DE19758641B4

DE19758641B4 - Brennkraftmaschine mit einer Abschätzungsvorrichtung zur Abschätzung eines Druckes

Info

Publication number: DE19758641B4
Application number: DE19758641A
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Yokosuka Itoyama; Hiroyuki Yokohama Aizawa
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1996-06-03
Filing date: 1997-06-03
Publication date: 2006-04-27
Anticipated expiration: 2017-06-04

Abstract

Es wird eine Abschätzungsvorrichtung zum Abschätzen eines Druckes innerhalb eines Auspuff- oder Ansaugsystems einer Brennkraftmaschine beschrieben, mit der die üblicherweise verwendeten Sensoren überflüssig werden. Zu diesem Zweck ist eine Einrichtung zur Erfassung einer Temperatur einer in den Motor eingesaugten Luft, einer Einrichtung zur Erfassung eines Flusses dieser Ansaugluft, eine Einrichtung zur Erfassung einer Motorgeschwindigkeit und eine Abschätzeinrichtung zum Abschätzen eines Drucks im Auspuff- oder Ansaugsystem auf der Grundlage der Ansauglufttemperatur, des Ansaugluftflusses und der Motorgeschwindigkeit vorgesehen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Patenanspruches 1.

Bei konventionellen Erfassungsverfahren für die Erfassung von Drücken in den Einsaug- und Abgabe-Systemen der Kraftmaschine ist es allgemein üblich, einen Sensor für die direkte Erfassung der Drücke vorzusehen. Ferner ist eine Technik in der JP 08-284735 A vorgeschlagen, in welcher der Druck mittels der Ausgabe eines Luftflussmessers oder ähnlichem abgeschätzt wird.

Allerdings werden in dem Fall, in dem der Sensor in der oben angegebenen Weise vorgesehen ist, hohe Kosten notwendig, und auch in dem Fall eines Sensors zur Erfassung des Auspuffdruckes, da das Abgas wie bei der Abgasrückführung (im folgenden als EGR bezeichnet) rezirkuliert wird und der Sensor einer Hochtemperaturatmosphäre ausgesetzt ist, muss dieser eine sehr gute Haltbarkeit aufweisen. Im Falle einer Sicherstellung der Haltbarkeit ist die Zeitkonstante des Sensors extrem groß und es kann ein akkurater Wert in dem transienten Zustand nicht ausgegeben werden, so dass es schwierig ist, der Steuerung eine Rückführung zukommen zu lassen.

Da des weiteren die den Abgasluftdruck beeinflussende Abgaslufttemperatur von Parametern geändert wird, wie z. B. ein Einspritzzeitpunkt und/oder Luftfluss innerhalb eines Zylinders, kann die oben beschriebene vorgeschlagene Technik dieses Problem nicht lösen.

Aus der US 5,339,681 ist eine Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art bekannt. Insbesondere ist ein Verfahren zur Berechnung eines Luftdurchsatzes an einer Zylinderöffnung bzw. eine mit diesem Verfahren ausgestattete Brennkraftmaschine gezeigt, wobei ein Hitzdrahtsensor zum Messen eines an einem Drosselventil anliegenden Luftdurchsatzes und eine Berechnungseinheit zum Berechnen eines Druckes in einem Ansaugkrümmer vorgesehen sind. Hierbei wird der Druck in dem Ansaugkrümmer auf Grundlage eines früher erhaltenen Luftdurchsatzes an der Zylinderöffnung und des durch den Hitzedrahtsensor gemessenen Luftdurchsatzes bestimmt.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art derart zu verbessern, dass eine akkurate Abschätzung von Drücken in einem Einlasssystem und einem Abgabe- bzw. Auspuffsystem der Brennkraftmaschine erhaltbar ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruches 1 gelöst.

Es ist vorteilhaft, dass eine akkurate Abschätzung von Drücken ohne Verwendung eines Sensors möglich ist.

Gemäß eines bevorzugten Ausführungsbeispiels ist, wie in 35 gezeigt, zur Abschätzung eines Druckes innerhalb eines Auspuffsystems einer Brennkraftmaschine eine Erfassungseinrichtung zur Erfassung eines Volumens einer Kraftstoffeinspritzmenge, die dem Motor eingegeben wird, und eine Erfassungseinrichtung zur Erfassung eines Einspritzzeitpunktes des Kraftstoffs vorgesehen, wobei der Druck im Auspuffsystem auf der Grundlage des Volumens der Kraftstoffeinspritzmenge, der Ansauglufttemperatur, des Ansaugluftflusses und der Motordrehzahl abschätzbar ist.

Da gemäß der vorliegenden Erfindung ein Wärmewert festgestellt wird, mittels eines Volumens für die Einspritzung des Kraftstoffs, das von der Erfassungseinrichtung zur Erfassung des Einspritzvolumens erfasst wird, kann eine Standardabgaslufttemperatur definiert werden. Da die Verbrennungstemperatur aufgrund der Änderung der Temperatur der Ansaugluft geändert wird, wird auch die Temperatur der Abgasluft geändert. Wenn des weiteren der Einspritzzeitpunkt nach vorn verschoben wird bei dem Einspritzzeitpunkt für den Kraftstoff, ist der Verbrennungszustand verbessert und die Temperatur bei der Entladung der Zylinder ist gesenkt, so dass die Temperatur in der Abgasluft gesenkt ist, wo hingegen, wenn der Einspritzzeitpunkt verzögert wird, die Temperatur in der Abgasluft ansteigt, und zwar auf eine umgekehrte Weise, wie es in dem oben angegebenen Fall gegeben ist. Dem gemäß kann die vorliegende Erfindung die Temperatur in der Abgasluft beeinflussen.

Daher kann die Temperatur in der Abgasluft auf der Grundlage des Volumens für die Einspritzung des Kraftstoffs, der Temperatur in der Ansaugluft und des Kraftstoffeinspritzzeitpunktes akkurat abgeschätzt werden.

Im Gegensatz dazu kann das Abgasflussvolumen auf der Grundlage des Ansaugluftflussvolumens und der Motordrehzahl festgestellt werden. In einem stationären Zustand wird das Ansaugluftvolumen (in einer Einheit von einer Stunde) sich im wesentlichen an das Abgasluftvolumen angleichen, das von den Zylindern ausgegeben wird. Allerdings ist dies in einem Übergangszustand schwierig, und zwar aufgrund des Volumens und ähnlichem innerhalb des Ansaugsystems. Daher wird, nachdem das pro Zyklus aus dem Zylinder abgegebene Abgasluftvolumen auf der Grundlage des Ansaugluftflussvolumens und der Motordrehzahl festgelegt wurde, das Abgasluftvolumen erneut in ein Abgasflussvolumen (mit einer Einheit von 1 Stunde) konvertiert, das von den Zylindern abgegeben wird, und zwar unter Verwendung der Motordrehzahl, so dass das Abgasluftflussvolumen akkurat berechnet werden kann.

Dann kann der Druck in der Abgasluft unter Verwendung der Bernoullischen Gleichung auf der Grundlage der abgeschätzten Temperatur in der Abgasluft festgelegt und das Volumen des Abgasflusses berechnet werden.

Gemäß eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung ist es vorteilhaft, dass eine Standardabgaslufttemperatur auf der Grundlage des Volumens der Kraftstoffeinspritzmenge berechenbar ist, eine Temperatur in der aus dem Zylinder abgelassenen Abgasluft durch Einstellen der Standardabgaslufttemperatur mit der Temperatur in der Ansaugluft, einem vorangegangenen abgeschätzten Druck im Auspuffsystem und dem Kraftstoffeinspritzzeitpunkt berechenbar ist, und der Druck im Auspuffsystem auf der Grundlage eines Volumens eines Abgasluftflusses abschätzbar ist, welches durch das Volumen des Ansaugluftflusses, der Motordrehzahl und der Temperatur in der aus den Zylinder ausgegebenen Abgasluft bestimmt wird.

Gemäß des oben genannten Ausführungsbeispiels wird die Standardabgaslufttemperatur festgestellt auf der Grundlage des Volumens für die Einspritzung des Kraftstoffs, und die Temperatur in der Abgasluft wird abgeschätzt durch Einstellen der Standardabgaslufttemperatur mit dem Ansaugluftvolumen, dem vorhergehend abgeschätzten Druck in dem Abgassystem und dem Kraftstoffeinspritzzeitpunkt. Da aufgrund der adiabatischen Änderung die Temperatur in der Abgasluft um eine vorbestimmte Rate ansteigt, wenn der Druck in dem Abgassystem ansteigt, wird die Einstellung unter Verwendung des vorhergehenden abgeschätzten Druckes in dem Abgassystem zur gleichen Zeit durchgeführt, wodurch die Abschätzung der Temperatur in der Abgasluft präziser wird.

Der Druck in dem Abgassystem kann abgeschätzt werden auf der Grundlage des Volumens des mit dem Ansaugluftvolumen und der Motordrehzahl und der Temperatur in der Abgasluft festgelegten Abgasluftflusses.

Gemäß eines weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiels ist, wie in 36 gezeigt, eine Erfassungseinrichtung zur Erfassung eines Volumens einer Einspritzmenge, die dem Motor eingegeben wird, und eine Erfassungseinrichtung zur Erfassung eines gesteuerten Wirbelzustands (Wirbelsteuerzustand) mittels eines Wirbelsteuerventils vorgesehen, das im Auspuffsystem des Motors angeordnet ist, wobei der Druck im Auspuffsystem auf der Grundlage des Volumens der Kraftstoffeinspritzmenge, der Ansauglufttemperatur, des Wirbelzustands, des Ansaugluftflusses und der Motordrehzahl abschätzbar ist.

Da eine Wirbelstärke gemäß der vorliegenden Erfindung gesteuert wird von dem in dem Ansaugluftsystem vorhandenen Wirbelsteuerventil, von dem die Brennbarkeit verändert wird, wird die Temperatur in der Abgasluft verändert. In dieser Struktur wird die Temperatur in der Abgasluft abgeschätzt durch Erfassen des gesteuerten Wirbelzustandes des Wirbelsteuerventils und durch zusätzliches Übernehmen des gesteuerten Wirbelzustandes zu dem Volumen für die Einspritzung des Kraftstoffs und unter Berücksichtigung der Temperatur in der Ansaugluft. Die Temperatur in der Abgasluft kann abgeschätzt werden durch Zufügen des Einspritzzeitpunktes als ein Element für die Einschätzung in diesem Fall, wodurch die Genauigkeit der Abschätzung des weiteren verbessert wird.

Der Druck in dem Abgassystem kann akkurat abgeschätzt werden auf der Grundlage der Temperatur in der Abgasluft, wobei die Temperatur in der Ansaugluft und das Abgasluftfließvolumen von der Motordrehzahl festgelegt werden.

Gemäß eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung ist es vorteilhaft, dass eine Standardabgaslufttemperatur auf der Grundlage des Volumens der Kraftstoffeinspritzmenge berechenbar ist, eine Temperatur in der aus dem Zylinder abgelassenen Abgasluft durch Einstellen der Standardabgaslufttemperatur mit der Temperatur in der Ansaugluft, einem vorangegangenen abgeschätzten Druck im Auspuffsystem und dem gesteuerten Wirbelzustand berechenbar ist, und der Druck im Auspuffsystem auf der Grundlage eines Abgasluftvolumens abschätzbar ist, welches durch das Volumen des Ansaugluftflusses, der Motordrehzahl und der Temperatur in der aus den Zylinder ausgegebenen Abgasluft bestimmt wird.

