DE112020001894T5

DE112020001894T5 - Steuervorrichtung für verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE112020001894T5
Application number: DE112020001894.6T
Authority: DE
Inventors: Shinya MATOHARA; Yoshihiko Akagi; Kazuhiro ORYOJI
Original assignee: Hitachi Astemo Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2019-07-03
Filing date: 2020-06-23
Publication date: 2022-01-05
Also published as: US11898508B2; US20220235719A1; JP7266680B2; WO2021002240A1; JPWO2021002240A1

Abstract

Es ist eine Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor bereitgestellt, die in der Lage ist, einen Durchfluss von EGR-Gas angemessen zu korrigieren. Daher umfasst eine Steuervorrichtung 20 für einen Verbrennungsmotor Feuchtigkeitsmengenberechnungseinheiten 301 und 302, eine TaukondensationsBerechnungseinheit 303 und eine EGR-Korrektureinheit 304. Die Feuchtigkeitsmengenberechnungseinheit 301 berechnet eine Gesamtfeuchtigkeitsmenge, die in dem Mischgas enthalten ist. Die Taukondensationsberechnungseinheit 303 berechnet auf der Grundlage der Gesamtfeuchtigkeitsmenge eine Taukondensationserzeugungsmenge WQcon in einem Ladeluftkühler. Die EGR-Korrektureinheit 304 korrigiert den Durchfluss des EGR-Gases auf der Grundlage der Taukondensationserzeugungsmenge WQcon.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor.
Stand der Technik
In den letzten Jahren wurden technische Entwicklungen zur Verbesserung des thermischen Wirkungsgrads eines Verbrennungsmotors, der zum Antrieb eines Fahrzeugs oder zum Antrieb eines Generators eines Hybridfahrzeugs verwendet wird, durch die Regulierung von Kraftstoffverbrauch oder Abgasregulierung durchgeführt. Als eine der Technologien wurde die Abgasrückführung (EGR) entwickelt, die einen Teil des Abgases über einen speziellen Kanal in das Ansaugsystem zurückführt.
Durch die Einführung der EGR kann die Differenz zwischen dem Druck im Zylinder und dem atmosphärischen Druck während des Ansaugtakts verringert werden, und der Pumpverlust kann unter Bedingungen, bei denen die Leistung des Verbrennungsmotors gering ist, reduziert werden. Wenn die Abgabeleistung des Verbrennungsmotors relativ hoch ist, kann außerdem eine anormale Verbrennung (Klopfen) unterdrückt und der Abgasverlust reduziert werden. Darüber hinaus wird in den letzten Jahren aufgrund der steigenden Nachfrage nach Fahrzeugen mit niedrigem Kraftstoffverbrauch eine Erhöhung der Einführung an EGR-Menge in das Ansaugrohr angestrebt.
Eine Technik zur Schätzung des EGR-Durchflusses für die Rückführung vom Abgasrohr zum Ansaugrohr ist z. B. die in PTL 1 beschriebene Technik. PTL 1 beschreibt eine Technik zur Schätzung des EGR-Durchflusses auf der Grundlage des Öffnungsgrads des EGR-Ventils und eines Differenzdrucks über das EGR-Ventil.
Zitierungsliste
Patentliteratur
PTL 1: JP 2001-280202 A
Zusammenfassung der Erfindung
TECHNISCHES PROBLEM
Das Ansaugrohr ist jedoch mit einem Ladeluftkühler versehen, der das angesaugte Gas kühlt. Das EGR-Gas vermischt sich auch mit der Frischluft, die über das Ansaugrohr angesaugt wird, und durchströmt den Ladeluftkühler. Außerdem wird bei der Kondensation von Tau im Ladeluftkühler Wasserdampf, der die Menge an gesättigtem Wasserdampf übersteigt, zu Wasser, während anderer Sauerstoff, Kohlendioxid, Stickstoff usw. als Gas verbleiben, so dass sich die Zusammensetzung des EGR-Gases ändert. Das in den Brennraum strömende EGR-Gas verringert sich dann um die um den Wasserdampf verminderte Menge.
Außerdem ist bei der in PTL 1 beschriebenen Technik der tatsächlich in den Brennraum strömende EGR-Durchfluss kleiner als der geschätzte EGR-Durchfluss, da das Auftreten von Taukondensation im Ladeluftkühler nicht berücksichtigt wird. Infolgedessen kann es bei der in PTL 1 beschriebenen Technik zu einer anormalen Verbrennung, z. B. Klopfen, kommen.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor bereitzustellen, die in der Lage ist, den Durchfluss des EGR-Gases unter Berücksichtigung der oben genannten Probleme angemessen zu korrigieren.
Lösung des Problems
Um die obigen Probleme zu lösen und die Aufgabe zu lösen, ist eine Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor eine Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor, die einen Verbrennungsmotor steuert, der einen Ladeluftkühler, der die Ansaugluft kühlt, und ein EGR-Strömungspfadrohr enthält, das einen Teil des Abgases in einem Abgaspfad zu einer stromaufwärts gelegenen Seite des Ladeluftkühlers als EGR-Gas zurückführt.
Die Steuervorrichtung für den Verbrennungsmotor umfasst eine Einheit zur Berechnung der Feuchtigkeitsmenge, eine Einheit zur Berechnung der Taukondensation und eine EGR-Korrektureinheit. Die Feuchtigkeitsmengenberechnungseinheit berechnet eine Gesamtfeuchtigkeitsmenge, die in dem Mischgas enthalten ist, in dem die in den Ladeluftkühler strömende Frischluft und das EGR-Gas gemischt sind. Die Taukondensationsberechnungseinheit berechnet auf der Grundlage der von der Feuchtigkeitsmengenberechnungseinheit berechneten Gesamtfeuchtigkeitsmenge eine Taukondensationserzeugungsmenge im Ladeluftkühler. Die EGR-Korrektureinheit korrigiert den Durchfluss des zurückzuführenden EGR-Gases auf der Grundlage der von der Taukondensationsberechnungseinheit berechneten Taukondensationserzeugungsmenge.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Mit der Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor mit der oben beschriebenen Konfiguration kann der Durchfluss des EGR-Gases geeignet korrigiert werden.
Figurenliste

[1] 1 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm, das eine Systemkonfiguration eines Verbrennungsmotors veranschaulicht, an dem eine Steuervorrichtung des Verbrennungsmotors gemäß einer Ausführungsform montiert ist.
[2] 2 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration der Steuervorrichtung des Verbrennungsmotors gemäß der Ausführungsform zeigt.
[3] 3 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines EGR-Gaskorrekturprozesses in der Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß der Ausführungsform zeigt.
[4] 4 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration um eine erste Feuchtigkeitsmengenberechnungseinheit gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt.
[5] 5 ist ein Flussdiagramm, das einen Vorgang zur Berechnung einer ersten Feuchtigkeitsmenge gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
[6] 6 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer ersten Feuchtigkeitsmengenberechnungseinheit gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt.
[7] 7 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer ersten Feuchtigkeitsmengenberechnungseinheit gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt.
[8] 8 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration um eine zweite Feuchtigkeitsmengenberechnungseinheit gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
[9] 9 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Oktanzahl und einem CH-Verhältnis veranschaulicht.
[10] 10 ist ein Flussdiagramm, das einen Vorgang zur Berechnung einer zweiten Feuchtigkeitsmenge gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
[11] 11 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration um eine zweite Feuchtigkeitsmengenberechnungseinheit gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
[12] 12 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen Druck, absoluter Feuchtigkeit und Kondensationsgrenztemperatur darstellt.
[13] 13 ist ein Flussdiagramm, das einen Vorgang zur Berechnung einer zweiten Feuchtigkeitsmenge gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
[14] 14 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration um eine zweite Feuchtigkeitsmengenberechnungseinheit gemäß einer dritten Ausführungsform zeigt.
[15] 15 ist ein Flussdiagramm, das einen Vorgang zur Berechnung einer zweiten Feuchtigkeitsmenge gemäß der dritten Ausführungsform zeigt.
[16] 16 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration um eine zweite Feuchtigkeitsmengenberechnungseinheit gemäß einer vierten Ausführungsform zeigt.
[17] 17 ist ein Flussdiagramm, das einen Vorgang zur Berechnung einer zweiten Feuchtigkeitsmenge gemäß der vierten Ausführungsform zeigt.
[18] 18 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration um eine Einheit zur Berechnung der Menge an gesättigter Feuchtigkeit im Ladeluftkühler bei der Ausführungsform zeigt.
[19] 19 ist ein Flussdiagramm, das einen Vorgang zur Berechnung einer gesättigten Feuchtigkeitsmenge im Ladeluftkühler gemäß der vierten Ausführungsform zeigt.
[20] 20 ist ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Vorgangs zur Berechnung einer Taukondensationserzeugungsmenge in einer Taukondensationsberechnungseinheit gemäß der Ausführungsform.
[21] 21 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer EGR-Korrektureinheit gemäß der Ausführungsform zeigt.
[22] 22 ist ein Flussdiagramm, das ein Betriebsbeispiel der EGR-Korrektureinheit gemäß der Ausführungsform zeigt.
[23] 23 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer EGR-Gas-Korrekturmenge und einer Taukondensationserzeugungsmenge darstellt.
[24] 24 ist ein Diagramm, das eine EGR-Gas-Korrekturtabelle zeigt, die in einer EGR-Gas-Korrekturberechnungseinheit gemäß der Ausführungsform gespeichert ist.
[25] 25 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Verbrennungsgeschwindigkeit und einer Ziel-EGR-Rate darstellt.
[26] 26 veranschaulicht eine Beziehung zwischen einer Verbrennungsgeschwindigkeit und einer Ziel-EGR-Rate und ist ein Diagramm, das eine Änderung der Verbrennungsgeschwindigkeit veranschaulicht, wenn Taukondensation auftritt.
[27] 27 veranschaulicht eine Beziehung zwischen einer Verbrennungsgeschwindigkeit und einer Ziel-EGR-Rate und ist ein Diagramm, das eine Änderung der Verbrennungsgeschwindigkeit veranschaulicht, wenn Taukondensation auftritt.
[28] 28 veranschaulicht eine Beziehung zwischen einer Verbrennungsgeschwindigkeit und einer Ziel-EGR-Rate und ist ein Diagramm, das ein Konzept einer EGR-Korrekturmenge veranschaulicht, wenn Taukondensation auftritt.
[29] 29 ist ein Flussdiagramm, das einen Vorgang zur Berechnung der EGR-Gas-Korrekturmenge in einer EGR-Gas-Korrekturmengen-Berechnungseinheit gemäß der Ausführungsform darstellt.
[30] 30 ist ein Zeitdiagramm, das ein Beispiel für die Durchführung eines EGR-Gaskorrekturvorgangs darstellt.

Beschreibung von Ausführungsformen
1. Ausführungsformen
Nachfolgend wird eine Verbrennungsmotorsteuerungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform (im Folgenden als „vorliegendes Beispiel“ bezeichnet) unter Bezugnahme auf die 1 bis 30 beschrieben. Die gemeinsamen Elemente in jeder Zeichnung sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
1-1. Konfigurationsbeispiel eines Verbrennungsmotors
Zunächst wird ein Konfigurationsbeispiel für einen Verbrennungsmotor beschrieben.
1 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm, das eine Systemkonfiguration eines Verbrennungsmotors des vorliegenden Beispiels zeigt.
Bei dem in 1 dargestellten Verbrennungsmotor 100 handelt es sich um einen Verbrennungsmotor mit Zylindereinspritzung (Direkteinspritzmotor), bei dem Kraftstoff, der aus Benzin besteht, direkt in einen Zylinder eingespritzt wird. Der Verbrennungsmotor 100 ist ein Viertaktmotor, der vier Takte bestehend aus einem Ansaugtakt, einem Verdichtungstakt, einem Verbrennungstakt (Expansionstakt) und einem Auslasstakt wiederholt. Außerdem ist der Verbrennungsmotor 100 beispielsweise ein Mehrzylindermotor mit vier Zylindern (Zylinder). Es ist zu beachten, dass die Anzahl der Zylinder, die in dem Verbrennungsmotor 100 enthalten sind, nicht auf vier beschränkt ist, sondern auch sechs, acht oder mehr Zylinder umfassen kann. Die Anzahl der Takte des Verbrennungsmotors 100 ist nicht auf 4 Takte beschränkt.
Wie in 1 dargestellt, umfasst der Verbrennungsmotor 100 einen ersten Feuchtigkeitssensor 1, einen Luftstromsensor 2, eine elektronisch gesteuerte Drosselklappe 3, einen Drucksensor 4, einen Kompressor 5a, einen Ladeluftkühler 7, einen Ansauglufttemperatursensor 17, einen Zylinder 14 und ein Rückführventil 18. Der erste Feuchtigkeitssensor 1, der Luftstromsensor 2, die elektronisch gesteuerte Drosselklappe 3, der Drucksensor 4, der Kompressor 5a, der Ladeluftkühler 7, der Ansauglufttemperatursensor 17 und das Rückführventil 18 sind an Positionen bis zum Zylinder 14 in einem Ansaugrohr angeordnet.
Der erste Feuchtigkeitssensor 1 erfasst die Feuchtigkeit der angesaugten Frischluft. Der erste Feuchtigkeitssensor 1 ist auf der stromaufwärts gelegenen Seite einer Verbindung mit einem später zu beschreibenden EGR-Strömungspfadrohr 40 angeordnet. Der Luftstromsensor 2 misst eine Ansaugluftmenge und eine Ansauglufttemperatur. Im vorliegenden Beispiel wurde ein Beispiel beschrieben, bei dem der erste Feuchtigkeitssensor 1 und der Luftstromsensor 2 einzeln vorgesehen sind, aber die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt, und die Feuchtigkeit der angesaugten Luft kann durch den Luftstromsensor 2 erfasst werden.
Die elektronisch gesteuerte Drosselklappe 3 wird von einem Antriebsmotor (nicht abgebildet) öffnungs- und schließbar angetrieben. Dann wird der Öffnungsgrad der elektronisch gesteuerten Drosselklappe 3 in Abhängigkeit von der Gaspedalbetätigung des Fahrers eingestellt. Dadurch wird die Luftmenge, die in den Ladeluftkühler 7 und in den Zylinder 14 gelangt, angepasst.
Der Kompressor 5a ist ein Auflader, der die Ansaugluft auflädt. Die Drehkraft wird über eine später zu beschreibende Turbine 5b auf den Kompressor 5a übertragen. Ein Aufladedrucksensor 22, der den Druck der aufgeladenen Ansaugluft erfasst, ist auf der stromabwärts gelegenen Seite des Kompressors 5a vorgesehen. Der Ansauglufttemperatursensor 17 erfasst die Temperatur der vom Kompressor 5a aufgeladenen Ansaugluft. Das Rückführventil 18 stellt die Luftmenge ein, die von der stromabwärtigen Seite des Kompressors 5a zur stromaufwärtigen Seite des Kompressors 5a strömt.
Der Ladeluftkühler 7 ist auf der stromaufwärtigen Seite des Zylinders 14 und auf der stromabwärtigen Seite der elektronisch gesteuerten Drosselklappe 3, des ersten Feuchtigkeitssensors 1, des Luftstromsensors 2 und des Ansauglufttemperatursensors 17 angeordnet. Der Ladeluftkühler 7 kühlt die Ansaugluft. Der Ladeluftkühler 7 ist mit einem Wassertemperatursensor 48 für den Ladeluftkühler ausgestattet, der die Temperatur des Kühlwassers erfasst.
