Verbrennungszone basierend auf der Drehzahl einer Kurbelwelle und dem im Schritt (a) gemessenen geschätzten Drehmoment, wobei ein Zündzeitpunkt der Zündkerze gemäß einem im Schritt (d) bestimmten Verbrennungsbereich gesteuert wird.
Steuerverfahren der Brennkraftmaschine nach Anspruch 12, wobei ein AGR-System der Brennkraftmaschine oder eine Drosselklappe und eine Einspritzdüse der Brennkraftmaschine gemäß der im Schritt (d) bestimmten Verbrennungszone gesteuert werden.