Gemäß dieses bevorzugten Ausführungsbeispiels wird die Standardabgastemperatur in Abhängigkeit von der Wärme bzw. dem Heizwert durch das Volumen für die Einspritzung des Kraftstoffs zum Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung festgestellt und die Temperatur in der Abgasluft wird akkurat abgeschätzt durch Einstellen der Standardabgaslufttemperatur mittels der Ansauglufttemperatur, dem vorhergehend abgeschätzten Druck in dem Abgassystem und dem gesteuerten Wirbelzustand.

Gemäß eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung ist es vorteilhaft, dass die Einstellung unter Verwendung des gesteuerten Wirbelzustandes in der Standardabgaslufttemperatur durchführbar ist mittels eines Einstellungskoeffizienten, der von dem Öffnungsgrad des Wirbelsteuerventils sowie der Motordrehzahl festgesetzt wird.

Wenn der Öffnungsgrad des Wirbelsteuerventils groß ist, hat die Verwirbelung lediglich eine geringe Auswirkung auf alle Änderungsbereiche der Motordrehzahl, wenn allerdings der Öffnungsgrad des Wirbelsteuerventils klein ist, in dem Niedrigdrehzahlbereich, wird die Verbrennung bzw. Brennbarkeit aufgrund einer geeigneten Wirbelerzeugung verbessert, so dass die Temperatur in der Abgasluft im Gegensatz dazu abfällt, wobei in dem Hochdrehzahlbereich die Verbrennung bzw. Brennbarkeit aufgrund der übermäßigen Wirbelstärke reduziert ist und das Ansaugluftvolumen in dem Zylinder durch den Drosseleffekt reduziert ist, so dass die Temperatur in der Abgasluft ansteigt bzw. erhöht ist.

Dann wird der Einstellungskoeffizient der Temperatur in der Abgasluft festgesetzt auf der Grundlage der Öffnung des Wirbelventils, und die Motordrehzahl und die Temperatur der Abgasluft wird eingestellt unter Verwendung des Einstellungskoeffizienten, wodurch die Genauigkeit der Abschätzung der Temperatur in der Abgasluft verbessert wird.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist es auch vorteilhaft, dass die Einstellung unter Verwendung des gesteuerten Wirbelzustandes in der Standardabgaslufttemperatur durchführbar ist mittels eines Einstellungskoeffizienten, der auf der Grundlage eines der Wirbelfließgeschwindigkeit entsprechenden Wertes durchgeführt wird, der berechnet wurde mittels des Ansaugluftvolumens, des Öffnungsgrades des Wirbelsteuerventils und der Motorsteuergeschwindigkeit.

Gemäß dieses bevorzugten Ausführungsbeispiels kann das Ansaugluftvolumen zum Zeitpunkt ihres Ansaugens in den Zylinder berechnet werden unter Verwendung des Ansaugluftvolumens und der Motordrehzahl, und das Ansaugluftvolumen für die Zylinder wird dividiert durch den Öffnungsgrad des Wirbelsteuerventils, so dass der der Wirbelfließgeschwindigkeit entsprechende Wert festgelegt werden kann. Wenn die Wirbelfließgeschwindigkeit einen gewissen Wert beträgt, ist die Brennbarkeit am besten, um die Temperatur in der Abgasluft abzusenken, und wenn die Wirbelfließgeschwindigkeit oberhalb des gewissen Wertes und unterhalb des gewissen Wertes liegt, neigt die Verbrennung dazu, reduziert zu sein, wodurch die Temperatur in der Abgasluft ansteigt.

Dann wird der Einstellungskoeffizient in der Temperatur der Abgasluft festgesetzt auf der Basis des der Wirbelfließgeschwindigkeit entsprechenden Wertes, der mittels des Ansaugluftvolumens, der Öffnung in dem Wirbelventil und der Motordrehzahl berechnet wird, und die Temperatur in der Abgasluft wird eingestellt unter Verwendung des Einstellungskoeffizienten, wodurch des weiteren die Genauigkeit der Abschätzung der Temperatur in der Abgasluft verbessert ist.

Da gemäß der vorliegenden Erfindung das Volumen der Luft (Masse) bei dem Ansaughub des Zylinders festgelegt worden ist auf der Grundlage des Ansaugluftflussvolumens und der Motordrehzahl und ein dem Liefergrad in dem Fall einer konstanten Temperatur entsprechender Wert festgelegt werden kann auf der Grundlage des Ansaugluftvolumens für den Zylinder und der Motordrehzahl, kann ein dem Liefergrad entsprechender Wert in Abhängigkeit von der Temperatur in der Ansaugluft festgelegt werden durch Einstellen des Wertes mit der Temperatur in der Ansaugluft.

Da das Volumen der in den Zylinder eingesaugten Luft festgelegt wird durch den einem Liefergrad entsprechenden Wert und dem Zylindervolumen, kann dann der Druck in dem Ansaugsystem abgeschätzt werden unter Verwendung einer Zustandsgleichung auf der Grundlage des Volumens und der Temperatur in der Ansaugluft.

Gemäß eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn ein Ansaugluftflussvolumen pro Zylinder auf der Grundlage des Volumens des Ansaugluftflusses und der Motordrehzahl berechenbar ist, ein einem Liefergrad entsprechenden Standardwert auf der Grundlage des Ansaugluftflussvolumens pro Zylinder und der Motordrehzahl berechenbar ist, ein dem Liefergrad entsprechenden Wert berechenbar ist durch Einstellen des dem Standardliefergrad entsprechenden Wertes mit der Ansauglufttemperatur, und der Druck im Ansaugsystem auf der Grundlage des Ansaugluftflussvolumens pro Zylinder und des dem Liefergrad entsprechenden Wertes unter Verwendung der folgenden Gleichung abschätzbar ist Pm = Qac/Kin·TA·RA·VCYL,wobei Pm ein Druck in dem Ansaugsystem bedeutet, Qac ein Ansaugluftflussvolumen pro Zylinder bedeutet, Kin einem Liefergrad entsprechender Wert bedeutet, TA eine Temperatur in einem Standardzustand bedeutet, RA eine Konstante von Luft und Gas bedeutet und VCYL ein Zylindervolumen bedeutet.