Der Zylinder 14 ist mit einem Kolben 26, einem Einlassventil 25, einem Auslassventil, einem Injektor 13, einer Zündkerze 16 und einem variablen Ventil 6 ausgestattet. Der Kolben 26 ist in dem Zylinder des Zylinders 14 verschiebbar angeordnet. Der Kolben 26 verdichtet ein Gasgemisch aus Kraftstoff und Gas, das in den Zylinder des Zylinders 14 strömt. Dann bewegt sich der Kolben 26 im Zylinder des Zylinders 14 durch den im Zylinder erzeugten Verbrennungsdruck hin und her.
Das Einlassventil 25 ist so angeordnet, dass es in einen Einlasskanal des Zylinders 14 geöffnet und geschlossen wird, und das Auslassventil ist so angeordnet, dass es in einen Auslasskanal des Zylinders 14 geöffnet und geschlossen wird. Die Öffnungs-/Schließbeträge des Einlassventils 25 und des Auslassventils werden durch das variable Ventil 6 eingestellt. Die Ansaugmenge und die interne EGR-Menge aller Zylinder werden durch Verstellen des variablen Ventils 6 eingestellt.
Der Injektor 13 spritzt unter der Steuerung einer später beschriebenen Steuervorrichtung des Verbrennungsmotors (ECU) 20 Kraftstoff in den Zylinder 14 ein. Infolgedessen wird im Zylinder des Zylinders 14 ein Mischgas erzeugt, in dem Kraftstoff mit Luft vermischt ist. Eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe (nicht abgebildet) ist an der Injektor 13 angeschlossen. Der Kraftstoff, dessen Druck durch die Kraftstoffhochdruckpumpe erhöht wird, wird dem Injektor 13 zugeführt. Außerdem ist in eine Kraftstoffrohr, das den Injektor 13 und die Hochdruck-Kraftstoffpumpe verbindet, ein Kraftstoffdrucksensor zur Messung des Einspritzdrucks vorgesehen.
Eine Zündspule (nicht abgebildet) ist mit der Zündkerze 16 verbunden. Die Zündspule erzeugt durch Steuerung der Steuervorrichtung 20 für einen Verbrennungsmotor eine Hochspannung und legt die Hochspannung an die Zündkerze 16 an. Dadurch werden in der Zündkerze 16 Funken erzeugt. Dann verbrennt das Gasgemisch im Zylinder und explodiert durch die in der Zündkerze 16 erzeugten Funken. Der Kolben 26 wird durch das explodierte Mischgas nach unten gedrückt. Die nach unten drückende Bewegung des Kolbens 26 wird in eine Drehbewegung der Kurbelwelle umgewandelt und wird zur Antriebskraft des Fahrzeugs oder dergleichen.
Ein Abgasrohr 15 ist mit einer Auslassöffnung des Zylinders 14 verbunden. Das Abgasrohr 15 ist mit der Turbine 5b, einem elektronisch gesteuerten Ladedruckregelventil 11, einem Dreiwege-Katalysator 10 und einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 9 ausgestattet. Die Turbine 5b wird durch das durch das Abgasrohr 15 strömende Abgas in Drehung versetzt und überträgt die Drehkraft auf den Kompressor 5a. Das elektronisch gesteuerte Ladedruckregelventil 11 stellt den Abgasstrom ein, der zur Turbine 5b strömt.
Der Dreiwegekatalysator 10 reinigt die im Abgas enthaltenen Schadstoffe durch eine Oxidations-/Reduktionsreaktion. Der Sensor 9 für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist auf der stromaufwärts gelegenen Seite des Dreiwegekatalysators 10 angeordnet. Dann erfasst der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 9 das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das durch das Abgasrohr 15 strömt.
Darüber hinaus umfasst der Verbrennungsmotor 100 ein EGR-Strömungspfadrohr 40, das ein Abgas (EGR-Gas) von einer Position stromabwärts des Dreiwegekatalysators 10 zu einer Position stromaufwärts des Kompressors 5a und stromabwärts des Luftstromsensors 2 zurückführt. Das EGR-Strömungspfadrohr 40 ist mit einem EGR-Kühler 42, einem EGR-Ventil 41, einem Differenzdrucksensor 43 und einem zweiten Feuchtigkeitssensor 46 ausgestattet.
Der EGR-Kühler 42 kühlt das EGR-Gas. Der EGR-Kühler 42 ist mit einem Wassertemperatursensor 47 für den EGR-Kühler ausgestattet, der die Temperatur des Kühlwassers erfasst. Das EGR-Ventil 41 steuert einen EGR-Durchfluss zur Einstellung des Durchflusses des durch das EGR-Strömungspfadrohr 40 strömenden EGR-Gases. Der Differenzdrucksensor 43, der einen Differenzdruck vor und nach dem EGR-Ventil 41 erfasst, ist in der Nähe des EGR-Ventils 41 angebracht. Dabei ist der Differenzdruck vor und nach dem EGR-Ventil 41 eine Differenz zwischen dem Druck auf der stromaufwärts gelegenen Seite des EGR-Ventils 41 und dem Druck auf der stromabwärts gelegenen Seite in dem EGR-Strömungspfadrohr 40.
Ein EGR-Temperatursensor 44 ist stromabwärts des EGR-Ventils 41 angeordnet. Der EGR-Temperatursensor 44 erfasst die Temperatur des EGR-Gases, das durch das EGR-Strömungspfadrohr 40 strömt. Der zweite Feuchtigkeitssensor 46 ist stromabwärts des EGR-Ventils 41 angeordnet und erfasst die Feuchtigkeit des EGR-Gases, das durch das EGR-Strömungspfadrohr 40 strömt. Der zweite Feuchtigkeitssensor 46 befindet sich zwischen dem EGR-Ventil 41 und einer Verbindungsstelle, an der das EGR-Gas in die Ansaugluft zurückgeführt wird.
Ein Teil des durch den Dreiwegekatalysator 10 gereinigten Abgases strömt in das EGR-Strömungspfadrohr 40, ohne nach außen abgeleitet zu werden, und wird als EGR-Gas verwendet. Nachdem das EGR-Gas den EGR-Kühler 42 und das EGR-Ventil 41 passiert hat, strömt es stromaufwärts von dem Kompressor 5a mit der angesaugten Frischluft zusammen. Danach strömt das gemischte Gas aus EGR-Gas und Frischluft in den Zylinder 14, nachdem es den Ladeluftkühler 7 und die elektronisch gesteuerte Drosselklappe 3 passiert hat.
Die von den jeweiligen Sensoren wie dem ersten Feuchtigkeitssensor 1, dem Luftstromsensor 2, dem Drucksensor 4, dem Ansauglufttemperatursensor 17 und dem Aufladedrucksensor 22 erfassten Signale werden an die Steuervorrichtung 20 für einen Verbrennungsmotor gesendet, bei der es sich um eine Motorsteuereinheit (ECU) handelt. Darüber hinaus wird ein Signal, das von einem Gaspedalöffnungsgradsensor 12 erfasst wird, der den Betrag des Niederdrückens eines Gaspedals, d. h. den Gaspedalöffnungsgrad, erfasst, auch an Die Steuervorrichtung 20 für einen Verbrennungsmotor gesendet. Außerdem wird ein Signal, das von einem Bremsschalter 19 erfasst wird, der erfasst, dass die Bremse betätigt wird, auch an Die Steuervorrichtung 20 für einen Verbrennungsmotor gesendet.
Die Steuervorrichtung 20 für einen Verbrennungsmotor errechnet auf der Grundlage des Hauptsignals des Gaspedalöffnungsgradsensors 12 ein erforderliches Drehmoment. Das heißt, der Gaspedalöffnungsgradsensor 12 wird als Sensor zur Erfassung des erforderlichen Drehmoments verwendet, der ein erforderliches Drehmoment für den Verbrennungsmotor 100 erfasst. Darüber hinaus berechnet die Steuervorrichtung 20 für einen Verbrennungsmotor die Drehzahl des Verbrennungsmotors 100 auf der Grundlage eines Ausgangssignals eines Kurbelwinkelsensors (nicht dargestellt). Dann berechnet die Steuervorrichtung 20 für einen Verbrennungsmotor optimal die Hauptbetriebsgrößen des Verbrennungsmotors 100, wie z.B. einen Luftdurchfluss, eine Kraftstoffeinspritzmenge, einen Zündzeitpunkt und einen Kraftstoffdruck, basierend auf einem Betriebszustand des Verbrennungsmotors 100, der von Ausgaben verschiedener Sensoren erhalten wird.
Die von der Steuervorrichtung 20 für einen Verbrennungsmotor berechnete Kraftstoffeinspritzmenge wird in ein Ventilöffnungsimpulssignal umgewandelt und an den Injektor 13 ausgegeben. Außerdem wird der von der Steuervorrichtung 20 für einen Verbrennungsmotor berechnete Zündzeitpunkt als Zündsignal an die Zündkerze 16 ausgegeben. Außerdem wird ein von der Steuervorrichtung 20 für einen Verbrennungsmotor berechneter Drosselöffnungsgrad als Drosselsteuersignal an die elektronisch gesteuerte Drosselklappe 3 ausgegeben. Ein von der Steuervorrichtung 20 für einen Verbrennungsmotor berechneter Öffnungsgrad des EGR-Ventils wird an das EGR-Ventil 41 als EGR-Ventilöffnungsantriebssignal ausgegeben.
1-2. Konfigurationsbeispiel für eine Steuervorrichtung 20 für einen Verbrennungsmotor
Nachfolgend wird ein Konfigurationsbeispiel der Steuervorrichtung 20 für einen Verbrennungsmotor unter Bezugnahme auf 2 beschrieben.
2 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration der Steuervorrichtung 20 für einen Verbrennungsmotor zeigt.
Wie in 2 dargestellt, umfasst die Steuervorrichtung 20 für einen Verbrennungsmotor, die eine Motorsteuereinheit (ECU) ist, einen Mikrocomputer 121 mit einer Zentralverarbeitungseinheit (CPU), die ein Beispiel für eine Steuereinheit darstellt, und eine Energiequelle IC 120, die die dem Mikrocomputer 121 zugeführte Leistung steuert. Darüber hinaus führt die Steuervorrichtung 20 für einen Verbrennungsmotor Berechnungen durch, indem es einen Ausgangswert jedes Sensors durch einen im Mikrocomputer 121 eingebauten A/D-Wandler oder einen Zeitgeber, der einen Zyklus eines periodischen Signals erfasst, digital umwandelt. Dann steuert die Steuervorrichtung 20 für einen Verbrennungsmotor jedes Stellglied, indem es ein Berechnungsergebnis als Steuersignal ausgibt.
Beispiele für die Signaleingabe in die Steuervorrichtung 20 für einen Verbrennungsmotor sind die Ausgangssignale der Feuchtigkeitssensoren 1 und 46, des Luftstromsensors (Ansauglufttemperatursensors) 2, des Drucksensors 4, des Ansauglufttemperatursensors 17, des Gaspedalöffnungsgradsensors 12, des Bremsenschalters 19, des EGR-Temperatursensors 44 und dergleichen. Beispiele für die Signaleingabe in Die Steuervorrichtung 20 für einen Verbrennungsmotor umfassen Ausgangssignale des Wassertemperatursensors 47 für den EGR-Kühler 42, des Wassertemperatursensors 48 für den Ladeluftkühler 7, des Ladedrucksensors 22 und dergleichen.
Ferner wird das von der Steuervorrichtung 20 für einen Verbrennungsmotor berechnete Signal beispielsweise an das elektronisch gesteuerte Ladedruckregelventil 11, das Rückführventil 18, die elektronisch gesteuerte Drosselklappe 3, das variable Ventil 6, das EGR-Ventil 41, der Injektor 13, die Zündkerze 16 und dergleichen ausgegeben.
Darüber hinaus berechnet Die Steuervorrichtung 20 für einen Verbrennungsmotor auf der Grundlage der Ausgangssignale der verschiedenen Sensoren die im EGR-Gas enthaltene Feuchtigkeitsmenge und berechnet die EGR-Gas-Korrekturmenge. Anschließend steuert die Steuervorrichtung 20 für einen Verbrennungsmotor den Antrieb des EGR-Ventils 41 auf Basis der berechneten EGR-Gas-Korrekturmenge.
1-3. Konfigurationsbeispiel eines EGR-Gas-Korrekturprozesses in der Steuervorrichtung 20 für einen Verbrennungsmotor
Nachfolgend wird ein Konfigurationsbeispiel eines EGR-Gas-Korrekturprozesses in der Steuervorrichtung 20 für einen Verbrennungsmotor unter Bezugnahme auf 3 beschrieben.
3 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines EGR-Gaskorrekturprozesses in der Steuervorrichtung 20 für einen Verbrennungsmotor zeigt.
Wie in 3 dargestellt, umfasst die Steuervorrichtung 20 für einen Verbrennungsmotor eine erste Feuchtigkeitsmengen-Berechnungseinheit 301, eine zweite Feuchtigkeitsmengen-Berechnungseinheit 302, eine TaukondensationsBerechnungseinheit 303, eine EGR-Korrektureinheit 304 und eine Berechnungseinheit 312 für eine Menge an gesättigter Feuchtigkeit für den Ladeluftkühler.
Die erste Feuchtigkeitsmengenberechnungseinheit 301 berechnet die Feuchtigkeitsmenge, die in der angesaugten Frischluft an der Position des ersten Feuchtigkeitssensors 1 enthalten ist, auf der Grundlage der vom ersten Feuchtigkeitssensor 1 erfassten Feuchtigkeitsinformationen, der vom Luftstromsensor 2 erfassten Luftmenge, der Ansauglufttemperaturinformationen, der vom Drucksensor 4 erfassten Druckinformationen und dergleichen. Im Folgenden wird die von der ersten Feuchtigkeitsberechnungseinheit 301 berechnete Feuchtigkeitsmenge als erste Feuchtigkeitsmenge bezeichnet. Ein Verfahren zur Berechnung der ersten Feuchtigkeitsmenge in der ersten Feuchtigkeitsmengenberechnungseinheit 301 wird später beschrieben. Die erste Feuchtigkeitsmengenberechnungseinheit 301 gibt die berechnete erste Feuchtigkeitsmenge an die Taukondensationsberechnungseinheit 303 aus.
Die von der Steuervorrichtung 20 für einen Verbrennungsmotor des vorliegenden Beispiels berechnete Feuchtigkeitsmenge ist ein Massendurchfluss von Wasserdampf, der pro Zeiteinheit strömt.
Die zweite Feuchtigkeitsmengenberechnungseinheit 302 berechnet die Feuchtigkeitsmenge, die im EGR-Gas enthalten ist, das den EGR-Kühler 42 durchlaufen hat. Im Folgenden wird die von der zweiten Feuchtigkeitsmengenberechnungseinheit 302 berechnete Feuchtigkeitsmenge als zweite Feuchtigkeitsmenge bezeichnet. Ein Verfahren zur Berechnung der zweiten Feuchtigkeitsmenge in der zweiten Feuchtigkeitsmengenberechnungseinheit 302 wird später beschrieben. Die zweite Feuchtigkeitsmengenberechnungseinheit 302 gibt die berechnete zweite Feuchtigkeitsmenge an die Taukondensationsberechnungseinheit 303 aus.
Die Berechnungseinheit 312 für die Menge an gesättigter Feuchtigkeit im Ladeluftkühler berechnet eine gesättigte absolute Feuchtigkeit, die eine absolute Feuchtigkeit ist, wenn Taukondensation im Ladeluftkühler 7 auftritt, und eine gesättigte Feuchtigkeitsmenge, die eine Feuchtigkeitsmenge ist, wenn Taukondensation auftritt. Ein Verfahren zur Berechnung der gesättigten absoluten Feuchtigkeit und der Menge an gesättigter Feuchtigkeit in der Berechnungseinheit 312 für die Menge an gesättigter Feuchtigkeit im Ladeluftkühler wird später beschrieben. Die Berechnungseinheit 312 für die Menge an gesättigter Feuchtigkeit im Ladeluftkühler gibt die berechnete Menge an gesättigter Feuchtigkeit an die Taukondensationsberechnungseinheit 303 aus.