Gemäß dieses Ausführungsbeispiels kann ein Druck in dem Ansaugsystem des weiteren akkurat abgeschätzt werden.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen dargelegt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen:
1 ein Standardblockdiagramm einer EGR-Steuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine,
2 ein Flussdiagramm zur Darstellung der Schritte für die Berechnung eines Standardvolumens für die Einspritzung von Kraftstoff,
3 eine Ansicht zur Darstellung eines Diagramms für das Standardvolumen für die Einspritzung von Kraftstoff,
4 ein Flussdiagramm zur Darstellung der Schritte für das Festsetzen eines Kraftstoffeinspritzzeitpunktes,
5 eine Ansicht zur Darstellung eines Diagramms für den Einspritzzeitpunkt,
6 ein Flussdiagramm zur Darstellung der Schritte für die Berechnung eines Öffnungsbereiches des EGR-Ventils,
7 ein Diagramm zur Darstellung eines Verhältnisses zwischen einem der EGR-Fließgeschwindigkeit entsprechenden Wert und einer Gewichtskonstante,
8 ein Diagramm zur Darstellung einer Betätigungscharakteristik,
9 ein Flussdiagramm zur Darstellung der Schritte für die Berechnung eines Soll-EGR-Wertes,
10 ein Flussdiagramm zur Darstellung der Schritte für die Berechnung eines in einen Zylinder angesaugten Ansaugluftflussvolumens,
11 ein Flussdiagramm zur Darstellung der Schritte für die Berechnung eines Ansaugluftflussvolumens,
12 ein Diagramm zur Darstellung einer Kennlinie für die Umwandlung einer Spannung in ein Ansaugluftflussvolumen,
13 ein Flussdiagramm zur Darstellung der Schritte für die Berechnung einer angepassten Soll-EGR-Rate,
14 ein Diagramm zur Darstellung eines Beispiels einer Kennlinie für eine Soll-EGR-Rate,
15 ein Diagramm zur Darstellung eines Beispiels einer Kennlinie für einen Einstellungskoeffizienten zwischen einer Soll-EGR-Rate und einer Wassertemperatur,
16 ein Flussdiagramm zur Darstellung der Schritte für die Feststellung, ob der Motor eine vollständige Verbrennung durchführt,
17 ein Flussdiagramm zur Darstellung der Schritte für die Berechnung eines einen Einspritzzeitpunktsfehler einstellenden Koeffzienten,
18 ein Diagramm zur Darstellung eines Beispiels einer Kennlinie bezüglich eines Einspritzzeitpunktsfehlers und einer Einstellungsrate,
19 ein Standardblockdiagramm einer Steuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung,
20 eine systematische Ansicht bezüglich der Steuereinrichtung der vorliegenden Erfindung,
21 ein Flussdiagramm zur Darstellung der Schritte für die Berechnung eines in den Zylinder angesaugten EGR-Wertes,
22 ein Flussdiagramm zur Darstellung der Schritte für die Berechnung eines maximalen Wertes für die Einspritzung von Kraftstoff,
23 ein Diagramm zur Darstellung einer Kennlinie für eine begrenzte Luftüber schussrate, wenn keine übermäßige Förderung vorliegt,
24 ein Diagramm zur Darstellung einer Kennlinie für ein Verhältnis der begrenzten Luftüberflussrate und eines Druckeinstellungswertes,
25 ein Flussdiagramm zur Darstellung der Schritte für das Festsetzen eines Volumens für die Einspritzung von Kraftstoff,
26 ein Flussdiagramm zur Darstellung der Schritte für die Berechnung (Einstellung) einer Soll-EGR-Rate,
27 ein Diagramm zur Darstellung einer Kennlinie für einen Festsetzungswert eines Öffnungsgrades einer Beschleunigungseinrichtung,
28 ein Flussdiagramm zur Darstellung eines zweiten Beispiels von Schritten für die Berechnung (Einstellung) einer Soll-EGR-Rate,
29 ein Diagramm zur Darstellung einer Kennlinie für einen Einstellungskoeffizienten,
30 ein Flussdiagramm zur Darstellung eines dritten Beispiels für die Berechnung (Einstellung) einer Soll-EGR-Rate,
31 ein Diagramm zur Darstellung einer Kennlinie für einen Einstellungskoeffizienten,
32 ein Flussdiagramm zur Darstellung eines vierten Beispiels von Schritten für die Berechnung (Einstellung) einer Soll-EGR-Rate,
33 ein Diagramm zur Darstellung einer Kennlinie für einen Einstellungskoeffizienten,
34 ein Flussdiagramm zur Darstellung eines fünften Beispiels von Schritten für die Berechnung (Einstellung) einer Soll-EGR-Rate,
35 ein Standardblockdiagramm einer Abschätzeinrichtung in einem Auspuffsystem einer Brennkraftmaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel,
36 ein Standardblockdiagramm einer Abschätzeinrichtung für die Abschätzung eines Druckes in einem Auspuffsystem einer Brennkraftmaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel,
37 ein Standardblockdiagramm einer Abschätzeinrichtung für die Abschätzung eines Druckes in einem Ansaugsystem einer Brennkraftmaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel,
38 eine Ansicht zur Darstellung der Gesamtstruktur einer Abschätzeinrichtung zur Abschätzung von Drücken in Ansaug- und Auspuffsystemen einer Brennkraftmaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel,
39 ein Flussdiagramm zur Darstellung der Schritte für den Betrieb einer Verzögerung bei den Zylinderzyklen,
40 ein Flussdiagramm zur Darstellung der Schritte für die Berechnung eines Abgasluftdruckes,
41 ein Diagramm zur Darstellung einer Kennlinie zwischen einem Betriebswert für ein Volumen für einen Zyklus der Einspritzung von Kraftstoff und einer Standardabgaslufttemperatur,
42 ein Diagramm zur Darstellung einer Kennlinie zwischen einem Betriebswert für einen Ansauglufttemperaturzyklus und einem Einstellungskoeffizienten für eine Abgaslufttemperatur,
43 ein Diagramm zur Darstellung einer Kennlinie zwischen einem Abgasluftdruck, der in einer vorangegangenen Zeit berechnet wurde, und einem Einstellungskoeffizienten für eine Abgaslufttemperatur,
44 ein Diagramm zur Darstellung einer Kennlinie zwischen einem Betriebswert für einen tatsächlichen Einspritzzeitpunktzyklus und einem Einstellkoeffizienten für eine Abgaslufttemperatur,
45 eine Ansicht zur Darstellung eines zweiten Beispiels einer Gesamtstruktur einer Abschätzeinrichtung für die Abschätzung eines Druckes in Ansaug- und Auspuff-Systemen einer Brennkraftmaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel,
46 ein Flussdiagramm zur Darstellung der Schritte für den Betrieb einer Verzögerung bei Zylinderzyklen,
47 ein Flussdiagramm zur Darstellung der Schritte für die Berechnung eines Abgasluftdruckes,
48 ein Diagramm zur Darstellung einer Kennlinie zwischen einer Motordrehzahl und einem Einstellungskoeffizienten für eine Abgaslufttemperatur,
49 ein Flussdiagramm zur Darstellung der Schritte für den Betrieb einer Verzögerung von Zylinderzyklen,
50 ein Flussdiagramm zur Darstellung der Schritte für die Berechnung einer Abgaslufttemperatur,
51 ein Diagramm zur Darstellung einer Kennlinie zwischen einem der Wirbelfließgeschwindigkeit entsprechenden Wert und einem Einstellungskoeffizienten für eine Abgaslufttemperatur,
52 ein Flussdiagramm zur Darstellung der Schritte für die Berechnung eines Ansaugluftdruckes,
53 ein Diagramm zur Darstellung einer Kennlinie für einen dem Liefergrad entsprechenden Standardwert bezüglich einer Motordrehzahl und eines Ansaugluftvolumens für einen Zylinder,
54 ein Flussdiagramm zur Darstellung der Schritte für die Berechnung eines maximalen Volumens für die Einspritzung von Kraftstoff, und
55 ein Diagramm zur Darstellung einer Kennlinie zwischen einer Motordrehzahl und eines einer begrenzten Luftüberschussrate entsprechenden Wertes.
Eine Steuervorrichtung für die Steuerung einer EGR in einer Brennkraftmaschine wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Die 1 zeigt ein Blockdiagramm, das eine Struktur der vorliegenden Erfindung darstellt.
Als erstes wird die Struktur erläutert. Die EGR-Steuereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine Fahrtzustands-Erfassungseinrichtung 1 für die Erfassung einer Motordrehzahl, einer Öffnung bzw. eines Öffnungsgrades einer Beschleunigungseinrichtung sowie einer Motorbetriebsbedingung wie z. B. einer Wassertemperatur, eine Einspritzkraftstoffvolumen-Berechnungseinrichtung 2 für die Berechnung eines Volumens für die Einspritzung von Kraftstoff als eine Standardmenge durch Ausgangsgrößen von der Fahrtzustands-Erfassungseinrichtung 1, eine Festsetzeinrichtung 3 für die Festsetzung eines Soll-Einspritzzeitpunktes für Kraftstoff mittels Ausgangsgrößen von der Fahrtzustands-Erfassungseinrichtung 1 und der Einspritzkraftstoffvolumen-Berechnungseinrichtung 2, eine Erfassungseinrichtung 4 für die Erfassung eines tatsächlichen Kraftstoffeinspritzzeitpunktes, eine Berechnungseinrichtung 5 für die Berechnung einer Standard-Soll-EGR-Rate mittels Ausgangsgrößen von der Fahrtzustands-Erfassungseinrichtung 1 und der Einspritzkraftstoffvolumen-Berechnungseinrichtung 2, eine Berechnungseinrichtung 6 für die Berechnung einer Menge für die Einstellung einer angepassten Soll-EGR-Rate mittels Ausgangsgrößen von der Einspritzkraftstoffvolumen- Berechnungseinrichtung 2, der Festsetzungseinrichtung 3 und der Erfassungseinrichtung 4 für den tatsächlichen Einspritzzeitpunkt, eine Festsetzeinrichtung 7 für die Festsetzung einer Soll-EGR-Rate mittels Ausgangsgrößen von der Berechnungseinrichtung 5 für die Standard-Soll-EGR-Rate und der Berechnungseinrichtung 6 für die Einstellgröße der Soll-EGR-Rate, sowie eine EGR-Ventil-Steuereinrichtung 8 für die Steuerung eines EGR-Ventils mittels Ausgangsgrößen von der Festsetzeinrichtung 7 für die angepasste Soll-EGR-Rate.
Als nächstes wird der Betrieb der EGR-Steuereinrichtung beschrieben, die die oben angegebene Struktur aufweist.
Die 2 – 18 zeigen Flussdiagramme gemäß bevorzugter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sowie Kennlinien, die dafür benötigt werden.
Die 2 ist ein Flussdiagramm zur Berechnung eines Standardvolumens für die Einspritzung von Kraftstoff und diese Operation wird durchgeführt in einer synchronisierten Taktung mit der Motordrehzahl, in dem ein Signal eines Sensors für den Kurbelwinkel als Trigger verwandt wird. Dieses Flussdiagramm entspricht dem Standardvolumen für die Einspritzkraftstoffvolumen-Berechnungseinrichtung 2.
In einem Schritt S21 wird eine Motordrehzahl Ne eingelesen, die berechnet wurde auf der Basis eines Zyklus eines Signals von einem Sensor zur Erfassung eines Kurbelwinkels.
In einem Schritt S22 wird ein Öffnungsgrad Cl einer Beschleunigungseinrichtung eingelesen, der erfasst wurde auf der Grundlage eines Signals von einem Sensor für die Erfassung des Öffnungsgrades der Beschleunigungseinrichtung.
In einem Schritt S23 wird ein Einspritzkraftstoffstandardvolumen Mqdrv festgesetzt durch die Motordrehzahl Ne und dem Öffnungsgrad Cl der Beschleunigungseinrichtung unter Bezugnahme auf eine Kennlinie für ein Standardvolumen für die Einspritzung von Kraftstoff, wie sie in 3 gezeigt ist.
In einem Schritt S24 werden verschiedene Einstellungen einschließlich einer Einstellung einer Wassertemperatur durchgeführt bezüglich des Einspritzkraftstoffstandardvolumens Mqdrv, wodurch ein eingestelltes Standardvolumen für die Einspritzung von Kraftstoff Qsoll erhalten wird, wonach der Ablauf abgeschlossen ist.
Die 4 ist ein Flussdiagramm für die Festsetzung eines Kraftstoffeinspritzungszeitpunktes.
In einem Schritt S41 werden die Motordrehzahl Ne und das eingestellte Volumen für die Einspritzung von Kraftstoff Qsoll eingelesen und in einem Schritt S42 wird Standard-Kraftstoffeinspritzzeitpunkt Mit berechnet, z. B. unter Zuhilfenahme einer Kennlinie für einen Einspritzzeitpunkt, wie sie in 5 gezeigt ist. In einem Schritt S43 werden verschiedene Einstellungen an dem Standardkraftstoffeinspritzzeitpunkt Mit durchge führt, wodurch ein abschließender Solleinspritzzeitpunkt Itsol festgesetzt wird, und der Ablauf ist dadurch abgeschlossen.
Die 6 ist ein Flussdiagramm für die Berechnung eines Soll-Öffnungsbereiches des EGR-Ventils.
In einem Schritt S61 wird die Soll-EGR-Menge berechnet. Dieses Verfahren wird im folgenden beschrieben.
In einem Schritt S62 wird ein Ansaugluftdruck Pm eingelesen, der von einem Sensor zur Erfassung eines Ansaugluftdruckes ermittelt wurde, und in einem Schritt S63 wird ein Abgasluftdruck Pexh eingelesen, der von einem Sensor zur Erfassung des Abgasluftdruckes ermittelt wurde.
In einem Schritt S64 wird ein einer EGR-Fließgeschwindigkeit entsprechender Wert Cqe berechnet unter Verwendung der gezeigten Gleichung (Cqe = {K(Pexh – Pm)}^1/2 wobei K eine Konstante ist), und in einem Schritt S65 wird ein Öffnungsbereich Aev des EGR-Ventils berechnet aus der gezeigten Gleichung (Aev = Tqek/Cqe) unter Verwendung einer benötigten EGR-Menge Tqek und das der EGR-Fließgeschwindigkeit entsprechenden Wert Cqe.
In einem Schritt S66 wird eine Gewichtungskonstante Nlk zur Durchführung einer gewichteten Mittelwertbildung für den Öffnungsbereich des EGR-Ventils, was im folgenden beschrieben wird, mit dem der EGR-Fließgeschwindigkeit entsprechenden Wert Cqe unter der Verwendung einer in 7 gezeigten Kennlinie gesucht. In diesem Fall wird die Gewichtungskonstante Nlk auf einen großen Wert gesetzt, wenn der der EGR-Fließgeschwindigkeit entsprechende Wert Cqe klein ist, und die Gewichtungskonstante Nlk wird auf einen kleinen Wert gesetzt, wenn der der EGR-Fließgeschwindigkeit entsprechende Wert Cqe groß ist. Dies liegt daran, dass, wenn die Fließgeschwindigkeit klein ist, der benötigte Öffnungsbereich in hohem Maße geändert werden sollte, so dass es schwierig ist, eine stabile Operation zu erzielen, selbst wenn eine Fließgeschwindigkeit geringfügig geändert wird, so dass der gewichtete Mittelwert zu groß eingesetzt wird (zu schwer). Wohingegen, wenn die Fließgeschwindigkeit groß ist, ein umgekehrtes Phänomen auftritt, das heißt, da die Fließgeschwindigkeit generell groß wird (ein differenzieller Druck zwischen einem Ansaugluftdruck und einem Abgasluftdruck ist groß) innerhalb einer Übergangsperiode, ist es wünschenswert, die gewichtete Mittelwertbildung nicht durchzuführen, aufgrund der folgenden Charakteristik in einer Übergangsperiode, so dass der gewichtete Mittelwert auf einen kleinen Wert gesetzt wird. In diesem Fall wird eine Konstante, wie ein umgekehrtes Verhältnis, angewendet, weil die Fließgeschwindigkeit eine Charakteristik einer Quadratwurzel hat bezüglich des differenziellen Druckes, wie es in der Gleichung S64 gezeigt ist, so dass der gewichtete Mittelwert eine Umkehrzahl davon sein muss.
In einem Schritt S67 wird eine gewichtete Mittelwertbildung an dem Öffnungsbereich Aev durchgeführt, der in dem Schritt S65 unter Zuhilfenahme der folgenden Gleichung unter Verwendung der Gewichtungskonstante Nlk festgelegt wurde, wobei die Gewichtungskonstante in dem Schritt S66 bestimmt wurde. Das Ergebnis wird als ein Soll-Öffnungsbereich Aevf des EGR-Ventils festgelegt, und die Operation ist abgeschlossen. Aevf = Aev/2Nlk + (1 – 1/2Nlk)·Aevfn–1
In diesem Fall sind die Gleichungen in den Schritten S64 und S65 theoretischer Natur. Für eine tatsächliche EGR-Ventil-Antriebseinrichtung muss der Sollöffnungsbereich Aevf mittels einer in 8 gezeigten Aktuatorkennlinie in einen Steuerwert konvertiert werden.
Die 9 ist ein Flussdiagramm zur Berechnung der Soll-EGR-Menge, und die Menge wird berechnet zu einem Zeitpunkt der Motordrehung oder eines entsprechenden Zeitpunktes.
In einem Schritt S91 wird die Menge Qac der Ansaugluft für den Zylinder eingelesen.
In einem Schritt S92 wird eine angepasste Soll-EGR-Rate Megr berechnet.
In einem Schritt S93 wird eine Soll-EGR-Menge Mqec für den Ansaughub berechnet unter Verwendung der gezeigten Gleichung (Mqec = Qac × Megr).
In einem Schritt S94 wird eine Zwischenvariable Rqec berechnet unter der Verwendung der folgenden Gleichung: Rqec = Mqec·Kin·KVOL + Reqecn–1(1 – KIN·KVOL),wobei Kin ein einem Liefergrad entsprechender Wert bedeutet, KVOL = VE/NC/VM bedeutet, VE eine Abgasluftmenge bedeutet, NC die Anzahl der Zylinder und VM ein Volumen des Ansaugsystems bedeutet.
In einem Schritt S95 wird die Annäherungseinstellung in Abhängigkeit von der folgenden Gleichung durchgeführt und das Ergebnis wird festgelegt als Tqec. Diese Gleichung entspricht einer vereinfachten Gleichung für eine normale Annäherungsoperation. Tqec = GKQEC·Mqec – (GKQEC – 1)·Rqecn–1
In einem Schritt S96 wird nach der Annäherungsoperation die Soll-EGR-Menge Tqec konvertiert in eine Soll-EGR-Menge Tqek pro Zeiteinheitsperiode unter Verwendung der folgenden Gleichung und die Operation ist abgeschlossen. Tqek = Tqec·Ne/KCON
Die 10 ist ein Flussdiagramm zur Berechnung einer Ansaugluftmenge für den Zylinder (die Luftmenge, die in den Zylinder eingesaugt wird), und die Berechnung wird durchgeführt zu einem Zeitpunkt, der der Motordrehzahl entspricht, das heißt in Abhängigkeit davon.
In einem Schritt S101 wird eine Ansaugluftmenge (ein Volumen eines Ansaugluftflusses) Qas0 eingelesen.
In einem Schritt S102 wird die Motordrehzahl Ne eingelesen.
In einem Schritt S103 wird die Ansaugluftmenge Qas0 konvertiert in eine Ansaugluftmenge Qac0 pro Ansaughub unter Verwendung der folgenden Gleichung Qac0 = (Qas0/Ne)·KC,in welcher KC eine Konstante ist.
In einem Schritt S104 wird eine Verzögerungsoperation entsprechend einer Zuführungsverzögerung von einem Luftflussmesser zu einem Kollektor durchgeführt unter Verwendung der folgenden Gleichung. Entsprechend wird ein Wert Qac0_n–L, der einem Wert Qac0 L-Zeitpunkte vorher entspricht, ausgelesen, und dieser wird festgelegt als Qacn. Qacn = Qac0n–L,wobei L eine Konstante ist.
In einem Schritt S105 wird eine Verzögerungsoperation entsprechend der Dynamik innerhalb des Kollektors durchgeführt unter Verwendung der folgenden Gleichung, wodurch die Ansaugluftmenge Qac für den Zylinder erhalten wird und die Operation ist abgeschlossen. Qac = Qacn–1·(1 – KV) + Qacn·KV,wobei KV eine Konstante ist.
Die 11 ist ein Flussdiagramm zur Berechnung der Ansaugluftmenge Qas0, die alle 4 msec berechnet wird.
In einem Schritt S111 wird eine Ausgangsspannung einer Erfassungseinrichtung zur Erfassung der Ansaugluftmenge des Luftflusssensors oder vergleichbarem eingelesen, und in Schritt S112 wird die Erfassungseinrichtung, wie in 12 gezeigt, konvertiert unter Verwendung eines Kennfeldes (ein Diagramm zur Konvertierung einer Spannung in eine Ansaugluftmenge), und in Schritt 113 wird der Wert Qas0 festgelegt mittels einer Querschnittsbildung, so dass die Operation abgeschlossen ist.
13 ist ein Flussdiagramm zur Berechnung der angepassten Soll-EGR-Rate Megr, die berechnet wird zu jedem Zeitpunkt, der der Motordrehzahl entspricht.
Zunächst werden in einem Schritt S131 die Motordrehzahl Ne, das Standardvolumen Qsoll für die Einspritzung von Kraftstoff, eine Motorkühlmitteltemperatur Tw, der Solleinspritzzeitpunkt Itsol und ein tatsächlicher Einspritzzeitpunkt Itist eingelesen. Der tatsächliche Einspritzzeitpunkt Itist wird erhalten durch Erfassen der Startzeit des Anhebens oder aus einer Durchschnittsbildung zwischen einer Startzeit und einer Endzeit unter Verwendung einer Ausgangsgröße eines Sensors zur Erfassung des Hubes eines Nadelventils, das in der Einspritzdüse angeordnet ist.
In einem Schritt S132 wird aus einem wie in 14 gezeigten Kennlinien für die Motordrehzahl Ne das Standardvolumen Qsol für die Einspritzung des Kraftstoffs gesucht, und es wird eine Standard-Soll-EGR-Rate Megrb berechnet. In dem Schritt S133 wird ein Einstellkoeffizient Kegr-tw für die Motorkühlmitteltemperatur Tw festgelegt durch Suchen einer Koeffizientenkennlinie für die Einstellung der Soll-EGR-Rate von der Motorkühlmitteltemperatur Tw bezüglich der Motorwassertemperatur, was z. B. in 15 gezeigt ist. In einem Schritt S134 wird ein Einstellkoeffizient Kegrit für einen Zündzeitpunktfehler berechnet. Ein Berechnungsverfahren wird im folgenden unter Bezugnahme auf die 17 und 18 erläutert werden. Eine angepasste Soll-EGR-Rate Megr, wird berechnet unter Verwendung einer in dem Schritt S135 gezeigten Gleichung berechnet. In einem Schritt S136 wird festgestellt, ob sich der Motor in einem Zustand der vollständigen Verbrennung befindet oder nicht.
Dieses Verfahren wird später unter Bezugnahme auf 16 beschrieben. Wenn in dem Schritt S136 eine vollständige Verbrennung festgestellt worden ist, ist die Operation als solche beendet, und wenn die vollständige Verbrennung nicht festgestellt wird, wird in einem Schritt S137 die angepasste Soll-EGR-Rate Megr auf Null festgesetzt, und die Operation ist beendet.
Die 16 ist ein Flussdiagramm zur Feststellung einer vollständigen Verbrennung innerhalb des Motors, und die Berechnung wird alle 10 msec durchgeführt.
Als erstes wird in einem Schritt S161 die Motordrehzahl Ne eingelesen, und in einem Schritt S162 wird der Wert der Motordrehzahl Ne mit einem Verbrennungsfeststellungs-Begrenzungspegel NRPMK verglichen, und wenn der Wert der Motordrehzahl Ne größer ist, wird zu einem Schritt S163 übergegangen. In dem Schritt S163 wird der Wert der Motordrehzahl Ne mit einem Zähler Tmrkb nach der Festlegung der vollständigen Verbrennung mittels der Drehzahl und einer vorbestimmten Zeitperiode TMRKBP verglichen, und wenn der Wert der Motordrehzahl Ne größer ist, wird zu einem Schritt S164 übergegangen, in dem eine vollständige Verbrennung festgestellt wird, und die Operation ist beendet. Wenn der Wert der Motordrehzahl Nein dem Schritt S162 kleiner ist, wird zu einem Schritt S166 übergegangen, bei dem der Wert des Zählers Tmrkb gelöscht wird. Danach wird zu einem Schritt S167 übergegangen, in dem eine unvollständige Verbrennung festgestellt wird, und die Operation ist beendet. In dem Schritt S163 wird, wenn der Wert des Zählers Tmrkb kleiner ist, übergegangen zu einem Schritt S165, in dem der Wert des Zählers Tmrkb erhöht wird. Danach wird zu dem Schritt S167 übergegangen, in dem eine unvollständige Verbrennung festgestellt wird, und die Operation ist beendet.
Bei dieser Operation wird die Feststellung durchgeführt, bei der eine vollständige Verbrennung erfasst wird, wenn die Motordrehzahl Ne gleich oder größer einer vorbestimmten Motordrehzahl Ne ist (z. B. nicht geringer als 400 Umdrehungen pro Minute) und eine vorbestimmte Zeitperiode vergangen ist.
17 ist ein Flussdiagramm zur Berechnung des Einstellkoeffizienten Kegrit für einen Einspritzzeitpunktsfehler.