Nach der Rückführung des EGR-Gases in die Ansaugluft wird das mit der Frischluft vermischte EGR-Gas durch den Kompressor 5a aufgeladen, hat eine hohe Temperatur und einen hohen Druck und wird dann durch den Ladeluftkühler 7 abgekühlt. Aufgrund des Verhältnisses zwischen dem Zustand des Gases vor dem Durchgang durch den Ladeluftkühler 7 (Temperatur, Druck, Feuchtigkeitsmenge) und der Temperatur des durch den Ladeluftkühler 7 strömenden Kühlwassers kann es zu einer Taukondensation kommen. Dann berechnet die Taukondensationsberechnungseinheit 303 eine Taukondensationsmenge im Ladeluftkühler 7.
Die Taukondensationsberechnungseinheit 303 berechnet die Taukondensationserzeugungsmenge im Ladeluftkühler 7 aus der Beziehung zwischen der ersten Feuchtigkeitsmenge, der zweiten Feuchtigkeitsmenge und der Menge an gesättigter Feuchtigkeit des Ladeluftkühlers 7. Dann gibt die Taukondensationsberechnungseinheit 303 die berechnete Taukondensationserzeugungsmenge an die EGR-Korrektureinheit 304 aus.
Die EGR-Korrektureinheit 304 bestimmt auf der Grundlage der von der Taukondensationsberechnungseinheit 303 erhaltenen Taukondensationsmenge, ob im Ladeluftkühler 7 Taukondensation auftritt. Darüber hinaus berechnet die EGR-Korrektureinheit 304 die EGR-Gas-Korrekturmenge auf der Grundlage des Bestimmungsergebnisses, der Menge der Taukondensatbildung und der Ziel-EGR-Rate. Die EGR-Korrektureinheit 304 berechnet einen EGR-Ventilöffnungsgrad-Befehlswert, um den berechneten EGR-Korrekturbetrag zu realisieren. Die EGR-Korrektureinheit 304 gibt den berechneten Befehlswert für den Öffnungsgrad des EGR-Ventils an das EGR-Ventil 41 aus. Ein Verfahren zur Berechnung der EGR-Gas-Korrekturmenge in der EGR-Korrektureinheit 304 wird später beschrieben.
Die Ziel-EGR-Rate ist eine EGR-Rate vor der Korrektur durch die EGR-Korrektureinheit 304.
2. Konfigurationsbeispiel für den Vorgang der Berechnung der ersten Feuchtigkeitsmenge
2-1. Erste Ausführungsform
Als nächstes wird eine erste Ausführungsform des Verfahrens zur Berechnung der ersten Feuchtigkeitsmenge unter Bezugnahme auf die 4 und 5 beschrieben.
4 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration um eine erste Feuchtigkeitsmengenberechnungseinheit 301 gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt. 5 ist ein Flussdiagramm, das einen Vorgang zur Berechnung der ersten Feuchtigkeitsmenge gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
Wie in 4 dargestellt, ist die erste Feuchtigkeitsmengenberechnungseinheit 301 mit dem Luftstromsensor 2 und einer ersten Berechnungseinheit 305 für absolute Feuchtigkeit verbunden. Die erste Berechnungseinheit 305 für die absolute Feuchtigkeit ist mit dem Luftstromsensor 2, dem ersten Feuchtigkeitssensor 1 und dem Drucksensor 4 verbunden. Der erste Feuchtigkeitssensor 1 in dem in 4 dargestellten Beispiel erfasst eine relative Feuchtigkeit RHair als Feuchtigkeitsinformation. Dann gibt der erste Feuchtigkeitssensor 1 die relative Feuchtigkeit RHair an die erste Berechnungseinheit 305 für die absolute Feuchtigkeit aus. Die relative Feuchtigkeit gibt das Verhältnis zum Druck von gesättigtem Wasserdampf an, der die Grenze angibt, bei der Wasser als Gas (Wasserdampf) existieren kann. Es ist zu beachten, dass die Masse, die als Wasserdampf vorhanden sein kann, je nach Temperatur- und Druckverhältnissen stark schwankt und daher in absolute Feuchtigkeit umgewandelt werden muss.
Eine vom Luftstromsensor 2 erfasste Ansauglufttemperatur Tair und ein vom Drucksensor 4 erfasster Ansaugluftdruck Pair werden an die erste Berechnungseinheit 305 für die absolute Feuchtigkeit ausgegeben. Dann berechnet die erste Berechnungseinheit 305 für die absolute Feuchtigkeit den Druck des gesättigten Wasserdampfs Psair und die absolute Feuchtigkeit SHair in der Frischluft anhand der relativen Feuchtigkeit RHair, der Ansauglufttemperatur Tair und des Ansaugluftdrucks Pair.
Der Druck Psair des gesättigten Wasserdampfs wird mit dem folgenden Ausdruck 1 unter Verwendung der Tetens-Gleichung berechnet. Die Einheit für den Druck Psair von gesättigtem Wasserdampf und den Ansaugluftdruck Pair ist hPa, und die Einheit für die Ansauglufttemperatur Tair ist degC. $P_{s a i r} = 6.1078 \times 10^{\frac{7.5 \times T_{a i r}}{237.3 + T_{a i r}}} \times \frac{1013}{P_{a i r}}$
Die absolute Feuchtigkeit SHair in der Frischluft wird aus dem Druck Psair für gesättigten Wasserdampf, der relativen Feuchtigkeit RHair und der Ansauglufttemperatur Tair durch den folgenden Ausdruck 1 berechnet, Die Einheit der absoluten Feuchtigkeit SHair ist g/m³, und die Einheit der relativen Feuchtigkeit RHair ist dimensionslos. $S H_{a i r} = 217 \times \frac{P_{s a i r} \times R H_{a i r}}{T_{a i r} + 273.15}$
Dann gibt die erste Berechnungseinheit 305 für die absolute Feuchtigkeit die berechnete absolute Feuchtigkeit SHair an die erste Feuchtigkeitsmengenberechnungseinheit 301 aus. Die erste Feuchtigkeitsmengenberechnungseinheit 301 berechnet die Feuchtigkeitsmenge in der Frischluft, d.h. eine erste Feuchtigkeitsmenge WQair auf der Grundlage einer Luftmenge Qair, die der Erfassungswert des Luftstromsensors 2 ist, der absoluten Feuchtigkeit SHair in der Frischluft, die von der ersten Berechnungseinheit 305 für die absolute Feuchtigkeit berechnet wird, und einer Luftdichte Dair. Die erste Feuchtigkeitsmenge WQair wird mit dem folgenden Ausdruck 3 berechnet. Die Einheit der ersten Feuchtigkeitsmenge WQair und der Luftmenge Qair ist g/s, und die Einheit der Luftdichte Dair ist kg/m³. $W Q_{a i r} = \frac{Q_{a i r}}{1000} \times \frac{S H_{a i r}}{D_{a i r}}$
Als nächstes ist ein Vorgang zur Berechnung der ersten Feuchtigkeitsmenge WQegr unter Bezugnahme auf 5 beschrieben.
Wie in 5 dargestellt, liest die erste Berechnungseinheit 305 für die absolute Feuchtigkeit der Steuervorrichtung 20 für einen Verbrennungsmotor die Signale des ersten Feuchtigkeitssensors 1 und des Drucksensors 4 (Schritt S501). Das heißt, die erste Berechnungseinheit 305 für die absolute Feuchtigkeit erfasst die relative Feuchtigkeit RHair, die von dem ersten Feuchtigkeitssensor 1 erfasst wird, und den Ansaugluftdruck Pair, der von dem Drucksensor 4 erfasst wird. In dem Prozess von Schritt S501 erfasst die erste Berechnungseinheit 305 für die absolute Feuchtigkeit die Ansauglufttemperatur Tair vom Luftstromsensor 2.
Als nächstes berechnet die erste Berechnungseinheit 305 für die absolute Feuchtigkeit die absolute Feuchtigkeit SHair der Frischluft auf der Grundlage des in Schritt S501 erfassten Signals (S502). In Schritt S502 berechnet die erste Berechnungseinheit 305 für die absolute Feuchtigkeit den Druck Psair für gesättigten Wasserdampf in der Frischluft unter Verwendung des obigen Ausdrucks 1. Dann berechnet die erste Berechnungseinheit 305 für die absolute Feuchtigkeit die absolute Feuchtigkeit SHair in der Frischluft unter Verwendung des berechneten Drucks Psair von gesättigtem Wasserdampf und des obigen Ausdrucks 2. Die erste Berechnungseinheit 305 für die absolute Feuchtigkeit gibt die berechnete absolute Feuchtigkeit SHair an die erste Feuchtigkeitsmengenberechnungseinheit 301 aus.
Als nächstes berechnet die erste Feuchtigkeitsmengenberechnungseinheit 301 die erste Feuchtigkeitsmenge WQair in der Frischluft unter Verwendung der absoluten Feuchtigkeit SHair und des obigen Ausdrucks 3 (Schritt S503). In dem Prozess von Schritt S503 erfasst die erste Feuchtigkeitsmengeberechnungseinheit 301 die Luftmenge Qair von dem Luftstromsensor 2. Damit ist der Vorgang der Berechnung der ersten Feuchtigkeitsmenge WQair abgeschlossen. Wie in 3 gezeigt ist, gibt die erste Feuchtigkeitsmengenberechnungseinheit 301 die berechnete erste Feuchtigkeitsmenge WOair an die Taukondensationsberechnungseinheit 303 aus.
2-2. Zweite Ausführungsform
Als nächstes wird eine zweite Ausführungsform des Vorgangs zur Berechnung der ersten Feuchtigkeitsmenge unter Bezugnahme auf die 6 und 7 beschrieben.
6 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration um eine erste Feuchtigkeitsmengenberechnungseinheit 301B gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt. 7 ist ein Flussdiagramm, das einen Vorgang zur Berechnung einer ersten Feuchtigkeitsmenge gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
In der zweiten Ausführungsform erfasst der erste Feuchtigkeitssensor 1 die absolute Feuchtigkeit SHair als Feuchtigkeitsinformation. Wie in 6 dargestellt, werden die vom Luftstromsensor 2 erfasste Luftmenge Qair und die vom ersten Feuchtigkeitssensor 1 erfasste absolute Feuchtigkeit SHair an die erste Feuchtigkeitsmengenberechnungseinheit 301B ausgegeben.
Als nächstes ist ein Vorgang zur Berechnung der ersten Feuchtigkeitsmenge WQegr unter Bezugnahme auf 7 beschrieben.
Wie in 7 dargestellt, liest die erste Feuchtigkeitsmengenberechnungseinheit 301B der Steuervorrichtung 20 für einen Verbrennungsmotor die Signale des ersten Feuchtigkeitssensors 1 und des Drucksensors 2 (Schritt S701). Das heißt, die erste Feuchtigkeitsmengenberechnungseinheit 301B erfasst die vom ersten Feuchtigkeitssensor 1 erfasste absolute Feuchtigkeit SHair und die vom Luftstromsensor 2 erfasste Luftmenge Qair.
Als nächstes berechnet die erste Feuchtigkeitsmengenberechnungseinheit 301 B die erste Feuchtigkeitsmenge WQair in der Frischluft unter Verwendung der absoluten Feuchtigkeit SHair, der Luftmenge Qair und des obigen Ausdrucks 3 (Schritt S702). Damit ist der Vorgang der Berechnung der ersten Feuchtigkeitsmenge WQair abgeschlossen. Die erste Feuchtigkeitsmengenberechnungseinheit 301 B gibt die berechnete erste Feuchtigkeitsmenge WQair an die Taukondensationsberechnungseinheit 303 aus.
3. Konfigurationsbeispiel für den Vorgang der Berechnung der zweiten Feuchtigkeitsmenge
3-1. Erste Ausführungsform
Als nächstes wird eine erste Ausführungsform des Vorgangs zur Berechnung der zweiten Feuchtigkeitsmenge unter Bezugnahme auf die 8 und 10 beschrieben.
8 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration um die zweite Feuchtigkeitsmengenberechnungseinheit gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt.
Wie in 8 dargestellt, ist eine EGR-Durchflussberechnungseinheit 306 mit der zweiten Feuchtigkeitsmengenberechnungseinheit 302 verbunden. Die EGR-Durchflussberechnungseinheit 306 berechnet den Durchfluss des EGR-Gases (EGR-Durchfluss Qegr). Der Luftstromsensor 2 ist mit der EGR-Durchflussberechnungseinheit 306 verbunden, und die Luftmenge Qair, die ein Erfassungswert des Luftstromsensors 2 ist, wird ausgegeben. Außerdem gibt die EGR-Durchflussberechnungseinheit 306 die von der Steuervorrichtung 20 für einen Verbrennungsmotor berechnete Ziel-EGR-Rate TEGR aus.
Da die EGR-Rate das Verhältnis des rückgeführten Abgases zur Ansaugluft ist, wird die EGR-Rate durch den folgenden Ausdruck 4 aus dem Verhältnis des AbgasDurchflusses Qair + dem EGR-Durchfluss Qegr und dem EGR-Durchfluss Qegr definiert. $TEGR = \frac{Q_{e g r}}{Q_{a i r} + Q_{e g r}}$
Durch Umformung von Ausdruck 4 in eine Gleichung zur Ermittlung des EGR-GasDurchflusses Qegr erhält man den folgenden Ausdruck 5. $Q_{e g r} = \frac{T E G R}{1 - T E G R} \times Q_{a i r}$
Hier ist, wie oben beschrieben, die Ziel-EGR-Rate eine EGR-Rate, bevor die Korrektur in der EGR-Korrektureinheit 304 berücksichtigt wird. Die Einheit der Luftmenge Qair und des EGR-Durchflusses Qegr ist g/s, und die Einheit der Ziel-EGR-Rate TEGR ist dimensionslos.
Anschließend gibt die EGR-Durchflussberechnungseinheit 306 den berechneten EGR-Durchfluss Qegr an die zweite Feuchtigkeitsmengenberechnungseinheit 302 aus.
Der von der EGR-Durchflussberechnungseinheit 306 berechnete EGR-Durchfluss Qegr und die Kraftstoffeigenschaft werden an die zweite Feuchtigkeitsmengenberechnungseinheit 302 ausgegeben. Die Kraftstoffeigenschaft ist eine Eigenschaft des aktuell zugeführten Kraftstoffs und wird von der Steuervorrichtung 20 für einen Verbrennungsmotor ermittelt. Die Kraftstoffeigenschaft kann das Ergebnis der Bestimmung von Normal- oder Hochoktan sein oder als ROZ (Oktanzahl) angegeben werden).
9 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen einer Oktanzahl und einem CH-Verhältnis A veranschaulicht.
Das CH-Verhältnis A gibt das Verhältnis von H zu dem gesättigten Kohlenwasserstoff C als Kraftstoffkomponente an. Wie in 9 dargestellt, nimmt das CH-Verhältnis A tendenziell ab, wenn die Oktanzahl steigt. Beim Vergleich von Normalkraftstoff und hochoktanigem Kraftstoff weist der hochoktanige Kraftstoff in der Regel eine höhere Oktanzahl auf.
Wenn die Bestimmung der Kraftstoffeigenschaft mit der Oktanzahl durchgeführt wird, speichert Die Steuervorrichtung 20 für einen Verbrennungsmotor daher das in 9 dargestellte Diagramm im Speicher. Anschließend ermittelt Die Steuervorrichtung 20 für einen Verbrennungsmotor das CH-Verhältnis A aus dem in 9 dargestellten Diagramm.