Zunächst wird in einem Schritt S171 eine Differenz Dit zwischen einem tatsächlichen Einspritzzeitpunkt Itist und einem Solleinspritzzeitpunkt Itsol berechnet. In einem Schritt S172 wird eine Einstellrate Regd bezüglich des Einspritzzeitpunktfehlers festgesetzt, z. B. durch Suchen in einer Kennlinie, die in 18 gezeigt ist. In einem Schritt S173 wird der Einstellkoeffizient Kegrit für den Zündzeitpunktsfehler von dem Wert der Einstellrate Regd und dem Standardvolumen Qsoll für die Einspritzung von Kraftstoff unter Verwendung einer in der Figur gezeigten Gleichung berechnet. In einem Schritt S174 ist die Operation durch Begrenzen des Wertes des Einstellkoeffizienten Kegrit innerhalb eines Bereiches zwischen 0 und 1 beendet. Dieses Begrenzen dient dem Zweck, nicht oberhalb des Standardsollwerts zu liegen, selbst wenn die Einstellmöglichkeit vergrößert wird durch Vergrößern der Einspritzmenge.
Da die Einstellsensitivität geändert werden kann bezüglich der Last durch Änderung der Einstellrate Regd mit der Last, wie z. B. die Einspritzmenge, wenn die EGR bezüglich der Differenz zwischen dem Soll-Wert und dem tatsächlichen Wert des Einspritzzeitpunktes eingestellt ist, kann die benötigte EGR entsprechend dem Einspritzzeitpunktfehlerwert genau zugeführt werden. Des weiteren wird die vorliegende Erfindung effektiv an einem System mit einer hohen Abgasemissionssensibilität bezüglich eines Bereiches von benötigten EGR-Mengen, der EGR und des Einspritzzeitpunktes angewendet.
Als nächstes wird eine Ausführungsform einer Steuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel erläutert.
Die 20 ist eine Systemzeichnung in Verbindung mit der Steuereinrichtung für die Brennkraftmaschine.
Eine Kraftstoffeinspritzpumpe 51 ist mit einer Steuerbuchse (nicht dargestellt) als eine Steuereinrichtung für das Volumen für die Einspritzung von Kraftstoff innerhalb davon versehen, und die Steuerbuchse wird über einen Motor oder ähnlichem in Abhängigkeit eines Signals von einer Steuereinheit 53 angetrieben, so dass das Volumen für die Einspritzung von Kraftstoff gesteuert werden kann. Ein EGR-Steuerventil 52 ist in einem EGR-Kanal angeordnet, der das Abgassystem für den Motor mit dem Ansaugsystem verbindet, und wird von einem Signal der Steuereinheit 53 durch ein elekt romagnetisches Ventil für die Steuerung eines negativen Druckes oder Soges in dem Fall angetrieben, in dem es mit Unterdruck betrieben wird, oder durch einen Schrittmotor, in dem Fall, in dem es direkt angetrieben wird, wodurch es als eine EGR-Mengensteuereinrichtung dient, um die EGR-Menge zur Soll-EGR-Rate zu steuern. In die Steuereinheit 53 werden Signale von verschiedenen Arten von Sensoren als eine Fahrtzustandserfassungseinrichtung eingegeben. Genauer gesagt, werden die Signale eingegeben von einem Kurbelwinkelsensor 54, einem Öffnungsgradsensor 55 für die Beschleunigungseinrichtung, einem Luftflusssensor 56, einem EGR-Flusssensor 57, einem Wassertemperatursensor 58, einem Ansaugluftdrucksensor 59 und einem Fahrgeschwindigkeitssensor 60 eingegeben. Mittels eines darin eingebauten Mirkocomputers führt die Steuereinheit 53 gemäß eines unten beschriebenen Flussdiagramms eine Berechnungsoperation durch und steuert die Kraftstoffeinspritzpumpe 51 und das EGR-Steuerventil 52.
Die 21 ist ein Flussdiagramm zur Berechnung einer EGR-Menge Qe für den Zylinder (einer EGR-Menge, die in den Zylinder eingesogen wird), und die Berechnung wird zu einem Zeitpunkt durchgeführt, der einer Motordrehzahl entspricht.
In einem Schritt S211 wird eine EGR-Menge Qe eingelesen, die auf der Grundlage des Signals von dem EGR-Flussmesser 57 erfasst wurde. Die EGR-Menge Qe kann mittels geeigneter Abschätzeinrichtungen erhalten werden.
In einem Schritt S212 wird die Motordrehzahl Ne eingelesen.
In einem Schritt S213 wird die EGR-Menge Qe in eine EGR-Menge Qec pro Ansaughub gemäß der folgenden Gleichung konvertiert Qecn = (Qe/Ne)·KC,wobei KC eine Konstante ist.
In einem Schritt S214 wird eine Verzögerungsoperation entsprechend der Dynamik des Kollektors durchgeführt, wodurch die EGR-Menge Qec für den Zylinder erhalten wird, und die Operation ist beendet. Qec = Qecn–1(1 – KV) + Qecn·KV,wobei KV eine Konstante ist.
Die 22 ist ein Flussdiagramm zur Berechnung eines maximalen Volumens für die Einspritzung von Kraftstoff, und die Berechnung wird zu einem Zeitpunkt durchgeführt, der der Motordrehzahl entspricht bzw. von dieser abhängt. Das Flussdiagramm entspricht der Berechnungseinrichtung für das maximale Volumen der Einspritzung von Kraftstoff.
In einem Schritt S221 wird die Motordrehzahl Ne eingelesen.
In einem Schritt S222 wird eine Grenzwertluftüberschussrate (ein reicher Grenzwert) Klambn von der Motordrehzahl Ne unter Bezugnahme auf eine Kennlinie für die Grenzwertluftüberschussrate in einem Zustand der Nichtüberladung festgesetzt, wie er auch in 23 gezeigt ist.
In einem Schritt S223 wird der Ansaugluftdruck Pm, der auf der Grundlage des Signals von dem Ansaugluftdrucksensor 59 erfasst wurde, eingelesen.
In einem Schritt S224 wird ein Druckeinstellwert Klambp für die Grenzluftüberschussrate mit dem Ansaugluftdruck Pm unter Bezugnahme auf eine Kennlinie für den Druckeinstellwert Klambp für die Grenzluftüberschussrate festgesetzt, wie sie in 24 gezeigt ist.
In einem Schritt S225 wird die Grenzluftüberschussrate Klambn mittels des Druckeinstellwertes Klambp davon gemäß der folgenden Gleichung eingestellt, so dass eine Endgrenzwertluftüberschussrate Klamb berechnet wird. Klamb = Klambn·Klambp
In diesem Fall basiert die Kennlinie von 24 auf einer Charakteristik, dass die Grenzwertluftüberschussrate (reicher Grenzwert) sich verschlechtert, weil die Luftausnutzungsrate dadurch reduziert ist, dass eine vollständige Durchdringkraft des Kraftstoffsprühstrahls relativ reduziert ist, wenn die Luftdichte zusammen mit einem Anstieg des Ansaugluftdruckes Pm höher wird.
In einem Schritt S226 wird die Ansaugluftmenge Qac für einen Zylinder gemäß dem Flussdiagramm in 10 eingelesen.
In einem Schritt S227 wird die EGR-Menge Qec pro Ansaughub für einen Zylinder gemäß dem Flussdiagramm von 21 eingelesen.
Im einem Schritt S228 wird ein maximales Volumen Qful für die Einspritzung von Kraftstoff auf der Grundlage der Ansaugluftmenge Qac, der EGR-Menge Qec pro Ansaughub für einen Zylinder und der Grenzwertluftüberschussrate Klamb unter Verwendung der folgenden Gleichung berechnet, und die Operation ist beendet. Qful = (Qac + Qec·KOR)/(Klamb·14,7),wobei KOR eine Konstante ist.
Die 25 ist ein Flussdiagramm zur Festsetzung des Volumens für die Einspritzung von Kraftstoff, und die Festsetzung wird zu einem Zeitpunkt durchgeführt, der von der Motordrehzahl abhängt. Dieses Flussdiagramm entspricht der Einspritzkraftstofffestsetzeinrichtung.
In einem Schritt S251 wird das Standardvolumen Qsoll für die Einspritzung von Kraftstoff gemäß dem Flussdiagramm von 12 und das maximale Volumen Qful für die Einspritzung von Kraftstoff gemäß dem Flussdiagramm von 22 eingelesen, und diese Werte werden miteinander verglichen.
Bei einem Resultat dieses Vergleichs, wenn Qsoll < Qful ist, wird zu einem Schritt S252 fortgeschritten, der Wert Qsoll ausgewählt und das Einspritzkraftstoffvolumen Qsol = Qsoll festgesetzt, und die Operation ist beendet.
Umgekehrt, wenn Qsoll ≥ Qful ist, geht das Verfahren über zu einem Schritt S253, und es wird Qful ausgewählt, und das Einspritzkraftstoffvolumen Qsol = Qful festgesetzt und die Operation ist beendet.
Wie oben beschrieben, wird ein kleinerer Wert für ein Endvolumen Qsol für die Einspritzung von Kraftstoff durch Vergleichen des Standardvolumens Qsoll für die Einspritzung von Kraftstoff mit dem maximalen Volumen Qful für die Einspritzung von Kraftstoff festgesetzt. Das Volumen für die Einspritzung von Kraftstoff in den Motor wird von der Kraftstoffeinspritzpumpe gemäß dem Endvolumen Qsol für die Einspritzung von Kraftstoff gesteuert.
Die 26 ist ein Flussdiagramm zur Berechnung (Einstellung) der Soll-EGR-Rate, und die Berechnung wird zu einem Zeitpunkt durchgeführt, der der Motordrehzahl entspricht bzw. von dieser abhängt. Das Flussdiagramm entspricht der Soll-EGR-Rate-Einstelleinrichtung.
In einem Schritt S261 wird der Öffnungsgrad Cl der Beschleunigungseinrichtung eingelesen.
In einem Schritt S262 wird die Motordrehzahl Ne eingelesen.
In einem Schritt S263 wird ein Festsetzwert Clegrc für den Öffnungsgrad der Beschleunigungseinrichtung mittels der Motordrehzahl Ne mit bezug auf die Kennlinie für den Festsetzungswert für den Öffnungsgrad der Beschleunigungseinrichtung festgesetzt, die in 27 gezeigt ist. Gemäß dieser Kennlinie wird der Wert Clegrc mit abnehmender Motordrehzahl ebenfalls kleiner festgesetzt.
In einem Schritt S264 wird der Öffnungsgrad Cl der Beschleunigungseinrichtung mit dem Festsetzungswert Clegrc verglichen.
Bei einem Ergebnis des Vergleichs, wenn Cl < Clegrc ist, wird in einem Schritt S265 die angepasste Soll-EGR-Rate Megr = Megrb festgesetzt, und die Operation ist beendet.
Umgekehrt wird in einem Schritt S266, wenn Cl ≥ Clgrc ist, die angepasste Soll-EGR-Rate Megr = 0 festgesetzt, und die Operation ist beendet.
Wenn die angepasste Soll-EGR-Rate Megr in der oben beschriebenen Art und Weise festgesetzt worden ist, wird die EGR-Menge mit dem EGR-Ventil gesteuert, um so die eingestellte Soll-EGR-Rate Megr zu erhalten. Bei dieser Steuerung, wenn der Öffnungsgrad Cl der Beschleunigungseinrichtung gleich oder größer als der Festsetzungswert Clegrc ist, wird die eingestellte Soll-EGR-Rate Megr auf 0 eingestellt, und die EGR wird unterbrochen.
Als nächstes wird eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert.
Die 28 zeigt ein zweites Beispiel eines Flussdiagramms für die Berechnung (Einstellung) einer Soll-EGR-Rate, und sie wird anstelle des Flussdiagramms von 26 verwendet.
In einem Schritt S281 wird das Standardvolumen Mqdrv für die Einspritzung von Kraftstoff eingelesen, welches mit der Motordrehzahl Ne und dem Öffnungsgrad Cl für die Beschleunigungseinrichtung in dem Flussdiagramm von 2 festgesetzt worden ist.
In einem Schritt S282 wird das Endvolumen Qsol für die Einspritzung von Kraftstoff gemäß dem Flussdiagramm von 25 eingelesen.
In einem Schritt S283 wird eine Einstellrate Qfh für das Volumen für die Einspritzung von Kraftstoff als ein Verhältnis zwischen dem Standardvolumen Mqdrv für die Einspritzung von Kraftstoff und dem Endvolumen Qsol für die Einspritzung von Kraftstoff berechnet. Qfh = Qsol/Mqdrv
In einem Schritt S284 wird ein Einstellkoeffizient K mit der Einstellrate Qfh für das Volumen für die Einspritzung von Kraftstoff unter Bezugnahme auf eine Kenlinie für den Einstellungskoeffizienten festgesetzt, wie sie in 29 gezeigt ist. In diesem Fall wird angenommen, dass der Einstellkoeffizient K gleich der Einstellrate Qfh für das Volumen für die Einspritzung von Kraftstoff ist.
In einem Schritt S285 wird eine angepasste Soll-EGR-Rate Megr mittels Multiplizieren des Einstellkoeffizienten K (gleich die Einstellrate Qfh für das Volumen für die Einspritzung von Kraftstoff) mit der Standard-Soll-EGR-Rate Megrb gemäß dem Flussdiagramm von 13 berechnet, was auch in der folgenden Gleichung gezeigt ist. Megr = Megrb·K
Wie oben bereits bemerkt, wird die Standard-Soll-EGR-Rate Megrb eingestellt, um gemäß der Einstellrate Qfh für das Volumen für die Einspritzung von Kraftstoff reduziert zu sein, das heißt, in Abhängigkeit von dem Grad der Begrenzung des Volumens für die Einspritzung von Kraftstoff.
Wenn die angepasste Soll-EGR-Rate Megr festgesetzt ist, wird die EGR-Menge mittels des EGR-Ventils gesteuert, um so die Soll-EGR-Rate Megr zu erhalten.
Die 30 zeigt ein drittes Beispiel für ein Flussdiagramm zur Berechnung (Einstellung) einer Soll-EGR-Rate und dieses wird anstelle des Flussdiagramms von 26 verwendet.
Die Schritte S301 und S303 sind gleich mit den Schritten S281 bis S283, die die Einstellrate Qfh = Qsol/Mqdrv für das Volumen für die Einspritzung von Kraftstoff als ein Verhältnis zwischen dem Standardvolumen Mqdrv für die Einspritzung von Kraftstoff und dem Endvolumen Qsol für die Einspritzung von Kraftstoff berechnen.
In einem Schritt S304 wird der Öffnungsgrad Cl für die Beschleunigungseinrichtung eingelesen.
In einem Schritt S305 wird der Einstellkoeffizient K mit der Einstellrate Qfh für das Volumen für die Einspritzung von Kraftstoff und dem Öffnungsgrad Cl für die Beschleunigungseinrichtung unter Bezugnahme auf die Kennlinie für den Einstellungskoeffizienten festgesetzt, wie sie in der 31 gezeigt ist.
In diesem Fall wird der Einstellungskoeffizient K auf einen kleinen Wen festgesetzt, um so eingestellt zu sein, dass er die Soll-EGR-Rate zusammen mit einem Anstieg des Öffnungsgrades Cl der Beschleunigungseinrichtung reduziert.
In einem Schritt S306 wird eine angepasste Soll-EGR-Rate Megr = Megrb·K mittels Multiplizieren des Einstellungskoeffizienten K mit der Standard-Soll-EGR-Rate Megrb berechnet.
Die 32 zeigt ein viertes Beispiel eines Flussdiagramms für die Berechnung (Einstellung) einer Soll-EGR-Rate und dieses wird anstelle des Flussdiagramms von 26 verwendet.
Die Schritte S321 bis S323 sind gleich mit den Schritten S281 bis S283, die die Einstellrate Qfh = Qsol/Mqdrv für das Volumen für die Einspritzung von Kraftstoff als ein Verhältnis zwischen dem Standardvolumen Mqdrv für die Einspritzung von Kraftstoff und dem Endvolumen Qsol für die Einspritzung von Kraftstoff berechnen.
In einem Schritt S324 wird der Öffnungsgrad Cl der Beschleunigungseinrichtung eingelesen.
In einem Schritt S325 wird eine Beschleunigung Acc als ein Änderungswert des Öffnungsgrads der Beschleunigungseinrichtung berechnet, wobei von dem jetzigen Öffnungsgrad der Öffnungsgrad der Beschleunigungseinrichtung L-mal vor dem jetzigen Öffnungsgrad der Beschleunigungseinrichtung gemäß der folgenden Gleichung substrahiert wird. Acc = Cl – Cln–L,wobei L eine Konstante ist.
In einem Schritt S326 wird der Einstellungskoeffizient K festgesetzt, mittels der Einstellrate Qfh für das Volumen für die Einspritzung von Kraftstoff und der Beschleunigung Acc unter Bezugnahme auf eine Kennlinie für den Einstellungskoeffizienten, wie sie auch in der 33 gezeigt ist.
In diesem Fall wird der Einstellungskoeffizient K auf einen kleinen Wert festgesetzt, um so eingestellt zu sein, dass die Soll-EGR-Rate bei einem Anstieg der Beschleunigung Acc reduziert wird.
In einem Schritt S327 wird eine angepasste Soll-EGR-Rate Megr = Megrb·K durch Multiplizieren des Einstellkoeffizienten K mit der Standard Soll-EGR-Rate Megrb berechnet.
Die 34 zeigt ein fünftes Beispiel eines Flussdiagramms für die Berechnung (Einstellung) einer Soll-EGR-Rate und dieses wird anstelle des Flussdiagramms von 26 angewandt.
Dieses Flussdiagramm entspricht im wesentlichen dem Flussdiagramm, das in der 32 gezeigt ist, und es sind lediglich die Schritte S344 und S345 für die Erfassung der Beschleunigung Acc unterschiedlich.
In einem Schritt S344 wird eine Fahrzeuggeschwindigkeit Vsp eingelesen, die auf der Grundlage eines Signals von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor erfasst worden ist.
In einem Schritt S345 wird die Beschleunigung Acc als ein Änderungswert der Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet, wobei von der jetzigen Fahrzeuggeschwindigkeit die Fahrzeuggeschwindigkeit L-mal vor der jetzigen Fahrzeuggeschwindigkeit gemäß der folgenden Gleichung subtrahiert wird. Acc = Vsp – Vspn–L, worin L eine Konstante ist.
Demgemäss kann in dem Fall der Erfassung der Beschleunigung durch den Änderungswert der Fahrzeuggeschwindigkeit der gleiche Effekt erzielt werden.
Als nächstes wird eine Ausführungsform einer Abschätzeinrichtung für die Abschätzung des Druckes in den Ansaug- und Auspuffsystemen für eine Brennkraftmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert.
In der 38, die eine Hauptstruktur der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, beaufschlagt einen Vorverdichter bzw. Kompressor 61 die Luft mit Druck und führt damit eine Vorverdichtung durch, wobei die Luft mit einem Luftfilter 62 von Staub gereinigt und in einen Ansaugkanal 63 mittels eines Ansaugluftkompressors 61A eingesaugt wird, und anschließend wird die Luft einem Ansaugkrümmer 64 eingegeben, der stromabwärts des Ansaugkanals 63 angeordnet ist.
Währenddessen wird einer Kraftstoffeinspritzdüse 66, die an einer Verbrennungskammer in einem Motor (einem Dieselmotor) 65 befestigt ist, Kraftstoff in einem druckbeaufschlagten Zustand mittels der Kraftstoffeinspritzpumpe 51 zugeführt und auf jeden Zylinder verteilt. Der Kraftstoff wird von der Kraftstoffeinspritzdüse 66 in Richtung auf die Brennkammer eingesprüht und der eingesprühte Kraftstoff wird bei einem Endzeitpunkt eines Kompressionshubes gezündet und verbrannt. Des Weiteren ist ein EGR-Kanal 70, der das EGR-Steuerventil 52 aufweist, so angeschlossen, dass er einen Aus puff 68, mit dem Ansaugkrümmer 64 verbindet, wobei ein Drosselventil 91 stromaufwärts des Ansaugluftkompressors 61A in dem Ansaugkanal 63 angeordnet ist, um den differenziellen Druck zwischen einem Abgasluftdruck und einem Ansaugluftdruck durch Drosseleinstellungen der Ansaugluft zur Zeit einer EGR-Steuerung zu vergrößern, um so eine EGR einfacher auszuführen. Demgemäss wird die EGR-Steuerung in einer derartigen Weise durchgeführt, dass das Drosselventil 91 hauptsächlich zur Zeit des Leerlaufs oder der Niedriglast gedrosselt wird, um eine Verbesserung der Abgasluft und einer Reduzierung der Laufstärke zu erzielen und um zum gleichen Zeitpunkt den Öffnungsgrad des EGR-Steuerventils 52 zu steuern. Konkret ausgedrückt heißt das, dass zum selben Zeitpunkt, zu dem das Drosselventil 91 durch Anlegen eines negativen Druckes mittels einer Vakuumpumpe 71 an eine Diaphragmavorrichtung 93 mittels eines Elektromagnetventils 92 gedrosselt bzw. betätigt wird, ein den negativen Druck steuerndes Elektromagnetventil 72 ein Ausgleichsverhältnis in Richtung eines Atmosphärendrucks steuert, so dass ein in die Druckkammer des EGR-Steuerventils 52 angelegter Druck gesteuert wird, wobei eine EGR-Rate aufgrund der Steuerung des Öffnungsgrades gesteuert wird. Die Steuerung dieser EGR-Rate sowie die Kraftstoffeinspritzung werden mittels der Steuereinheit 53 durchgeführt.
Das EGR-Steuerventil 52 ist mit einem Hubsensor 94 für die Erfassung der Hubgröße eines Ventilkörpers versehen.
Nachdem eine Abgasturbine 61B des Vorverdichters 61 über den Auspuff 68 in Rotation versetzt worden ist, werden Partikel (kleine Abgasteilchen), die nach der Verbrennung in einer Abgasluft enthalten sind, in einem Filter 74 gesammelt. Dann wird die Abgasluft über einen Schalldämpfer 75, der die Lautstärke vermindert, in die Atmosphäre abgegeben.
In dem Ansaugkanal 63, der in dem Vorverdichter 61 oberhalb des Ansaugluftkompressors 61A angeordnet ist, ist ein Luftflussmesser 76 zur Erfassung der Ansaugluftmenge vorhanden, und es sind des weiteren ein Geschwindigkeitssensor 77 für die Erfassung der Motordrehzahl Ne, ein Hebelöffnungsgradsensor 78b für die Erfassung des Öffnungsgrades eines Steuerhebels (Öffnungsgrad der Beschleunigungseinrichtung) in der Kraftstoffeinspritzpumpe 51, ein Wassertemperatursensor 79 für die Erfassung einer Wassertemperatur und ähnliches angeordnet. Eine der Ansaugluftmenge eines Zylinders entsprechende, maximal zulässige Einspritzmenge von Kraftstoff wird durch Erfassung eines Druckes in dem Ansaugsystem und eines Druckes in dem Auspuffsystem auf der Grundlage der oben erfassten Werte in einer weiter unten erläuterten Weise festgesetzt.
Es werden nun verschiedene Arten des Betriebs durch die Steuereinheit 53 im Folgenden beschrieben.
Das Flussdiagramm zur Berechnung der Ansaugluftmenge Qas0 ist in der 11 gezeigt Des weiteren ist das Flussdiagramm zur Berechnung der Ansaugluftmenge, die pro Ansaughub in den Zylindern eingesogen wird, in der 10 gezeigt.
Die 39 ist ein Flussdiagramm zur Durchführung eines Verzögerungszyklus (eine Todzeitoperation) nach dem Einsaugvorgang in den Zylinder unter Zuführung in den Zylinder, aber vor dem Ausstoßen, in welchem die Todzeitoperation für einen vorbestimmten Zyklus für jede Ansaugluftmenge Qac für den Zylinder, des tatsächlichen Einspritzzeitpunktes Itist, des Endvolumens Qsol für die Einspritzung von Kraftstoff und für eine Ansauglufttemperatur Tn durchgeführt wird. Dies wird zu dem Zweck des Erhaltens von Daten vor dem Einsaugen in den Zylinder durchgeführt, was eine Grundlage für den zu bestimmenden Abgasdruck ist.
Die 40 ist ein Flussdiagramm zur Berechnung des Abgasluftdruckes unter Verwendung der entsprechenden Werte, die in der oben beschriebenen Weise festgestellt worden sind.
In einem Schritt S401 wird eine Standardabgaslufttemperatur Texhi von dem Volumen Qsold für den Einspritzkraftstoffzyklusbetriebswert ausgesucht, was in 39 unter Verwendung einer in 41 gezeigten Kennlinie durchgeführt wird. In diesem Fall hat die Standardabgaslufttemperatur Texhi eine derartige Charakteristik, dass sie proportional ansteigt, da ein Verbrennungsheizwert zusammen mit dem Anstieg des Volumens für die Einspritzung von Kraftstoff ansteigt.
In einem Schritt S402 wird ein Abgaslufttemperatureinstellkoeffizient Ktmpn aufgrund der Ansauglufttemperatur mit einem Ansauglufttemperaturbetriebswert Tne eines Zyklus unter Verwendung einer in 42 gezeigten Kennlinie ausgesucht. In diesem Fall weist der Lufttemperatureinstellkoeffizient Ktmpn eine derartige Charakteristik auf, dass er zusammen mit dem Anstieg der Ansauglufttemperatur ansteigt, da die Temperatur in der Abgasluft hoch ist, wenn die Temperatur in der Ansaugluft hoch ist.
In einem Schritt S403 wird aufgrund des Abgasluftdruckes ein Abgaslufttemperatureinstellkoeffizient Ktmpp mittels des Abgasluftdruckes Pexhn-1 ausgesucht, der unter der Verwendung der in der 43 gezeigten Kennlinie in einer vorangegangenen Zeit berechnet wurde Der Abgaslufttemperatureinstellkoeffizient Ktmpp hat eine geeignete Charakteristik dafür, dass die Temperatur in der Abgasluft mit dem Anstieg des Abgasluftdruckes ansteigt.
In einem Schritt S404 wird aufgrund des Einspritzzeitpunktes ein Abgaslufttemperatureinstellkoeffizient Ktmpi mittels eines tatsächlichen Einspritzzeitpunktzyklusbetriebswertes Itistd unter der Verwendung der in 44 gezeigten Kennlinie berechnet. Der Abgaslufttemperatureinstellkoeffizient Ktmpi hat eine geeignete Charakteristik derart, dass die Temperatur mit einer Verzögerung des Einspritzzeitpunktes ansteigt, da die Verzögerung bei der Verbrennung beendet worden ist.