Wenn die Kraftstoffeigenschaft durch die Bestimmung des Normalkraftstoffs und des hochoktanigen Kraftstoffs ermittelt wird, wird das CH-Verhältnis A zwischen dem Normalkraftstoff und dem hochoktanigen Kraftstoff im Voraus im Speicher der Steuervorrichtung 20 für einen Verbrennungsmotor gespeichert. So kann das CH-Verhältnis A ermittelt werden, indem festgestellt wird, ob es sich bei dem aktuellen Kraftstoff um Normalkraftstoff oder um hochoktanigen Kraftstoff handelt.
Wenn das CH-Verhältnis A bestimmt ist, kann das Verhältnis der durch die Verbrennung des Kraftstoffs erzeugten Gaszusammensetzung ermittelt werden. Das heißt, es kann eine im EGR-Gas enthaltene Feuchtigkeitsmenge WQegr ermittelt werden.
Wenn erstens das Volumenverhältnis von Stickstoff und Sauerstoff in der Luft 79 zu 21 beträgt, ist die chemische Formel für die Verbrennung des Kraftstoffs CnHm der folgende Ausdruck 6. $C_{n} H_{m} + (n + \frac{m}{4}) (O_{2} + \frac{79}{21} N_{2}) \to n C O_{2} + \frac{m}{2} H_{2} O + (n + \frac{m}{4}) \times \frac{79}{21} N_{2}$
Hier, wenn das CH-Verhältnis A ist, ist A der folgende Ausdruck 7. $A = \frac{H}{C} = \frac{m}{n}$
Wenn Ausdruck 7 in Ausdruck 6 eingesetzt wird, erhält man den folgenden Ausdruck 8. $C_{n} H_{n A} + (\frac{4 + A}{4} \times n) (O_{2} + \frac{79}{21} N_{2}) \to n C O_{2} + \frac{n A}{2} H_{2} O + (\frac{4 + A}{4} \times n) \times \frac{79}{21} N_{2}$
Gemäß Ausdruck 8 ist der Volumenanteil von CO₂, H₂O und N₂ im Abgas der folgende Ausdruck 9. $\begin{array}{l} {CO}_{2} : H_{2} O : N_{2} = n : \frac{n A}{2} : \frac{4 + A}{4} \times n \times \frac{79}{21} \\ = 1 : \frac{A}{2} : \frac{4 + A}{4} \times \frac{79}{21} \end{array}$
Das Massenverhältnis RATEw des Wasserdampfs in dem durch die Verbrennung erzeugten Abgas ergibt sich daher aus dem folgenden Ausdruck 10. Dabei steht [CO_2] für ein Molekulargewicht von Kohlendioxid von 44 g/mol, [H₂O] für ein Molekulargewicht von Wasser von 18 g/mol und [N_2] für ein Molekulargewicht von Stickstoff von 28 g/mol. $\begin{array}{l} {RATE}_{w} = \frac{\frac{A}{2} \times [H_{2} O]}{1 \times [C O_{2}] + \frac{A}{2} \times [H_{2} O] + \frac{4 + A}{4} \times \frac{79}{21} \times [N_{2}]} \\ = \frac{27 \times A}{448 + 106 \times A} \end{array}$
Wie in Ausdruck 10 dargestellt, wird das Massenverhältnis des Wasserdampfs im Abgas nur durch das CH-Verhältnis A bestimmt. Daher kann die zweite Feuchtigkeitsmengenberechnungseinheit 302 die Feuchtigkeitsmenge im EGR-Gas, d. h. die zweite Feuchtigkeitsmenge WQegr, unter Verwendung von Ausdruck 11 berechnen. Die Einheit der zweiten Feuchtigkeitsmenge WQegr im EGR-Gas ist hier g/s. Die zweite Feuchtigkeitsmengenberechnungseinheit 302 gibt zudem die berechnete zweite Feuchtigkeitsmenge WQegr an die Taukondensationsberechnungseinheit 303 aus. ${WQ}_{e g r} = Q_{e g r} \times R A T E_{w}$
Als nächstes ist ein Vorgang zur Berechnung der zweiten Feuchtigkeitsmenge WQegr unter Bezugnahme auf 10 beschrieben.
10 ist ein Flussdiagramm, das den Vorgang der Berechnung der zweiten Feuchtigkeitsmenge WQegr in der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
Wie in 10 dargestellt, erfasst die EGR-Durchflussberechnungseinheit 306 die Luftmenge Qair vom Luftstromsensor 2 und liest die Ziel-EGR-Rate TEGR aus der Steuervorrichtung 20 für einen Verbrennungsmotor (Schritt S1001). Als nächstes berechnet die EGR-Durchflussberechnungseinheit 306 den EGR-Durchfluss Qegr unter Verwendung der Luftmenge Qair, der Ziel-EGR-Rate TEGR und des obigen Ausdrucks 5 (Schritt S1002). Anschließend gibt die EGR-Durchflussberechnungseinheit 306 den berechneten EGR-Durchfluss Qegr an die zweite Feuchtigkeitsmengenberechnungseinheit 302 aus.
Als nächstes liest die zweite Feuchtigkeitsmengenberechnungseinheit 302 das Bestimmungsergebnis der Kraftstoffeigenschaft aus der Steuervorrichtung 20 für einen Verbrennungsmotor aus. Dann berechnet die zweite Feuchtigkeitsmengenberechnungseinheit 302 das Massenverhältnis RATEw des Wasserdampfs im Abgas durch Ausdruck 10 (Schritt S1003). Wie oben beschrieben, kann das CH-Verhältnis A, wenn die Bestimmung der Kraftstoffeigenschaft aus der Bestimmung des regulären Kraftstoffs und des hochoktanigen Kraftstoffs durchgeführt wird, durch Speichern des CH-Verhältnisses A, das dem Bestimmungsergebnis entspricht, im Voraus im Speicher erhalten werden. Wenn die Kraftstoffeigenschaft durch die Oktanzahl bestimmt wird, lässt sich das CH-Verhältnis A aus dem in 9 dargestellten Diagramm ablesen. Obwohl das Beispiel der Bestimmung der Kraftstoffeigenschaft beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt, und beispielsweise kann das CH-Verhältnis A als fester Wert in einem Speicher unter Annahme einer allgemeinen Kraftstoffeigenschaft gespeichert werden, ohne die Kraftstoffeigenschaft zu bestimmen.
Als nächstes berechnet die zweite Feuchtigkeitsmengenberechnungseinheit 302 die zweite Feuchtigkeitsmenge WQegr auf der Grundlage des von der EGR-Durchflussberechnungseinheit 306 erhaltenen EGR-Durchflusses Qegr, des in Schritt S1003 berechneten Massenverhältnisses RATEw von Wasserdampf im Abgas und des Ausdrucks 11 (S1004). Damit ist der Vorgang der Berechnung der zweiten Feuchtigkeitsmenge WQegr abgeschlossen. Die zweite Feuchtigkeitsmengenberechnungseinheit 302 gibt die berechnete zweite Feuchtigkeitsmenge WQegr an die Taukondensationsberechnungseinheit 303 aus.
Wie oben beschrieben, ist es gemäß dem Vorgang der Berechnung der zweiten Feuchtigkeitsmenge WQegr der ersten Ausführungsform nicht notwendig, den zweiten Feuchtigkeitssensor 46 bereitzustellen, und die Anzahl der Teile kann reduziert werden, da die zweite Feuchtigkeitsmenge WQegr aus der Kraftstoffeigenschaft (CH-Verhältnis A) erhalten werden kann.
3-2. Zweite Ausführungsform
Als nächstes wird eine zweite Ausführungsform des Vorgangs zur Berechnung der zweiten Feuchtigkeitsmenge unter Bezugnahme auf die 11 und 13 beschrieben.
11 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration um eine zweite Feuchtigkeitsmengenberechnungseinheit 302B in der vierten Ausführungsform zeigt.
Der Berechnungsvorgang gemäß der zweiten Ausführungsform berücksichtigt die Taukondensation des EGR-Kühlers 42. Wie in 11 dargestellt, sind eine EGR-Durchflussberechnungseinheit 306 und eine Berechnungseinheit 308B für gesättigte Feuchtigkeitsmenge mit der zweiten Feuchtigkeitsmengenberechnungseinheit 302B verbunden. Eine Berechnungseinheit 307 für die gesättigte absolute Feuchtigkeit und die Berechnungseinheit 306 für den EGR-Durchfluss sind mit der Berechnungseinheit 308B für gesättigte Feuchtigkeitsmenge verbunden.
Die Berechnungseinheit 307 für die gesättigte absolute Feuchtigkeit berechnet die gesättigte absolute Feuchtigkeit SHsegr im EGR-Kühler 42. Die Berechnungseinheit 307 für die gesättigte absolute Feuchtigkeit gibt eine Kühlwassertemperatur Tegrc aus, die vom Wassertemperatursensor 47 erfasst wird, der die Temperatur des Kühlwassers des EGR-Kühlers 42 erfasst. Dann berechnet die Berechnungseinheit 307 für die gesättigte absolute Feuchtigkeit eine gesättigte absolute Feuchtigkeit SHsegr im EGR-Kühler 42 auf der Grundlage des Abgasdrucks Pexh und der Kühlwassertemperatur Tegrc.
Dabei ist die gesättigte absolute Feuchtigkeit SHsegr eine absolute Grenzfeuchtigkeit, bei der im EGR-Kühler 42 keine Taubildung auftritt. Die Einheit der gesättigten absoluten Feuchtigkeit SHsegr ist g/m³. Der Abgasdruck Pexh kann anhand eines Betriebszustands geschätzt oder durch Einbau eines Sensors direkt gemessen werden. Wenn der Abgasdruck Pexh anhand des Betriebszustands geschätzt wird, kann beispielsweise im Voraus ein Kennfeld erstellt werden, das die Drehzahl der Kurbelwelle und die Last als Achsen enthält, und der Abgasdruck Pexh kann anhand des Kennfelds geschätzt werden.
12 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen Druck, absoluter Feuchtigkeit und Kondensationsgrenztemperatur darstellt. Die horizontale Achse steht für den Druck und die vertikale Achse für die absolute Feuchtigkeit. Aus dem in 12 dargestellten Diagramm ist ersichtlich, ob die Taukondensation auftritt, wenn der Druck und die absolute Feuchtigkeit unter einer bestimmten Temperaturbedingung bestimmt werden. Wenn der Druck und die Temperatur bekannt sind, kann außerdem die absolute Feuchtigkeit bei dieser Temperatur erhalten werden. Dann berechnet die Berechnungseinheit 307 für die gesättigte absolute Feuchtigkeit die gesättigte absolute Feuchtigkeit SHsegr im EGR-Kühler 42 aus dem in 12 dargestellten Diagramm und gibt die berechnete gesättigte absolute Feuchtigkeit SHsegr an die Berechnungseinheit 308B für gesättigte Feuchtigkeitsmenge aus.
Die Einheit 308B zur Berechnung der Menge an gesättigter Feuchtigkeit berechnet eine Menge an gesättigter Feuchtigkeit WQsegr im EGR-Kühler 42 auf der Grundlage der gesättigten absoluten Feuchtigkeit SHsegr und des EGR-Durchflusses Qegr, die von der Einheit 306 zur Berechnung de EGR-Durchflusses ausgegeben wird. Die Menge WQsegr an gesättigter Feuchtigkeit gibt den maximalen Wert des Massendurchflusses von Wasserdampf an, der im EGR-Gas vorhanden sein kann, wenn es im EGR-Kühler 42 zur Kondensation von Tau kommt. Die Menge an gesättigter Feuchtigkeit WQsegr wird anhand des folgenden Ausdrucks 12 berechnet. Dabei ist Degr die Dichte des Abgases und die Einheit ist kg/m³. Die Einheit der Menge an gesättigter Feuchtigkeit WQsegr ist g/s. $W Q_{s e g r} = \frac{Q_{e g r}}{1000} \times \frac{S H_{s e g r}}{D_{e g r}}$
Die Berechnungseinheit 308B gibt die berechnete Menge an gesättigter Feuchtigkeit WQsegr an die zweite Feuchtigkeitsmengenberechnungseinheit 302B aus. Die zweite Feuchtigkeitsmengenberechnungseinheit 302B vergleicht die durch Ausdruck 11 berechnete Feuchtigkeitsmenge im EGR-Gas mit der durch Ausdruck 12 berechneten gesättigten Feuchtigkeitsmenge WQsegr und wählt einen kleinen Wert aus. Dieser ausgewählte Wert ist die zweite Feuchtigkeitsmenge WQegr, die von der zweiten Feuchtigkeitsmengenberechnungseinheit 302B ausgegeben wird.
13 ist ein Flussdiagramm, das den Vorgang der Berechnung der zweiten Feuchtigkeitsmenge WQegr in der zweiten Ausführungsform veranschaulicht.
Wie in 13 dargestellt, berechnet die Steuervorrichtung 20 für einen Verbrennungsmotor zunächst den Abgasdruck Pexh aus der Drehzahl der Kurbelwelle und der Last (Schritt S1301). Anschließend wird der berechnete Abgasdruck Pexh an die Berechnungseinheit 307 für die gesättigte absolute Feuchtigkeit ausgegeben.
Als nächstes erfasst die Berechnungseinheit 307 für die gesättigte absolute Feuchtigkeit die Kühlwassertemperatur Tegrc des EGR-Kühlers 42 vom Wassertemperatursensor 47 (Schritt S1302). Dann berechnet die Berechnungseinheit 307 für die gesättigte absolute Feuchtigkeit die gesättigte absolute Feuchtigkeit SHsegr im EGR-Kühler 42 aus dem Abgasdruck Pexh, der Kühlwassertemperatur Tegrc und der in 12 dargestellten Grafik (Schritt S1303). Außerdem gibt die Berechnungseinheit 307 für die gesättigte absolute Feuchtigkeit die berechnete gesättigte absolute Feuchtigkeit SHsegr an die Berechnungseinheit 308B für die Menge an gesättigter Feuchtigkeit aus.
Zudem erfasst die EGR-Durchflussberechnungseinheit 306 die Luftmenge Qair vom Luftstromsensor 2 und liest die Ziel-EGR-Rate TEGR aus der Steuervorrichtung 20 für einen Verbrennungsmotor (Schritt S1304). Als nächstes berechnet die EGR-Durchflussberechnungseinheit 306 den EGR-Durchfluss Qegr unter Verwendung der Luftmenge Qair, der Ziel-EGR-Rate TEGR und des obigen Ausdrucks 5 (Schritt S1305). Dann gibt die EGR-Durchflussberechnungseinheit 306 den berechneten EGR-Durchfluss Qegr an die zweite Feuchtigkeitsmengenberechnungseinheit 302 und die Berechnungseinheit für die Menge an gesättigter Feuchtigkeit 308B aus.
Es ist zu beachten, dass die Verarbeitung von Schritt S1301 bis Schritt S1303, die von der Berechnungseinheit 307 für die gesättigte absolute Feuchtigkeit durchgeführt wird, und die Verarbeitung von Schritt S1304 bis Schritt S1305, die von der Berechnungseinheit 306 für den EGR-Durchfluss durchgeführt wird, gleichzeitig durchgeführt werden können. Alternativ dazu kann nach der Verarbeitung von Schritt S1304 bis Schritt S1305 die Verarbeitung von Schritt S1301 bis Schritt S1303 durchgeführt werden.
Als nächstes berechnet die Einheit 308B zur Berechnung der Menge an gesättigter Feuchtigkeit die Menge an gesättigter Feuchtigkeit WQsegr im EGR-Kühler 42 auf der Grundlage der gesättigten absoluten Feuchtigkeit SHsegr, dem EGR-Durchfluss Qegr, der von der Einheit 306 zur Berechnung des EGR-Durchflusses ausgegeben wird, und des Ausdrucks 12 (Schritt S1306). Dann gibt die Berechnungseinheit 308B für die gesättige Feuchtigkeitsmenge die berechnete Menge an gesättigter Feuchtigkeit WQsegr an die zweite Feuchtigkeitsmengenberechnungseinheit 302B aus.