In einem Schritt S405 wird eine Abgaslufttemperatur Texhc von dem Zylinder durch Einstellen der Standardabgaslufttemperatur Texhi berechnet, die im Schritt S401 unter der Verwendung der entsprechenden Abgaslufttemperatureinstellkoeffizienten Ktmpn, Ktmpp und Ktmpi festgestellt wurde, die in den entsprechenden Schritten S402, S403 und S404 gemäß der folgenden Gleichung festgestellt wurden. Texhc = Texhi·Ktmpn·Ktmpp·Ktmpi.
In einem Schritt S406 wird eine Abgaslufttemperatur Texh unter Durchführung einer Anfangsverzögerungsoperation festgestellt, wie sie in der folgenden Gleichung mit Bezug auf die Abgaslufttemperatur Texhc von dem Zylinder gezeigt ist. Texh = Texhn–1·(1 – KO) + Texhc·KO,wobei KO eine Konstante ist.
In einem Schritt S407 wird ein Abgasluftdruckstandardwert Pexhb unter der Verwendung einer Abgasluftmenge Qexh pro Zylinder, der Motordrehzahl Ne, der Abgaslufttemperatur Texh und der Konstanten KPEXH und OPEXH (welcher ein Wert ist, der einem standardatmosphären Druck entspricht) gemäß der folgenden Gleichung berechnet. Pexhb = (Qexh·Ne/KC)2·Texh·KPEXH + OPEXH.
In einem Schritt S408 wird ein Abgasluftdruck Pexh mittels Ausführen einer Anfangsverzögerungsoperation festgestellt, wie sie in der folgenden Gleichung mit Bezug auf den Abgasluftdruckstandardwert Pexhb gezeigt ist. Pexh = Pexhn–1·(1 – KP) + Pexhb·KP,wobei KP eine Konstante ist.
Als nächstes wird ein zweites Beispiel erläutert. In diesem Beispiel ist ein Wirbelsteuerventil 81, welches einen Einlasswirbel bei einem Betrieb mit niedriger Geschwindigkeit verstärkt, um die Verbrennungscharakteristik zu verbessern, in einem Ansaugöffnungsabschnitt eines jeden Zylinders des Ansaugkrümmers 4 angeordnet, wie es auch in der 45 gezeigt ist. Der Öffnungsgrad des Wirbelsteuerventils 81 kann mittels der Steuereinheit 53 gemäß den Betriebszuständen des Motors gesteuert werden. In dem vorliegenden Beispiel wird die Abschätzung mittels Einstellen des Abgasluftdruckes gemäß des Öffnungsgrades des Wirbelsteuerventils 81 durchgeführt.
Die 46 ist ein Flussdiagramm zur Ausführung eines Verzögerungszyklus (Todzeitoperation) in einer ähnlichen Weise, wie bei der 39 und die Todzeitoperation für einen vorbestimmten Zyklus wird bezüglich jeder Ansaugluftmenge Qac für einen Zylinder, einem Öffnungsgrad Rascv des Wirbelsteuerventils, des Volumens Qsold für die Einspritzung von Kraftstoff und der Ansauglufttemperaturbetriebswert Tne eines Zyklus durchgeführt.
Die 47 ist ein Flussdiagramm zur Berechnung des Abgasluftdruckes.
Die Schritte S471 bis S473 sind gleich mit den Schritten S401 bis S403, die oben beschrieben wurden, so dass deren Erläuterung weggelassen wird.
In einem Schritt S474 wird aufgrund des Öffnungsgrades des Wirbelsteuerventils ein Abgaslufttemperatureinstellkoeffizient Ktmpsc mittels eines Wirbelsteuerventilöffnungsgradzyklusbetriebswertes Rascvd der 46 und der Motordrehzahl Ne gemäß der in der 48 gezeigten Kennlinie ausgesucht. In diesem Fall, wird, wenn das Wirbelsteuerventil 81 vollständig geöffnet ist (was im wesentlichen demjenigen Fall entspricht, bei dem kein Wirbelsteuerventil vorhanden ist), der Abgaslufttemperatureinstellkoeffizient Ktmpsc gleich 1 und ist konstant (wobei die Einstellung nicht wesentlich durchgeführt wird). Wenn der Öffnungsgrad des Wirbelsteuerventils 81 klein ist, bei einer niedrigen Drehzahl des Motors, kann eine geeignete Wirbelstärke erzielt werden und die Brennbarkeit kann verbessert werden, so dass die Abgaslufttemperatur abgesenkt wird. Allerdings wird bei einem Zustand hoher Motordrehzahl aufgrund einer exzessiv großen Wirbelstärke die Brennbarkeit schlechter und die Ansaugluftmenge für den Zylinder ist aufgrund der Drosseloperation reduziert, so dass die Abgaslufttemperatur angehoben ist. Demgemäss wird der Abgaslufttemperatureinstellkoeffizient Ktmpsc so eingestellt, dass er mit den oben angegebenen Charakteristiken übereinstimmt.
In einem Schritt S475 wird die Abgaslufttemperatur Texhc des Zylinders mittels Einstellens der Standardabgaslufttemperatur Texhi unter der Verwendung der entsprechenden Abgaslufttemperatureinstellkoeffizienten Ktmpn, Ktmpp und Ktmpsc berechnet, die entsprechend in den Schritten S472, S473 und S474 gemäß der folgenden Gleichung festgestellt wurden. Texhc = Texhi·Ktmpn·Ktmpp·Ktmpsc
Die Schritte S476 bis S478 sind gleich mit den Schritten S406 bis S408 von der 40. In dem Schritt S476 wird eine Anfangsverzögerungsoperation, an der Abgaslufttemperatur Texhi des Zylinders durchgeführt, um die Abgaslufttemperatur Texh festzustellen, und in dem Schritt S477 wird der Abgasdruckstandardwert Pexhb gemäß der beschriebenen Gleichung berechnet und in dem Schritt S478 wird eine Anfangsverzögerungsoperation an dem Abgasdruckstandardwert Pexhb durchgeführt, um so den Abgasdruck Pexh festzustellen.
Obwohl in der oben beschriebenen Ausführungsform der Abgaslufttemperatureinstellkoeffizient Ktmpsc festgesetzt wird, mittels Aussuchen aus einem dreidimensionalen Kennfeld unter Verwendung des Öffnungsgrades des Wirbelsteuerventils und der Motordrehzahl, kann der Abgaslufttemperatureinstellkoeffizient Ktmpsc derart festgesetzt werden, dass ein Verhältnis der Ansaugluftmenge Qac bezüglich dem Öffnungsgrad des Wirbelsteuerventils, das heißt, ein der Wirbelfließgeschwindigkeit entsprechender Wert Vsc wird mittels der Ansaugluftmenge Qac für den Zylinder, der Motordrehzahl Ne und des Öffnungsgrades des Wirbelsteuerventils Rascv berechnet, und dem Abgaslufttemperatureinstellkoeffizient Ktmpsc festgesetzt wird, damit er dem der Wirbelfließgeschwindigkeit entsprechenden Wert Vsc entspricht.
Das folgende betrifft eine Ausführungsform, die oben beschrieben wurde.
Die 49 ist ein Flussdiagramm zur Ausführung eines Verzögerungszyklusses (Todzeitoperation) in einer ähnlichen Weise, wie bei den oben beschriebenen Ausführungsformen, und die Todzeitoperation für einen vorbestimmten Zyklus wird bezüglich einer jeden Ansaugluftmenge Qac für einen Zylinder, der Wirbelfließgeschwindigkeit Vsc, dem Volumen Qsold für die Einspritzung von Kraftstoff und der Ansauglufttemperaturzyklusbetriebswert Tne durchgeführt.
In diesem Fall wird die Wirbelfließgeschwindigkeit Vsc mittels Dividieren der Ansaugluftmenge Qac·Ne in dem Zylinderabschnitt, wie in der beschriebenen Gleichung gezeigt, durch den Öffnungsgrad Rascv des Wirbelsteuerventils festgestellt.
Die 50 ist ein Flussdiagramm zur Berechnung des Abgasluftdruckes.
Die Schritte S501 bis S503 sind gleich mit den Schritten S401 bis S403, so dass deren Beschreibung weggelassen wird.
In einem Schritt S504 wird aufgrund des Öffnungsgrades des Wirbelsteuerventils ein Abgaslufttemperatureinstellkoeffizient Ktmpsc unter der Verwendung des der Wirbelfließgeschwindigkeit von 49 entsprechenden Zyklusbetriebswertes Vsc ausgesucht, und zwar gemäß einer in 51 gezeigten Kennlinie. In diesem Fall wird der Abgaslufttemperatureinstellkoeffizient Ktmpsc festgesetzt, um die Charakteristik derart zu erfüllen, dass, wenn der der Wirbelfließgeschwindigkeit entsprechende Wert Vsc ein gewisser Wert ist, der Verbrennungszustand am besten und die Abgaslufttemperatur gesenkt ist, so dass die Abgaslufttemperatur mit einer Änderung des Wertes Vsc in beide Richtungen ansteigt.
In einem Schritt S505 wird eine Abgaslufttemperatur Texhc des Zylinders durch Einstellen der Standardabgaslufttemperatur Texhi unter jeweiliger Verwendung der Abgaslufttemperatureinstellkoeffizienten Ktmpn, Ktmpp und Ktmpsc berechnet, die in den Schritten S502, S503 und S504 gemäß der beschriebenen Gleichung festgestellt wurden.
Die Schritte S506 bis S508 sind gleich mit den Schritten S406 bis S408 von der 40. In dem Schritt S506 wird eine Anfangsverzögerungsoperation an der Abgaslufttemperatur Texhc des Zylinders durchgeführt, um so die Abgaslufttemperatur Texh festzustellen, in dem schritt S507 wird der Abgasdruckstandardwert Pexhb gemäß der beschriebenen Gleichung berechnet und in dem Schritt S508 wird eine Anfangsverzögerungsoperation an dem Abgasdruckstandardwert Pexhb durchgeführt, um so den Abgasdruck Pexh festzustellen.
Als nächstes wird eine Ausführungsform zur Abschätzung des Ansaugluftdruckes gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Die 52 ist ein Flussdiagramm zur Berechnung des Ansaugluftdruckes.
In einem Schritt S521 wird ein dem Liefergrad entsprechender Standardwert Kinb aus einer in der 53 gezeigten Kennlinie unter Verwendung der Ansaugluftmenge Qac für den Zylinder und der Motordrehzahl Ne ausgesucht.
In einem Schritt S522 wird ein dem Liefergrad entsprechender Wert Kin unter Verwendung einer Ansauglufttemperatur Tint gemäß einer beschriebenen Gleichung (Kin = Kinb ·TA/Tint) berechnet.
In einem Schritt S523 wird der Ansaugdruck Pm gemäß einer beschriebenen Gleichung (PM = Qac/Kin·TA·Ra/VCYL) unter Verwendung der Ansaugluftmenge Qac und des dem Liefergrad entsprechenden Wertes Kin als Variable berechnet, und die Operation ist beendet. In diesem Fall bedeuten die Konstanten TA, RA und VCYL in diesem Flussdiagramm eine Standardtemperatur, eine Luftgaskonstante sowie ein Zylindervolumen.
Das Standardvolumen Qsoll für die Einspritzung von Kraftstoff wird unter Verwendung des in 2 gezeigten Flussdiagramms berechnet.
Die 54 ist ein Flussdiagramm zur Berechnung eines maximalen Volumens Qful für die Einspritzung von Kraftstoff, und der Betrieb wird zu einem Zeitpunkt, der der Drehzahl entspricht bzw. von dieser abhängt durchgeführt.
In einem Schritt S541 wird die Motordrehzahl Ne eingelesen und in einem Schritt S542 wird der der Grenzwertluftüberschussrate entsprechender Wert Klamb aus einer Kennlinie ausgesucht, in welcher ein dem Rauchgrenzwert entsprechender Wert, wie in der 55 gezeigt, mittels der Motordrehzahl Ne festgesetzt wird.
In einem Schritt S543 wird die Ansaugluftmenge Qac für einen Zylinder eingelesen, in einem Schritt S544 wird das maximale Volumen Qful für die Einspritzung von Kraftstoff gemäß der beschriebenen Gleichung (Qful = Qac/Klamb/14.7) berechnet, und der Betrieb ist beendet.
Das Volumen für die Einspritzung von Kraftstoff wird endgültig gemäß dem Flussdiagramm von 25, das oben genannt wurde, festgesetzt.
Die EGR-Steuerung unter Verwendung des Abgasluftdruckes und des Ansaugluftdruckes, die gemäß der vorliegenden Erfindung abgeschätzt wurden, wird in einer ähnlichen Weise durchgeführt, wie sie oben beschrieben wurde. Demgemäss wird die angepasste Soll-EGR-Rate Megr gemäß dem in 13 gezeigten Flussdiagramm berechnet, und die vollständige Verbrennung innerhalb des Motors wird mittels dem in den in der 16 gezeigten Flussdiagramm festgestellt.
Wie oben erläutert, kann gemäß der vorliegenden Erfindung eine Abschätzung des Druckes, die kostengünstig ist und die Haltbarkeit sicherstellt sowie ein gutes Antwortverhalten auf die Übergangsvorgänge aufweist, durchgeführt werden, mittels einer Berechnung eines Abgasluftdruckes und eines Ansaugluftdruckes unter Verwendung von Signalen eines Luftflusssensors und ähnlichen Sensoren. Des weiteren ist die Genauigkeit für die Abschätzung sowie auch die Genauigkeit für die Steuerung verbessert, so dass eine EGR-Steuerung durch Einstellen des Abgasluftdruckes mittels eines Einspritzzeitpunktes, eines Zündzeitpunktes, eines Öffnungsgrades eines Wirbelsteuerventils und eines Verhältnisses einer Ansaugfließgeschwindigkeit mit einem Öffnungsbereich verbessert ist.