Als nächstes liest die zweite Feuchtigkeitsmengenberechnungseinheit 302 das Bestimmungsergebnis der Kraftstoffeigenschaft aus der Steuervorrichtung 20 für einen Verbrennungsmotor aus. Dann berechnet die zweite Feuchtigkeitsmengenberechnungseinheit 302 das Massenverhältnis RATEw des Wasserdampfs im Abgas gemäß dem Ausdruck 10 (Schritt S1307). Als nächstes berechnet die zweite Feuchtigkeitsmengenberechnungseinheit 302B die Feuchtigkeitsmenge in dem EGR-Gas auf der Grundlage des von der EGR-Durchflussberechnungseinheit 306 erhaltenen EGR-Durchflusses Qegr, des in Schritt S1307 berechneten Massenverhältnisses RATEw von Wasserdampf im Abgas und des Ausdrucks 11 (S1308).
Als nächstes vergleicht die zweite Feuchtigkeitsmengenberechnungseinheit 302B die von der Feuchtigkeitsmengenberechnungseinheit 308B erhaltene Menge an gesättigter Feuchtigkeit WQsegr mit der in Schritt S1308 berechneten Feuchtigkeitsmenge und wählt einen kleinen Wert aus. Dann berechnet die zweite Feuchtigkeitsmengenberechnungseinheit 302B die ausgewählte Feuchtigkeitsmenge als zweite Feuchtigkeitsmenge WQegr (Schritt S1309). Damit kann die Feuchtigkeitsmenge im EGR-Gas unter Berücksichtigung von Taukondensation im EGR-Kühler 42 als zweite Feuchtigkeitsmenge WQegr berechnet werden. Die zweite Feuchtigkeitsmengenberechnungseinheit 302B gibt die berechnete zweite Feuchtigkeitsmenge WQegr an die Taukondensationsberechnungseinheit 303 aus.
Gemäß dem Vorgang zur Berechnung der zweiten Feuchtigkeitsmenge WQegr der zweiten Ausführungsform kann die zweite Feuchtigkeitsmenge WQegr genauer berechnet werden als bei dem Vorgang zur Berechnung der zweiten Feuchtigkeitsmenge WQegr der ersten Ausführungsform, indem die Taukondensation im EGR-Kühler 42 berücksichtigt wird. Ferner ist es auch bei beim Vorgang der Berechnung der zweiten Feuchtigkeitsmenge WQegr der zweiten Ausführungsform nicht erforderlich, den zweiten Feuchtigkeitssensor 46 vorzusehen, und die Anzahl der Teile kann reduziert werden.
3-3. Dritte Ausführungsform
Als nächstes wird eine dritte Ausführungsform des Vorgangs zur Berechnung der zweiten Feuchtigkeitsmenge unter Bezugnahme auf die 14 und 15 beschrieben.
14 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration um eine zweite Feuchtigkeitsmengenberechnungseinheit 302C in der dritten Ausführungsform zeigt.
Der Berechnungsvorgang gemäß der dritten Ausführungsform verwendet die Feuchtigkeitsinformationen des zweiten Feuchtigkeitssensors 46. Bei dem Berechnungsvorgang gemäß der dritten Ausführungsform erfasst der zweite Feuchtigkeitssensor 46 eine relative Feuchtigkeit RHegr als die Feuchtigkeitsinformation.
Wie in 14 dargestellt, sind eine EGR-Durchflussberechnungseinheit 306 und eine zweite Berechnungseinheit 309 für die gesättigte absolute Feuchtigkeit mit der zweiten Feuchtigkeitsmengenberechnungseinheit 302C verbunden. Der zweite Feuchtigkeitssensor 46 gibt die relative Feuchtigkeit RHegr als Feuchtigkeitsinformation an die zweite Berechnungseinheit 309 für absolute Feuchtigkeit ab. Der vom Drucksensor 4 erfasste Ansaugluftdruck Pair und die vom Wassertemperatursensor 47 erfasste Kühlwassertemperatur Tegrc des EGR-Kühlers 42 werden an die zweite Berechnungseinheit 309 für absolute Feuchtigkeit ausgegeben. Dann berechnet die zweite Einheit 309 zur Berechnung der absoluten Feuchtigkeit einen Druck des gesättigten Wasserdampfs Psegr und eine absolute Feuchtigkeit SHegr im EGR-Gas, das den zweiten Feuchtigkeitssensor 46 passiert, unter Verwendung der relativen Feuchtigkeit RHegr, des Ansaugluftdrucks Pair und der Kühlwassertemperatur Tegrc.
Der Druck Psegr des gesättigten Wasserdampfs wird aus dem folgendem Ausdruck 13 berechnet. $P_{s e g r} = 6.1078 \times 10^{\frac{7.5 \times T_{e g r c}}{237.3 + T_{e g r c}}} \times \frac{1013}{P_{a i r}}$
Die Einheit des Drucks Psegr des gesättigten Wasserdampfs ist hPa, und die Einheit der Kühlwassertemperatur Tegrc ist degC.
Hier wird das EGR-Gas beim Durchströmen des EGR-Kühlers 42 auf die Temperatur des durch den EGR-Kühler 42 strömenden Kühlwassers abgesenkt. Daher wird die vom Wassertemperatursensor 47 erfasste Kühlwassertemperatur Tegrc als Temperatur des durch den zweiten Feuchtigkeitssensor 46 strömenden EGR-Gases verwendet. Wie in 1 dargestellt, befindet sich der zweite Feuchtigkeitssensor 46 auf der Einlassseite des EGR-Ventils 41. Daher wird der vom Drucksensor 4 erfasste Einlassluftdruck Tegrc als der Druck des durch den zweiten Feuchtigkeitssensor 46 strömenden EGR-Gases verwendet.
Die Temperatur und der Druck des EGR-Gases sind nicht auf die oben beschriebenen Beispiele beschränkt, und zum Beispiel können Sensoren, die die Temperatur und den Druck des EGR-Gases erfassen, und die von den Sensoren erfassten Werte als Temperatur und Druck des EGR-Gases verwendet werden. Durch die Verwendung der von dem Wassertemperatursensor 47 und dem Drucksensor 4 erfassten Werte ist es jedoch nicht erforderlich, einen neuen Sensor vorzusehen, und die Anzahl der Komponenten kann reduziert werden.
Die absolute Feuchtigkeit SHegr wird mit dem folgenden Ausdruck 14 berechnet. Hier ist die Einheit der absoluten Feuchtigkeit SHegr ist g/m³, und die Einheit der relativen Feuchtigkeit RHegr ist dimensionslos. $S H_{e g r} = 217 \times \frac{P_{s a i r} \times R H_{e g r}}{T_{e g r c} + 273.15}$
Außerdem gibt die zweite Berechnungseinheit 309 für die absolute Feuchtigkeit die berechnete absolute Feuchtigkeit SHegr an die zweite Feuchtigkeitsmengenberechnungseinheit 302C aus. Die zweite Feuchtigkeitsmengenberechnungseinheit 302C berechnet die Feuchtigkeitsmenge im EGR-Gas, d.h. die zweite Feuchtigkeitsmenge WQegr auf der Grundlage des von der EGR-Durchflussberechnungseinheit 306 berechneten EGR-Durchflusses Qegr, der vom zweiten Feuchtigkeitssensor 309 erfassten absoluten Feuchtigkeit SHegr und des Ausdrucks 15. $W Q_{e g r} = \frac{Q_{e g r}}{1000} \times \frac{S H_{e g r}}{D_{e g r}}$
Als nächstes ist ein Vorgang zur Berechnung der zweiten Feuchtigkeitsmenge WQegr unter Bezugnahme auf 15 beschrieben.
15 ist ein Flussdiagramm, das den Vorgang der Berechnung der zweiten Feuchtigkeitsmenge WQegr in der dritten Ausführungsform veranschaulicht.
Wie in 15 dargestellt, liest die zweite Einheit 309 zur Berechnung der absoluten Feuchtigkeit die Signale des zweiten Feuchtigkeitssensors 46, des Drucksensors 4 und des Wassertemperatursensors 47 (Schritt S1501). Das heißt, die erste Berechnungseinheit 305 für die absolute Feuchtigkeit erfasst die relative Feuchtigkeit RHegr, die von dem zweiten Feuchtigkeitssensor 46 erfasst wird, den Ansaugluftdruck Pair, der von dem Drucksensor 4 erfasst wird, und die Kühlwassertemperatur Tegrc des EGR-Kühlers 42, die von dem Wassertemperatursensor 47 erfasst wird.
Als nächstes berechnet die zweite Einheit 309 zur Berechnung der absoluten Feuchtigkeit den Druck von gesättigtem Wasserdampf Psegr aus dem erfassten Signal und dem Ausdruck 13. Ferner berechnet die zweite Einheit 309 zur Berechnung der absoluten Feuchtigkeit die absolute Feuchtigkeit SHegr aus dem berechneten Druck von gesättigtem Wasserdampf Psegr, den erfassten Informationen und dem Ausdruck 14 (Schritt S1502). Außerdem gibt die zweite Berechnungseinheit 309 für absolute Feuchtigkeit die berechnete absolute Feuchtigkeit SHegr an die zweite Feuchtigkeitsmengenberechnungseinheit 302C aus.
Die EGR-Durchflussberechnungseinheit 306 erfasst die Luftmenge Qair vom Luftstromsensor 2 und liest die Ziel-EGR-Rate TEGR aus der Steuervorrichtung 20 für einen Verbrennungsmotor (Schritt S1503). Als nächstes berechnet die EGR-Durchflussberechnungseinheit 306 den EGR-Durchfluss Qegr unter Verwendung der Luftmenge Qair, der Ziel-EGR-Rate TEGR und des obigen Ausdrucks 5 (Schritt S1504). Anschließend gibt die EGR-Durchflussberechnungseinheit 306 den berechneten EGR-Durchfluss Qegr an die zweite Feuchtigkeitsmengenberechnungseinheit 302C aus.
Es ist zu beachten, dass die Verarbeitung von Schritt S1501 bis Schritt S1502, die von der zweiten Berechnungseinheit 309 für die absolute Feuchtigkeit durchgeführt wird, und die Verarbeitung von Schritt S1503 bis Schritt S1504, die von der Berechnungseinheit 306 für den EGR-Durchfluss durchgeführt wird, gleichzeitig durchgeführt werden können. Alternativ dazu kann nach der Verarbeitung von Schritt S1503 bis Schritt S1504 die Verarbeitung von Schritt S1501 bis Schritt S1502 durchgeführt werden.
Als nächstes berechnet die zweite Feuchtigkeitsmengenberechnungseinheit 302C die zweite Feuchtigkeitsmenge WQegr auf der Grundlage des EGR-Durchflusses Qegr, die von der EGR-Durchflussberechnungseinheit 306 erfasst wird, der absoluten Feuchtigkeit SHegr, die von der zweiten Berechnungseinheit 309 für absolute Feuchtigkeit erfasst wird, und des Ausdrucks 15 (S1505). Damit ist der Vorgang der Berechnung der zweiten Feuchtigkeitsmenge WQegr abgeschlossen. Die zweite Feuchtigkeitsmengenberechnungseinheit 302C gibt die berechnete zweite Feuchtigkeitsmenge WQegr an die Taukondensationsberechnungseinheit 303 aus.
Gemäß dem Vorgang zur Berechnung der zweiten Feuchtigkeitsmenge WQegr der dritten Ausführungsform kann die zweite Feuchtigkeitsmenge WQegr genauer berechnet werden, indem der vom zweiten Feuchtigkeitssensor 46 erfasste tatsächliche Messwert als Feuchtigkeitsinformation verwendet wird.
3-4. Vierte Ausführungsform
Als nächstes wird eine vierte Ausführungsform des Vorgangs zur Berechnung der zweiten Feuchtigkeitsmenge unter Bezugnahme auf die 16 und 17 beschrieben.
16 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration um eine zweite Feuchtigkeitsmengenberechnungseinheit 302D in der vierten Ausführungsform zeigt.
Der Berechnungsvorgang gemäß der vierten Ausführungsform verwendet die Feuchtigkeitsinformationen des zweiten Feuchtigkeitssensors 46 ähnlich wie der Berechnungsvorgang gemäß der dritten Ausführungsform. Darüber hinaus erfasst der zweite Feuchtigkeitssensor 46 bei dem Berechnungsvorgang gemäß der vierten Ausführungsform die absolute Feuchtigkeit SHegr als Feuchtigkeitsinformation.
Wie in 16 dargestellt, werden die vom zweiten Feuchtigkeitssensor 46 erfasste absolute Feuchtigkeit SHegr und der von der EGR-Durchflussberechnungseinheit 306 berechnete EGR-Durchfluss Qegr an die zweite Feuchtigkeitsmengenberechnungseinheit 302D ausgegeben. Die zweite Feuchtigkeitsmengenberechnungseinheit 302D berechnet die Feuchtigkeitsmenge im EGR-Gas, d. h. die zweite Feuchtigkeitsmenge WQegr, auf der Grundlage des von der EGR-Durchflussberechnungseinheit 306 berechneten EGR-Durchflusses Qegr, der vom zweiten Feuchtigkeitssensor 46 erfassten absoluten Feuchtigkeit SHegr und des Ausdrucks 15.
Als nächstes ist ein Vorgang zur Berechnung der zweiten Feuchtigkeitsmenge WQegr unter Bezugnahme auf 17 beschrieben.
17 ist ein Flussdiagramm, das den Vorgang der Berechnung der zweiten Feuchtigkeitsmenge WQegr in der vierten Ausführungsform veranschaulicht.
Wie in 17 dargestellt, liest die zweite Feuchtigkeitsmengenberechnungseinheit 302D die vom zweiten Feuchtigkeitssensor 46 erfasste absolute Feuchtigkeit SHegr (Schritt S1701). Als Nächstes erfasst die EGR-Durchflussberechnungseinheit 306 die Luftmenge Qair vom Luftstromsensor 2 und liest die Ziel-EGR-Rate TEGR aus der Steuervorrichtung 20 für einen Verbrennungsmotor (Schritt S1702). Als nächstes berechnet die EGR-Durchflussberechnungseinheit 306 den EGR-Durchfluss Qegr unter Verwendung der Luftmenge Qair, der Ziel-EGR-Rate TEGR und des obigen Ausdrucks 5 (Schritt S1703). Anschließend gibt die EGR-Durchflussberechnungseinheit 306 den berechneten EGR-Durchfluss Qegr an die zweite Feuchtigkeitsmengenberechnungseinheit 302D aus.
Es ist zu beachten, dass die Verarbeitung von Schritt S1701, der von der zweiten Feuchtigkeitsmengenberechnungseinheit 302D durchgeführt wird, und die Verarbeitung von Schritt S1702 bis Schritt S1503, die von der Berechnungseinheit 306 für EGR-Durchfluss durchgeführt wird, gleichzeitig durchgeführt werden können. Alternativ kann die Verarbeitung von Schritt S1701 nach der Verarbeitung von Schritt S1702 bis Schritt S1703 durchgeführt werden.
Als nächstes berechnet die zweite Feuchtigkeitsmengenberechnungseinheit 302D die zweite Feuchtigkeitsmenge WQegr auf der Grundlage des EGR-Durchflusses Qegr, die von der EGR-Durchflussberechnungseinheit 306 erfasst wird, der absoluten Feuchtigkeit SHegr, die von dem zweiten Feuchtigkeitssensor 46 erfasst wird, und des Ausdrucks 15 (S1704). Damit ist der Vorgang der Berechnung der zweiten Feuchtigkeitsmenge WQegr abgeschlossen. Die zweite Feuchtigkeitsmengenberechnungseinheit 302D gibt die berechnete zweite Feuchtigkeitsmenge WQegr an die Taukondensationsberechnungseinheit 303 aus.
Gemäß dem Vorgang der Berechnung der zweiten Feuchtigkeitsmenge WQegr der vierten Ausführungsform kann die zweite Feuchtigkeitsmenge WQegr ähnlich wie bei dem Vorgang der Berechnung der zweiten Feuchtigkeitsmenge WQegr der dritten Ausführungsform genauer berechnet werden, indem der vom zweiten Feuchtigkeitssensor 46 erfasste tatsächliche Messwert als Feuchtigkeitsinformation verwendet wird.
4. Betriebsbeispiel für die Berechnung der Menge an gesättigter Feuchtigkeit im Ladeluftkühler
Als Nächstes wird ein Beispiel für die Berechnung der Menge an gesättigter Feuchtigkeit im Ladeluftkühler 7 unter Bezugnahme auf die 18 und 19 beschrieben.
18 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration um die Einheit 312 zur Berechnung der Menge an gesättigter Feuchtigkeit im Ladeluftkühler zeigt.
Wie in 18 dargestellt, sind eine Berechnungseinheit 310 für die gesättigte absolute Feuchtigkeit im Ladeluftkühler und eine Berechnungseinheit 311 für den Gesamtgasdurchfluss mit der Berechnungseinheit 312 für die Menge an gesättigter Feuchtigkeit im Ladeluftkühler verbunden. Die Berechnungseinheit 310 für die gesättigte absolute Feuchtigkeit des Ladeluftkühlers gibt die gesättigte absolute Feuchtigkeit SHsat des Ladeluftkühlers 7 von der Berechnungseinheit 312 für die Menge an gesättigter Feuchtigkeit des Ladeluftkühlers aus. Außerdem wird ein Gesamtgasdurchfluss Qtotal von der Berechnungseinheit 311 für den Gesamtgasdurchfluss an die Berechnungseinheit 312 für die gesättigte Feuchtigkeit im Ladeluftkühler ausgegeben.
Eine vom Wassertemperatursensor 48 erfasste Kühlwassertemperatur Tic des Ladeluftkühlers 7 und ein vom Ladedrucksensor 22 erfasster Ladedruck Pchg, der der Druck nach der Aufladung ist, werden an die Berechnungseinheit 310 für die gesättigte absolute Feuchtigkeit des Ladeluftkühlers ausgegeben. Dann berechnet die Berechnungseinheit 310 für gesättigte absolute Feuchtigkeit des Ladeluftkühlers aus der Kühlwassertemperatur Tic und dem Ladedruck Pchg die absolute Sättigungsfeuchtigkeit SHsat, wenn davon ausgegangen wird, dass im Ladeluftkühler 7 Taukondensation auftritt. Wenn im Ladeluftkühler 7 Taukondensation auftritt, wie in 12 dargestellt, kann die gesättigte absolute Feuchtigkeit SHsat aus dem Verhältnis zwischen Druck und Temperatur ermittelt werden.
Die vom Luftstromsensor 2 erfasste Luftmenge Qair und der von der EGR-Durchflussberechnungseinheit 306 berechnete EGR-Durchfluss Qegr werden an die Gesamtgasdurchflussberechnungseinheit 311 ausgegeben. Die Gesamtgasmenge, die durch den Ladeluftkühler 7 strömt, ist die Summe aus der vom Luftstromsensor 2 erfassten Luftmenge Qair und des von der EGR-Durchflussberechnungseinheit 306 berechneten EGR-Durchflusses Qegr. Daher berechnet die Einheit 311 zur Berechnung des Gesamtgasdurchflusses den Gesamtgasdurchfluss Qtotal aus der Luftmenge Qair, dem EGR-Durchfluss Qegr und dem folgenden Ausdruck 16. $Q_{t o t a l} = Q_{a i r} + Q_{e g r}$
Die Berechnungseinheit 312 für gesättige Feuchtigkeit im Ladeluftkühler berechnet aus der gesättigten absoluten Feuchtigkeit SHsat und dem Gesamtgasdurchfluss Qtotal eine Menge WQsat an gesättigter Feuchtigkeit im Ladeluftkühler 7. Die Menge WQsat an gesättigter Feuchtigkeit wird aus der gesättigten absoluten Feuchtigkeit SHsat, dem Gesamtgasdurchfluss Qtotal und dem folgenden Ausdruck 17 berechnet. Die Einheit des Gesamtgasdurchflusses Qtotal und der Menge WQsat an gesättigter Feuchtigkeit ist hier g/s. Dtotal ist die Dichte eines Gasgemischs aus Frischluft und EGR-Gas, und eine Einheit davon ist g/m³. $W Q_{s a t} = \frac{Q_{t o t a l}}{1000} \times \frac{S H_{s a t}}{D_{t o t a l}}$
Als Nächstes wird ein Vorgang zur Berechnung der Menge WQsat an gesättigter Feuchtigkeit im Ladeluftkühler unter Bezugnahme auf 19 beschrieben. 19 ist ein Flussdiagramm, das einen Vorgang zur Berechnung der Menge der gesättigten Feuchtigkeit WQsat im Ladeluftkühler darstellt.
Wie in 19 dargestellt, liest die Berechnungseinheit 310 für die gesättigte absolute Feuchtigkeit des Ladeluftkühlers zunächst die vom Wassertemperatursensor 48 erfasste Kühlwassertemperatur Tic des Ladeluftkühlers 7 und den vom Ladedrucksensor 22 erfassten Ladedruck Pchg (Schritt S1901). Als nächstes berechnet die Berechnungseinheit 310 für gesättigte absolute Feuchtigkeit im Ladeluftkühler einen Druck von gesättigtem Wasserdampf Psat und die gesättigte absolute Feuchtigkeit SHsat im Ladeluftkühler 7 aus der Beziehung zwischen der Kühlwassertemperatur Tic, dem Aufladedruck Pchg und dem Druck und der Temperatur, die in 12 dargestellt sind (Schritt S1902). Die Berechnungseinheit 310 für die gesättigte absolute Feuchtigkeit im Ladeluftkühler gibt dann die berechnete gesättigte absolute Feuchtigkeit SHsat an die Berechnungseinheit für die Menge WQsat an gesättigter Feuchtigkeit im Ladeluftkühler aus.
Als Nächstes erfasst die EGR-Durchflussberechnungseinheit 306 die Luftmenge Qair vom Luftstromsensor 2 und liest die Ziel-EGR-Rate TEGR aus der Steuervorrichtung 20 für einen Verbrennungsmotor (Schritt S1903). Als nächstes berechnet die EGR-Durchflussberechnungseinheit 306 den EGR-Durchfluss Qegr unter Verwendung der Luftmenge Qair, der Ziel-EGR-Rate TEGR und des obigen Ausdrucks 5 (Schritt S1903). Anschließend gibt die EGR-Durchflussberechnungseinheit 306 den berechneten EGR-Durchfluss Qegr an die Gesamtgasdurchflussberechnungseinheit 311 aus.
Als Nächstes berechnet die Gesamtgasdurchflussberechnungseinheit 311 den Gesamtgasdurchfluss Qtotal aus der vom Luftstromsensor 2 erfassten Luftmenge Qair und dem von der EGR-Durchflussberechnungseinheit 306 berechneten EGR-Durchfluss Qegr (Schritt S1905). Dann gibt die Einheit 311 zur Berechnung des Gesamtgasdurchflusses den berechneten Gesamtgasdurchfluss Qtotal an die Einheit 312 zur Berechnung der Menge an gesättigter Feuchtigkeit im Ladeluftkühler aus.
Als nächstes berechnet die Berechnungseinheit 312 für Menge an gesättigter Feuchtigkeit im Ladeluftkühler die Menge WQsat an gesättigter Feuchtigkeit im Ladeluftkühler 7 auf der Grundlage der gesättigten absoluten Feuchtigkeit SHsat, des Gesamtgasdurchflusses Qtotal, der Dichte Dtotal des Mischgases und des Ausdrucks 17 (Schritt S1906). Damit ist der Vorgang der Berechnung der Menge WQsat an gesättigter Feuchtigkeit im Ladeluftkühler abgeschlossen. Die Berechnungseinheit 312 für die Menge an gesättigter Feuchtigkeit im Ladeluftkühler gibt die berechnete Menge WQsat an gesättigter Feuchtigkeit im Ladeluftkühler an die Taukondensationsberechnungseinheit 303 aus.
5. Betriebsbeispiel für die Berechnung der Taukondensationserzeugungsmenge Als nächstes wird ein Vorgang zur Berechnung einer Taukondensationserzeugungsmenge in der Taukondensationssberechnungseinheit 303 unter Bezugnahme auf 20 beschrieben.
20 ist ein Flussdiagramm, das einen Vorgang zur Berechnung einer Taukondensationserzeugungsmenge darstellt.
Wie in 20 dargestellt, liest die Taukondensationsberechnungseinheit 303 die erste Feuchtigkeitsmenge WQair, die von der ersten Feuchtigkeitsmengenberechnungseinheit 301 berechnet wurde, und die zweite Feuchtigkeitsmenge WQegr, die von der zweiten Feuchtigkeitsmengenberechnungseinheit 302 berechnet wurde. Die Taukondensationsberechnungseinheit 303 liest dann die von der Berechnungseinheit 312 für gesättigte Feuchtigkeit im Ladeluftkühler berechnete Menge WQsat an gesättigter Feuchtigkeit im Ladeluftkühler 7 ab (Schritt S2001).
Als nächstes berechnet die Taukondensationsberechnungseinheit 303 eine Taukondensationserzeugungsmenge WQcon aus der ersten Feuchtigkeitsmenge WQair, der zweiten Feuchtigkeitsmenge WQegr, der Menge WQsat an gesättigter Feuchtigkeit und dem folgenden Ausdruck 18 (Schritt S2002). $W Q_{c o n} = (W Q_{a i r} + W Q_{e g r}) - W Q_{s a t}$
Die Einheit von WQcon ist hier g/s.
Die Summe (WQair + WQegr) der ersten Feuchtigkeitsmenge WQair und der zweiten Feuchtigkeitsmenge WQegr in Ausdruck 18 ist die Gesamtfeuchtigkeitsmenge im Gasgemisch vor dem Durchströmen des Ladeluftkühlers 7. Dann kann die Taukondensationserzeugungsmenge WQcon berechnet werden, indem eine Differenz zwischen der Menge WQsat an gesättigter Feuchtigkeit im Ladeluftkühler 7 und der Gesamtfeuchtigkeitsmenge im Mischgas ermittelt wird. Dann gibt die Taukondensationsberechnungseinheit 303 die berechnete Taukondensationserzeugungsmenge WQcon an die EGR-Korrektureinheit 304 aus.
6. EGR-Korrektureinheit
6-1. Konfigurationsbeispiel der EGR-Korrektureinheit
Als nächstes wird ein Konfigurationsbeispiel der EGR-Korrektureinheit 304 unter Bezugnahme auf 21 beschrieben.
21 ist ein Blockdiagramm, das die EGR-Korrektureinheit 304 zeigt.
Wie in 21 dargestellt, umfasst die EGR-Korrektureinheit 304 eine Einheit 313 zur Bestimmung der Taukondensation, eine Einheit 314 zur Berechnung der EGR-Gaskorrekturmenge und eine Einheit 315 zur Steuerung des Öffnungsgrads des EGR-Ventils. Die von der Taukondensationsberechnungseinheit 303 berechnete Taukondensationserzeugungsmenge WQcon wird an die Taukondensationsbestimmungseinheit 313 ausgegeben. Dann berechnet die Taukondensationsbestimmungseinheit 313 eine endgültige Taukondensationserzeugungsmenge WQcon2 auf der Grundlage der Taukondensationserzeugungsmenge WQcon.
Hier wird bei der Taukondensation im Ladeluftkühler 7 Feuchtigkeit kondensiert, die über die Menge WQsat an gesättigter Feuchtigkeit hinausgeht. Daher ist die mit Ausdruck 18 berechnete Taukondensationserzeugungsmenge WQcon ein positiver Wert. Wenn hingegen im Ladeluftkühler 7 keine Taukondensation auftritt, ist die Gesamtfeuchtigkeitsmenge des Mischgases vor dem Durchströmen des Ladeluftkühlers 7 kleiner als die Menge WQsat an gesättigter Feuchtigkeit. Daher ist die mit Ausdruck 18 berechnete Menge der Taukondensationserzeugung WQcon ein negativer Wert.
Da jeder Sensor einen Erfassungsfehler hat, kann nicht festgestellt werden, dass Taukondensation am Ladeluftkühler 7 auftritt, selbst wenn die von der Taukondensationsberechnungseinheit 303 berechnete Taukondensationserzeugungsmenge WQcon einen positiven Wert hat. Daher wird in der Taukondensationsbestimmungseinheit 313 des vorliegenden Beispiels die Taukondensationsbestimmung unter Berücksichtigung des Erfassungsfehlers durchgeführt, der aus den Sensorspezifikationen des ersten Feuchtigkeitssensors 1, des Luftstromsensors 2 und dergleichen im Voraus angenommen wird. Dann wird in der Taukondensationsbestimmungseinheit 313 aus dem Erfassungsfehler, der aus der Sensorspezifikation jedes Sensors angenommen wird, ein Schwellenwert SL im Voraus festgelegt.
Wenn festgestellt wird, dass die Beziehung zwischen der Taukondensationserzeugungsmenge WQcon und dem Schwellenwert SL den unten stehenden Ausdruck 19 erfüllt, stellt die Taukondensationsbestimmungseinheit 313 fest, dass im Ladeluftkühler 7 Taukondensation aufgetreten ist. Zu diesem Zeitpunkt erhält die Taukondensationsbestimmungseinheit 313 die endgültige Taukondensationserzeugungsmenge WQcon2 aus dem folgenden Ausdruck 20. Wie in Ausdruck 20 dargestellt, ist die endgültige Taukondensationserzeugungsmenge WQcon2 die von der Taukondensationsberechnungseinheit 303 berechnete Taukondensationsmenge WQcon. $Q_{c o n} \geq S L$
$W Q_{c o n 2} = W Q_{c o n}$
Andererseits, wenn die Taukondensationsbestimmungseinheit 313 feststellt, dass die Beziehung zwischen der Taukondensationserzeugungsmenge WQcon und dem Schwellenwert SL nicht dem Ausdruck 19 entspricht, bestimmt die Taukondensationsbestimmungseinheit 313, dass keine Taukondensation im Ladeluftkühler 7 aufgetreten ist. Daher berechnet die Taukondensationsbestimmungseinheit 313 die endgültige Taukondensationerzeugungsmenge WQcon2 als „0“, wie in Ausdruck 21 dargestellt. $W Q_{c o n 2} = 0$
Anschließend gibt die Taukondensationsbestimmungseinheit 313 die berechnete endgültige Taukondensationserzeugungsmenge WQcon2 an die EGR-Gaskorrekturmengenberechnungseinheit 314 aus.
Dann berechnet die EGR-Gas-Korrekturmengen-Berechnungseinheit 314 die EGR-Gas-Korrekturmenge HOSegr aus der endgültigen Taukondensationserzeugungsmenge WQcon2 und der Ziel-EGR-Rate TEGR. Ein Verfahren zur Berechnung der EGR-Gas-Korrekturmenge HOSegr wird später beschrieben. Anschließend gibt die EGR-Gas-Korrekturmengen-Berechnungseinheit 314 die berechnete EGR-Gas-Korrekturmenge HOSegr an die EGR-Ventilöffnungsgrad-Befehlseinheit 315 aus.
Die EGR-Ventilöffnungsgrad-Befehlseinheit 315 korrigiert die Ziel-EGR-Rate TEGR auf der Grundlage der EGR-Gaskorrekturmenge HOSegr und berechnet eine korrigierte EGR-Rate HEGR. Die korrigierte EGR-Rate HEGR wird anhand des folgenden Ausdrucks 22 berechnet. Hier sind die Einheiten der korrigierten EGR-Rate HEGR, der Ziel-EGR-Rate TEGR und der EGR-Gas-Korrekturmenge HOSegr alle dimensionslos. $HEGR = TEGR + H O S_{e g r}$
Darüber hinaus sendet die EGR-Ventil-Öffnungsgrad-Befehlseinheit 315 ein Öffnungsgrad-Befehlssignal an das EGR-Ventil 41, so dass die EGR-Rate (EGR-Menge) zur berechneten korrigierten EGR-Rate HEGR wird.
6-2. Betriebsbeispiel der EGR-Korrektureinheit 304
Als nächstes wird ein Betriebsbeispiel der EGR-Korrektureinheit 304 unter Bezugnahme auf 22 beschrieben.
22 ist ein Flussdiagramm, das ein Betriebsbeispiel der EGR-Korrektureinheit 304 zeigt.
Wie in 22 dargestellt, liest zunächst die Taukondensationsbestimmungseinheit 313 der EGR-Korrektureinheit 304 die von der Taukondensationsberechnungseinheit 303 berechnete Taukondensationserzeugungsmenge WQcon (Schritt S2201). Als nächstes bestimmt die Taukondensationsbestimmungseinheit 313, ob die Taukondensationserzeugungsmenge WQcon gleich oder größer als ein vorbestimmter Schwellenwert SL ist (Schritt S2202).
In Schritt S2202, wenn die Taukondensationsbestimmungseinheit 313 bestimmt, dass die Taukondensationserzeugungsmenge WQcon gleich oder größer als der Schwellenwert SL ist (JA in S2202), bestimmt die Taukondensationsbestimmungseinheit, dass die endgültige Taukondensationserzeugungsmenge WQcon2 die Taukondensationserzeugungsmenge WQcon ist (Schritt S2203).
In Schritt S2202, wenn die Taukondensationsbestimmungseinheit 313 bestimmt, dass die Taukondensationserzeugungsmenge WQcon den Schwellenwert SL nicht erreicht hat (NEIN-Bestimmung in S2202), bestimmt die Taukondensationsbestimmungseinheit 313 die endgültige Taukondensationserzeugungsmenge WQcon2 als „0“ (Schritt S2204).
Nach Abschluss der Verarbeitung in Schritt S2203 oder Schritt S2204 gibt die Taukondensationsbestimmungseinheit 313 die ermittelte endgültige Taukondensationserzeugungsmenge WQcon2 an die EGR-Gaskorrekturmengenberechnungseinheit 314 aus. Als Nächstes liest die EGR-Gas-Korrekturmengen-Berechnungseinheit 314 eine Ziel-EGR-Rate TEGR aus, die eine EGR-Rate vor der Korrektur ist (Schritt S2205). Dann berechnet die EGR-Gas-Korrekturmengen-Berechnungseinheit 314 die EGR-Gas-Korrekturmenge HOSegr aus der endgültigen Taupunkt-Erzeugungsmenge WQcon2 und der Ziel-EGR-Rate TEGR (Schritt S2206). Ein Verfahren zur Berechnung der EGR-Gas-Korrekturmenge HOSegr wird später beschrieben.
Anschließend gibt die EGR-Gas-Korrekturmengen-Berechnungseinheit 314 die berechnete EGR-Gas-Korrekturmenge HOSegr an die EGR-Ventilöffnungsgrad-Befehlseinheit 315 aus. Dann berechnet die EGR-Ventilöffnungsgrad-Befehlseinheit 315 eine korrigierte EGR-Rate HEGR auf der Grundlage der EGR-Gas-Korrekturmenge HOSegr, der Ziel-EGR-Rate TEGR und des Ausdrucks 22. Als Nächstes berechnet die EGR-Ventilöffnungsgrad-Befehlseinheit 315 einen EGR-Ventilöffnungsgrad-Befehlswert zur Realisierung der berechneten korrigierten EGR-Rate HEGR und überträgt den EGR-Ventilöffnungsgrad-Befehlswert an das EGR-Ventil 41 (Schritt S2207). Damit ist der Korrekturvorgang der EGR-Rate und des Durchflusses des EGR-Gases durch die EGR-Korrektureinheit 304 abgeschlossen.
6-3. Betriebsbeispiel für die Berechnung der EGR-Gas-Korrekturmenge
Als Nächstes wird ein Vorgang zur Berechnung des EGR-Gas-Korrekturmenge in der EGR-Gas-Korrekturmengenberechnungseinheit 314 unter Bezugnahme auf die 23 bis 29 beschrieben.
23 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen einer EGR-Gas-Korrekturmenge und einer Taukondensationserzeugungsmenge darstellt. Wenn im Ladeluftkühler 7 eine Taukondensation auftritt, nimmt der Wasserdampf einer Mischgaskomponente aus Frischluft und EGR-Gas ab. Das heißt, je größer die endgültige Taukondensationserzeugungsmenge WQcon2 ist, desto größer ist die Abnahme der Wasserdampfmenge. Daher wird, wie in 23 dargestellt, die EGR-Gas-Korrekturmenge HOSegr größer gemacht, wenn die End-Taukondensationserzeugungsmenge WQcon2 größer ist.
24 ist ein Diagramm, das eine EGR-Gas-Korrekturtabelle zeigt, die in der EGR-Gas-Korrekturmengen-Berechnungseinheit 314 gespeichert ist. Wie in 24 dargestellt, wird der Wert der EGR-Gas-Korrekturmenge HOSegr auf „0“ gesetzt, wenn keine Taukondensation im Ladeluftkühler 7 auftritt, d.h. wenn der Wert der endgültigen Taukondensationserzeugungsmenge WQcon2 gleich „0“ ist. Dann wird der Wert der in 24 dargestellten Tabelle so eingestellt, dass der Wert der EGR-Gas-Korrekturmenge HOSegr ebenfalls zunimmt, wenn die endgültige Taukondensationserzeugungsmenge WQcon2 steigt.
Die EGR-Gas-Korrekturmenge HOSegr in Bezug auf die Endtaukondensationserzeugungsmenge WQcon2 kann unter Verwendung einer später zu beschreibenden Verbrennungsgeschwindigkeit berechnet oder durch ein Experiment ermittelt werden. Wenn die EGR-Gas-Korrekturmenge HOSegr durch ein Experiment ermittelt wird, wird zunächst ein erster Zündzeitpunkt ADV1, d. h. der Zündzeitpunkt, bei dem die Ziel-EGR-Rate eingestellt wird, unter der Bedingung gespeichert, dass im Ladeluftkühler 7 keine Taukondensation auftritt. Als nächstes wird eine Bedingung, dass Taukondensation im Ladeluftkühler 7 auftritt, realisiert, während die Ziel-EGR-Rate durch ein Verfahren wie die absichtliche Senkung der Temperatur des durch den Ladeluftkühler 7 strömenden Kühlwassers aufrechterhalten wird, und die endgültige Taukondensationserzeugungsmenge WQcon2 in diesem Zustand wird gespeichert.
Wie oben beschrieben, verringert sich bei Taukondensation der Durchfluss des EGR-Gases, so dass Klopfen auftreten kann. Als Zündzeitpunkt ist daher ein zweiter Zündzeitpunkt ADV2 auf der Verzögerungsseite des ersten Zündzeitpunkts ADV1, d. h. der Zündzeitpunkt vor dem Auftreten von Taukondensation, der optimale Zündzeitpunkt. Die EGR-Rate wird erhöht, bis der optimale Zündzeitpunkt im Zustand der Erzeugung der Taukondensation den ersten Zündzeitpunkt ADV1 vom zweiten Zündzeitpunkt ADV2 erreicht. Die EGR-Rate, wenn der optimale Zündzeitpunkt den ersten Zündzeitpunkt ADV1 erreicht, wird als korrigierte EGR-Rate definiert. Als Ergebnis kann die Beziehung der EGR-Gas-Korrekturmenge HOSegr in Bezug auf die endgültige Taukondensationserzeugungsmenge WQcon2 aus der endgültigen Taukondensationserzeugungsmenge WQcon2 und der Differenz zwischen der korrigierten EGR-Rate und der Ziel-EGR-Rate erhalten werden, und der Wert der in 24 dargestellten Tabelle kann durch ein Experiment festgelegt werden.
Als nächstes wird ein Verfahren zur Berechnung des EGR-Korrekturbetrags HOSegr aus einer Verbrennungsgeschwindigkeit VL unter Bezugnahme auf die 25 bis 28 beschrieben.
Die 25 bis 28 sind Diagramme, die die Beziehung zwischen der Verbrennungsgeschwindigkeit VL und der Ziel-EGR-Rate TEGR veranschaulichen.
Hier ist die Flamme eine Oxidationsreaktion des unvermischten Gases, und die Verbrennung breitet sich in Richtung des vorgelagerten unvermischten Gases aus. Diese Brandausbreitungsgeschwindigkeit ist die Verbrennungsgeschwindigkeit. Die Verbrennungsgeschwindigkeit wird grob unterteilt in eine Verbrennungsgeschwindigkeit mit laminarer Strömung, die eine Geschwindigkeit ist, bei der sich die Flamme ausbreitet, und eine Verbrennungsgeschwindigkeit mit turbulenter Strömung, die eine Geschwindigkeit ist, bei der die Flamme aufgrund von Turbulenzen beschleunigt wird. Die im vorliegenden Beispiel beschriebene Verbrennungsgeschwindigkeit ist eine Verbrennungsgeschwindigkeit mit laminarer Strömung. Die Verbrennungsgeschwindigkeit nimmt ab, da das Mischgas mehr Komponenten enthält, die die Verbrennung hemmen. Da es sich bei dem EGR-Gas um ein Abgas nach der Verbrennung handelt, besteht das EGR-Gas außerdem aus Komponenten, die die Verbrennung hemmen, wie Kohlendioxid und Wasserdampf.
Daher nimmt, wie in 25 dargestellt, mit zunehmender EGR-Rate die Wirkung der Verbrennungshemmung zu, und die Verbrennungsgeschwindigkeit VL sinkt. Das heißt, die EGR-Rate und die Verbrennungsgeschwindigkeit VL besitzen eine negative Korrelation.
26 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Ziel-EGR-Rate TEGR und der Verbrennungsgeschwindigkeit VL bei Vorhandensein oder Fehlen von Taukondensation im Ladeluftkühler 7 veranschaulicht. Eine durchgezogene Linie in 26 zeigt einen Zustand an, in dem keine Taukondensation im Ladeluftkühler 7 auftritt, und eine gestrichelte Linie zeigt einen Zustand an, in dem eine Taukondensation im Ladeluftkühler 7 auftritt. Darüber hinaus wird die Ziel-EGR-Rate im ersten Zustand a, wenn keine Taukondensation auftritt, als erste EGR-Rate TEGRa und die Verbrennungsgeschwindigkeit als erste Verbrennungsgeschwindigkeit VLa festgelegt.
Wie in 26 dargestellt, nimmt der Wasserdampf, der die Verbrennung hemmt, ab, wenn im ersten Zustand a Taukondensation auftritt, so dass sich die Verbrennungsgeschwindigkeit VL erhöht. Daher geht der erste Zustand a in einen zweiten Zustand b über, der durch eine gestrichelte Linie angezeigt wird, in dem eine Taukondensation stattgefunden hat, und die Verbrennungsgeschwindigkeit VL geht in eine zweite Verbrennungsgeschwindigkeit VLb über, die höher ist als die erste Verbrennungsgeschwindigkeit VLa.
27 ist ein Diagramm, in dem ein dritter Zustand c, in dem die Menge der erzeugten Taukondensation größer ist als im zweiten Zustand b, hinzugefügt wird. Wie in 27 dargestellt, nimmt im dritten Zustand c die Taukondensationserzeugungsmenge zu und der Wasserdampf nimmt im Vergleich zum zweiten Zustand b weiter ab, so dass die Verbrennungsgeschwindigkeit VL schneller zur dritten Verbrennungsgeschwindigkeit VLc wechselt als die zweite Verbrennungsgeschwindigkeit VLb.
Wie in 26 und 27 dargestellt, erhöht sich die Verbrennungsgeschwindigkeit VL, wenn die Taukondensationserzeugungsmenge zunimmt, so dass die Möglichkeit des Auftretens einer anormalen Verbrennung wie Klopfen zunimmt. Dies hat zur Folge, dass der Zündzeitpunkt zu der späten Seite gesteuert wird und ein gewünschter Zündzeitpunkt nicht realisiert werden kann, was zu einer Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs und einer Verringerung des Drehmoments führt. Um eine Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs und einen Rückgang des Drehmoments zu vermeiden, muss die Verbrennung zu einem gewünschten Zündzeitpunkt erfolgen.
28 ist ein Diagramm, das einen Berechnungszustand der EGR-Gas-Korrekturmenge veranschaulicht, wenn der Zustand vom ersten Zustand a in den zweiten Zustand b aufgrund der Erzeugung von Taukondensation bei der Ziel-EGR-Rate der ersten EGR-Rate TEGRa verschoben wird.
Wie in 28 dargestellt, erhöht sich die Verbrennungsgeschwindigkeit VL von der ersten Verbrennungsgeschwindigkeit VLa auf die zweite Verbrennungsgeschwindigkeit VLb, wenn der Zustand vom ersten Zustand a in den zweiten Zustand b verschoben wird. Wenn die EGR-Rate nicht korrigiert wird, wird der Zündzeitpunkt so gesteuert, dass er durch die erhöhte Verbrennungsgeschwindigkeit VL verzögert wird.
Um andererseits einen gewünschten Zündzeitpunkt zu realisieren, wird die EGR-Rate erhöht, bis die zweite Verbrennungsgeschwindigkeit VLb im zweiten Zustand b gleich der ersten Verbrennungsgeschwindigkeit VLa im ersten Zustand a wird, d.h. bis der zweite Zustand b zu einem vierten Zustand d wird. Die EGR-Rate im vierten Zustand d wird als zweite EGR-Rate TEGRb bezeichnet. Die von der EGR-Gas-Korrekturmengen-Berechnungseinheit 314 berechnete EGR-Gas-Korrekturmenge HOSegr ist ein Differenzwert zwischen der zweiten EGR-Rate TEGRb und der ersten EGR-Rate TEGRa (HOSegr = TEGRb - TEGRa).
Anschließend wird ein Verfahren zur Berechnung der tatsächlichen Verbrennungsgeschwindigkeit beschrieben.
Die Gleichung zur Bestimmung der Verbrennungsgeschwindigkeit wird mit dem folgenden Ausdruck 23 und Ausdruck 24 unter Verwendung der allgemein bekannten Gleichung von Metghalchi & Keck berechnet. Obwohl hier der Fall beschrieben wird, in dem Benzin als Kraftstoff verwendet wird, wird der Koeffizient im Falle anderer Kraftstoffe geändert. VL steht für eine gewünschte Verbrennungsgeschwindigkeit, φf für ein Äquivalenzverhältnis, T für eine Zylinderinnentemperatur zum Zündzeitpunkt, P für einen Zylinderinnendruck zum Zündzeitpunkt, Y für eine EGR-Rate und Vcon für eine Verbrennungsgeschwindigkeit, die sich erhöht, wenn Taukondensation auftritt.
Darüber hinaus sind die Einheiten von VL, VL, ref, Vcon und e(φ) m/s, die Einheit von T ist K, die Einheit von P ist hPa, und die Einheit der EGR-Rate ist dimensionslos. Ferner werden die Zylinderinnentemperatur T und der Zylinderinnendruck P zum Zündzeitpunkt geometrisch aus den Spezifikationen des Verbrennungsmotors 100 ermittelt. Die Verbrennungsgeschwindigkeit Vcon, die sich erhöht, wenn Taukondensation auftritt, ist eine Differenz zwischen der zweiten Verbrennungsgeschwindigkeit VLb und der ersten Verbrennungsgeschwindigkeit VLa, zum Beispiel in 28 und steht in einem proportionalen Verhältnis zur endgültigen Taukondensationserzeugungsmenge WQcon2. $V_{L} = V_{L, r e f} - e (φ) + V_{c o n}$
$\begin{array}{l} V_{L, r e f} = 0.305 \times {(\frac{T}{298})}^{1.87} \times {(\frac{P}{1013})}^{- 0.12} \times (1 - 2.06 \times Y^{0.77}) \\ e (φ) = 0.549 \times (φ - 1.21) \end{array}$
29 ist ein Flussdiagramm, das einen Vorgang zur Berechnung der EGR-Gas-Korrekturmenge in einer EGR-Gas-Korrekturmengen-Berechnungseinheit 314 darstellt. Bei der in 29 dargestellten Verarbeitung handelt es sich um eine Berechnung der EGR-Gas-Korrekturmenge HOSegr des in 22 dargestellten Schritts S2206.
Wie in 29 dargestellt, liest die EGR-Gas-Korrekturmengen-Berechnungseinheit 314 die Ziel-EGR-Rate TEGR und die endgültige Taukondensationserzeugungsmenge WQcon2 (Schritt S2901). Als nächstes berechnet die EGR-Gas-Korrekturmengen-Berechnungseinheit 314 eine EGR-Gas-Korrekturmenge HOSegr (Schritt S2902). Bei der Verarbeitung von Schritt S2902 wird z. B., wenn die EGR-Gas-Korrekturmenge HOSegr aus der EGR-Gas-Korrekturtabelle erhalten wird, die in 24 dargestellte Tabelle verwendet. Dann sucht die EGR-Gas-Korrekturmengen-Berechnungseinheit 314 in der in 24 dargestellten Tabelle nach dem Wert der EGR-Gas-Korrekturmenge HOSegr aus der endgültigen Taukondensationserzeugungsmenge WQcon2, um die EGR-Gas-Korrekturmenge HOSegr zu erhalten.
Wenn die EGR-Gas-Korrekturmenge HOSegr unter Verwendung der Verbrennungsgeschwindigkeit ermittelt wird, ermittelt die EGR-Gas-Korrekturmengenberechnungseinheit 314 die EGR-Gas-Korrekturmenge HOSegr gemäß Ausdruck 23 und Ausdruck 24. Ferner werden die Zylinderinnentemperatur T und der Zylinderinnendruck P zum Zündzeitpunkt geometrisch aus den Spezifikationen des Verbrennungsmotors 100 ermittelt. Das Äquivalenzverhältnis φ erhält Informationen von der Steuervorrichtung 20 des Verbrennungsmotors.
Folglich kann die korrigierte EGR-Rate HEGR aus dem aus der EGR-Gas-Korrekturtabelle erhaltenen EGR-Gas-Korrekturbetrag HOSegr und der Verbrennungsgeschwindigkeit und dem Ausdruck 22 berechnet werden. Dann berechnet die EGR-Ventilöffnungsgrad-Befehlseinheit 315 einen EGR-Ventilöffnungsgrad-Befehlswert zur Realisierung der berechneten korrigierten EGR-Rate HEGR und überträgt den EGR-Ventilöffnungsgrad-Befehlswert an das EGR-Ventil 41. Dadurch ist es möglich, den Durchfluss des in die Ansaugluft zurückgeführten EGR-Gases angemessen zu korrigieren, und es ist möglich, die Zündung zu einem gewünschten Zündzeitpunkt durchzuführen, ohne den Zündzeitpunkt auf die verzögerte Seite zu steuern, selbst wenn Taukondensation auftritt. Dadurch kann eine gute Verbrennung erreicht werden, ohne dass es zu einer Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs und einer Verringerung des Drehmoments kommt.
7. Beispiel für ein Zeitdiagramm der EGR-Gaskorrektur
Als Nächstes wird ein Beispiel für ein Zeitdiagramm, wenn der oben beschriebene Korrekturvorgang des EGR-Gases durchgeführt wird, unter Bezugnahme auf 30 beschrieben.
30 ist ein Zeitdiagramm, das ein Beispiel für die Durchführung des Korrekturvorgangs des EGR-Gases zeigt.
Wie in 30 dargestellt, ist zum Zeitpunkt t = t0, wenn der Verbrennungsmotor 100 gestoppt ist, die Temperatur Tic des Kühlwassers im Ladeluftkühler 7 niedrig, und es kommt zur Kondensation von Tau. Beim Betrieb des Verbrennungsmotors 100 steigt die Temperatur Tic des Kühlwassers im Ladeluftkühler 7 im Laufe der Zeit an. Zum Zeitpunkt t = t1 ist die Menge WQsat an gesättigter Feuchtigkeit im Ladeluftkühler 7 größer als die Summe aus der ersten Feuchtigkeitsmenge WQair, die die Feuchtigkeitsmenge in der Frischluft ist, und der zweiten Feuchtigkeitsmenge WQegr, die die Feuchtigkeitsmenge im EGR-Gas ist. Nach der Zeit t1 findet im Ladeluftkühler 7 keine Taukondensation mehr statt.
Da im Ladeluftkühler 7 vom Zeitpunkt t0 bis zum Zeitpunkt t1 eine Taukondensation auftritt, wird die EGR-Gas-Korrekturmenge HOSegr zur Ziel-EGR-Rate TEGR addiert. Wenn die Temperatur Tic des Kühlwassers steigt, erhöht sich die Menge an gesättigter Feuchtigkeit WQsat, so dass die endgültige Taukondensationserzeugungsmenge WQcon2 sinkt. Daher sinkt auch die EGR-Gas-Korrekturmenge HOSegr. Nach der Zeit t = t1 werden die Werte für die endgültige Taukondensationserzeugungsmenge WQcon2 und die EGR-Gas-Korrekturmenge HOSegr gleich „0“.
Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen und in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen beschränkt, und es können verschiedene Modifikationen vorgenommen werden, ohne von dem in den Ansprüchen beschriebenen Kern der Erfindung abzuweichen.
In der oben beschriebenen Ausführungsform wurde ein Beispiel beschrieben, in dem die erste Feuchtigkeitsmenge WQair als die Feuchtigkeitsmenge in der Frischluft berechnet wird und die zweite Feuchtigkeitsmenge WQegr als die Feuchtigkeitsmenge des EGR-Gases berechnet wird und die Gesamtfeuchtigkeitsmenge im Mischgas berechnet wird, aber die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt. So kann beispielsweise ein Sensor zur Erfassung der Feuchtigkeitsinformation im Mischgas, in dem die Frischluft und das EGR-Gas gemischt werden, auf der stromaufwärts gelegenen Seite des Ladeluftkühlers 7 vorgesehen sein, und die im Mischgas enthaltene Feuchtigkeitsmenge kann unmittelbar vor dem Einströmen in den Ladeluftkühler 7 aus der vom Sensor erfassten Feuchtigkeitsinformation berechnet werden. Dadurch kann der Vorgang zur Berechnung der Feuchtigkeitsmenge vereinfacht werden.
Bezugszeichenliste

1: erster Feuchtigkeitssensor
2: Luftstromsensor
3: Elektronisch gesteuerte Drosselklappe
4: Drucksensor
5a: Kompressor
5b: Turbine
6: variables Ventil
7: Ladeluftkühler
9: Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor
10: Drei-Wege-Katalysator
11: Elektronisch gesteuertes Ladedruckregelventil
12: Sensor für den Öffnungsgrad des Gaspedals
13: Injektor
14: Zylinder
15: Abgasrohr
16: Zündkerze
17: Ansauglufttemperatursensor
18: Rückführventil
19: Bremsenschalter
20: Steuervorrichtung für Verbrennungsmotor
22: Aufladedrucksensor
25: Einlassventil
26: Kolben
40: EGR-Strömungspfadrohr
41: EGR-Ventil
42: EGR-Kühler
43: Differenzdrucksensor
44: EGR-Temperatursensor
46: zweiter Feuchtigkeitssensor
47, 48: Wassertemperatursensor
100: Verbrennungsmotor
121: Mikrocomputer (Steuereinheit)
301, 301B: erste Einheit zur Berechnung der Feuchtigkeitsmenge
302, 302B, 302C, 302D: zweite Einheit zur Berechnung der Feuchtigkeitsmenge
303: Taukondensationsberechnungseinheit
304: EGR-Korrektureinheit
305: erste Einheit zur Berechnung der absoluten Feuchtigkeit
306: EGR-Durchflussberechnungseinheit
307: Einheit zur Berechnung der gesättigten absoluten Feuchtigkeit
308B: Einheit zur Berechnung der Menge an gesättigter Feuchtigkeit
309: zweite Einheit zur Berechnung der absoluten Feuchtigkeit
310: Einheit zur Berechnung der gesättigten absoluten Feuchtigkeit im Ladeluftkühler
311: Einheit zur Berechnung des Gesamtgasdurchflusses
312: Einheit zur Berechnung der Menge an gesättigter Feuchtigkeit im Ladeluftkühler
313: Taukondensationsbestimmungseinheit
314: Berechnungseinheit der EGR-Gas-Korrekturmenge
315: EGR-Ventilöffnungsgrad-Befehlseinheit
WQair: erste Feuchtigkeitsmenge
WQegr: zweite Feuchtigkeitsmenge
WQsat: Menge an gesättigter Feuchtigkeit
WQcon2: End-Taukondensationserzeugungsmenge
HOSegr: EGR-Gaskorrekturmenge

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2001280202 A [0005]

Claims

Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor, die einen Verbrennungsmotor steuert, der einen Ladeluftkühler, der die Ansaugluft kühlt, und ein EGR-Strömungspfadrohr enthält, das einen Teil des Abgases in einem Abgaspfad zu einer stromaufwärts gelegenen Seite des Ladeluftkühlers als EGR-Gas zurückführt, wobei die Steuervorrichtung für den Verbrennungsmotor umfasst: eine Feuchtigkeitsmengenberechnungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie eine Gesamtfeuchtigkeitsmenge berechnet, die in einem Mischgas enthalten ist, das durch Mischen von Frischluft, die in den Ladeluftkühler strömt, und dem EGR-Gas erhalten wird; eine Taukondensationsberechnungseinheit, die konfiguriert ist, auf der Grundlage der von der Feuchtigkeitsmengenberechnungseinheit berechneten Gesamtfeuchtigkeitsmenge eine Taukondensationserzeugungsmenge im Ladeluftkühler zu berechnen; und eine EGR-Korrektureinheit, die so konfiguriert ist, einen Durchfluss des zurückzuführenden EGR-Gases auf der Grundlage der von der Taukondensationsberechnungseinheit berechneten Taukondensationserzeugungsmenge zu korrigieren.
Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, umfassend: eine erste Feuchtigkeitsmengenberechnungseinheit, die konfiguriert ist, um eine erste Feuchtigkeitsmenge zu berechnen, die eine in der Frischluft enthaltene Feuchtigkeitsmenge ist; und eine zweite Feuchtigkeitsmengenberechnungseinheit, die konfiguriert ist, um eine zweite Feuchtigkeitsmenge zu berechnen, die eine Feuchtigkeitsmenge ist, die in dem EGR-Gas enthalten ist, wobei die Gesamtfeuchtigkeitsmenge eine Summe aus der ersten Feuchtigkeitsmenge und der zweiten Feuchtigkeitsmenge ist.
Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 2, wobei die erste Feuchtigkeitsmengenberechnungseinheit den ersten Feuchtigkeitsgehalt auf der Grundlage von Feuchtigkeitsinformation von einem ersten Feuchtigkeitssensor berechnet, der an einer stromaufwärtigen Seite einer Verbindung mit dem EGR-Strömungspfadrohr angeordnet ist und eine Feuchtigkeit der Frischluft erfasst.
Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 2, wobei die zweite Feuchtigkeitsmengenberechnungseinheit die zweite Feuchtigkeitsmenge auf der Grundlage einer Kraftstoffeigenschaft, einer Ziel-EGR-Rate des EGR-Gases vor der Korrektur durch die EGR-Korrektureinheit und einer Ansaugluftmenge berechnet.
Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 4, umfassend: eine Einheit zur Berechnung der Menge an gesättigter Feuchtigkeit, die so konfiguriert ist, dass sie eine Menge an gesättigter Feuchtigkeit eines EGR-Kühlers berechnet, der das EGR-Gas kühlt, bevor es zurückgeführt wird, wobei die zweite Feuchtigkeitsmengen-Berechnungseinheit die zweite Feuchtigkeitsmenge auf der Grundlage der Menge an gesättigter Feuchtigkeit des EGR-Kühlers, die von der Berechnungseinheit für die Menge an gesättigter Feuchtigkeit berechnet wird, der Kraftstoffeigenschaft, der Ziel-EGR-Rate und der Ansaugluftmenge berechnet.
Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 2, wobei die zweite Feuchtigkeitsmengenberechnungseinheit die zweite Feuchtigkeitsmenge auf der Grundlage von Feuchtigkeitsinformation von einem zweiten Feuchtigkeitssensor berechnet, der eine Feuchtigkeit des durch das EGR-Strömungspfadrohr strömenden EGR-Gases erfasst.
Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, umfassend: eine Einheit zur Berechnung einer Menge an gesättigter Feuchtigkeit im Ladeluftkühler, die so konfiguriert ist, dass sie eine Menge an gesättigter Feuchtigkeit im Ladeluftkühler berechnet, wobei die Taukondensationsberechnungseinheit die Taukondensationserzeugungsmenge auf der Grundlage der Gesamtfeuchtigkeitsmenge und der Menge an gesättigter Feuchtigkeit im Ladeluftkühler, die von der Berechnungseinheit der Menge an gesättigter Feuchtigkeit im Ladeluftkühler berechnet wurde, berechnet.
Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 7, wobei die EGR-Korrektureinheit ein Durchfluss des EGR-Gases auf der Grundlage einer Ziel-EGR-Rate des EGR-Gases vor der Korrektur und einer von der Taukondensationsberechnungseinheit berechneten Taukondensationserzeugungsmenge korrigiert.
Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 8, wobei die EGR-Korrektureinheit einen EGR-Ventilöffnungsgrad-Befehlswert auf der Grundlage der Ziel-EGR-Rate und einer EGR-Gas-Korrekturmenge zum Korrigieren des EGR-Gases berechnet und einen berechneten EGR-Ventilöffnungsgrad-Befehlswert an ein EGR-Ventil ausgibt, das einen Durchfluss des EGR-Gases steuert.
Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, wobei die EGR-Korrektureinheit eine EGR-Gas-Korrekturtabelle enthält, in der ein EGR-Gas-Korrekturbetrag zum Korrigieren des EGR-Gases gemäß dem Taukondensationserzeugungsbetrag eingestellt ist.
Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, wobei die EGR-Korrektureinheit einen Durchfluss des EGR-Gases so korrigiert, dass eine Verbrennungsgeschwindigkeit, wenn Taukondensation in dem Ladeluftkühler auftritt, dieselbe ist wie eine Verbrennungsgeschwindigkeit, wenn keine Taukondensation auftritt.
Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 11, wobei die EGR-Korrektureinheit die Verbrennungsgeschwindigkeit auf der Grundlage eines Zylinderinnendrucks eines den Verbrennungsmotor bildenden Zylinders, einer Zylinderinnentemperatur des Zylinders, eines Äquivalenzverhältnisses und einer EGR-Rate berechnet.
Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, umfassend: eine Taukondensationsbestimmungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie eine endgültige Taukondensationserzeugungsmenge auf der Grundlage der von der Taukondensationsberechnungseinheit berechneten Taukondensationserzeugungsmenge und eines voreingestellten Schwellenwertes berechnet, wobei die EGR-Korrektureinheit den Durchfluss des EGR-Gases auf der Grundlage der von der Taukondensationsbestimmungseinheit berechneten End-Taukondensationserzeugungsmenge korrigiert.