Claims

Brennkraftmaschine (65) mit einer Einrichtung zur Erfassung einer Temperatur (Tn, Tint) einer in die Brennkraftmaschine (65) eingesaugten Luft; einer Einrichtung zur Erfassung eines Volumens (Qas0) eines Ansaugluftflusses; einer Einrichtung zur Erfassung einer Motordrehzahl (Ne), und einer Abschätzungsvorrichtung zur Abschätzung eines Druckes, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschätzungsvorrichtung angepasst ist zur Abschätzung zumindest eines Druckes (Pexh) in einem Auspuffsystem und eines Druckes (Pm) in einem Ansaugsystem einer Brennkraftmaschine (65), wobei der zumindest eine Druck (Pexh) im Auspuffsystem und der zumindest eine Druck (Pm) im Ansaugsystem auf der Grundlage der Ansauglufttemperatur (Tn, Tint), des Volumens (Qas0) des Ansaugluftflusses und der Motordrehzahl (Ne) abschätzbar ist.
Brennkraftmaschine (65) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Erfassungseinrichtung zur Erfassung eines Volumens einer Kraftstoffeinspritzmenge (Qsoll), die der Brennkraftmaschine (65) eingegeben wird, und eine Erfassungseinrichtung zur Erfassung eines Einspritzzeitpunktes (Mit, Itsol, Itist) des Kraftstoffs, wobei der Druck (Pexh) im Auspuffsystem auf der Grundlage des Volumens der Kraftstoffeinspritzmenge (Qsoll), der Ansauglufttemperatur (Tn, Tint), des Ansaugluftflusses und der Motordrehzahl (Ne) abschätzbar ist.
Brennkraftmaschine (65) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Standardabgaslufttemperatur (Texhi) auf der Grundlage des Volumens der Kraftstoffeinspritzmenge (Qsoll) berechenbar ist, eine Temperatur (Texh) in der aus dem Zylinder abgelassenen Abgasluft durch Einstellen der Standardabgaslufttemperatur (Texhi) mit der Temperatur (Tn, Tint) in der Ansaugluft, einem vorangegangenen abgeschätzten Druck (Pexh_n–1) im Auspuffsystem und dem Kraftstoffeinspritzzeitpunkt (Mit, Itsol, Itist) berechenbar ist, und der Druck (Pexh) im Auspuffsystem auf der Grundlage eines Volumens (Qexh) eines Abgasluftflusses abschätzbar ist, welches durch das Volumen (Qas0) des Ansaugluftflusses, der Motordrehzahl (Ne) und der Temperatur (Texh) in der aus den Zylinder ausgegebenen Abgasluft bestimmt wird.
Brennkraftmaschine (65) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Erfassungseinrichtung zur Erfassung eines Volumens einer Einspritzmenge (Qsoll), die der Brennkraftmaschine (65) eingegeben wird, und eine Erfassungseinrichtung zur Erfassung eines gesteuerten Wirbelzustands mittels eines Wirbelsteuerventils (81), das im Auspuffsystem der Brennkraftmaschine (65) angeordnet ist, wobei der Druck (Pexh) im Auspuffsystem auf der Grundlage des Volumens der Kraftstoffeinspritzmenge (Qsoll), der An sauglufttemperatur (Tn, Tint), des Wirbelzustands, des Ansaugluftflusses und der Motordrehzahl (Ne) abschätzbar ist.
Brennkraftmaschine (65) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Standardabgaslufttemperatur (Texhi) auf der Grundlage des Volumens (Qsoll) der Kraftstoffeinspritzmenge berechenbar ist, eine Temperatur (Texh) in der aus dem Zylinder abgelassenen Abgasluft durch Einstellen der Standardabgaslufttemperatur (Texhi) mit der Temperatur (Tn, Tint) in der Ansaugluft, einem vorangegangenen abgeschätzten Druck (Pexh_n–1) im Auspuffsystem und dem gesteuerten Wirbelzustand berechenbar ist, und der Druck (Pexh) im Auspuffsystem auf der Grundlage eines Abgasluftvolumens (Qexh) abschätzbar ist, welches durch das Volumen (Qas0) des Ansaugluftflusses, der Motordrehzahl (Ne) und der Temperatur (Texh) in der aus dem Zylinder ausgegebenen Abgasluft bestimmt wird.
Brennkraftmaschine (65) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Standardabgaslufttemperatur unter Verwendung des gesteuerten Wirbelzustands mittels eines Einstellungskoeffizienten einstellbar ist, der von einem Öffnungsgrad (Rascv) des Wirbelsteuerventils (81) sowie der Motordrehzahl (Ne) festgesetzt wird.
Brennkraftmaschine (65) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Standardabgaslufttemperatur unter Verwendung des gesteuerten Wirbelzustands mittels eines Einstellungskoeffizienten einstellbar ist, der auf der Grundlage eines der Wirbelfließgeschwindigkeit entsprechenden Wertes (Vsc) festgesetzt wird, wobei den Wirbelfließgeschwindigkeit entsprechende Wert (Vsc) berechnet wird mittels des Volumens (Qas0) des Ansaugluftflusses, eines Öffnungsgrades (Rascv) des Wirbelsteuerventils (81) und der Motorsteuerdrehzahl (Ne).
Brennkraftmaschine (65) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ansaugluftflussvolumen pro Zylinder (Qac) auf der Grundlage des Volumens des Ansaugluftflusses (Qas0) und der Motordrehzahl (Ne) berechenbar ist, ein einem Liefergrad entsprechenden Standardwert (Kinb) auf der Grundlage des Ansaugluftflussvolumens pro Zylinder (Qac) und der Motordrehzahl (Ne) berechenbar ist, ein dem Liefergrad entsprechenden Wert (Kin) berechenbar ist durch Einstellen des dem Standardliefergrad entsprechenden Wertes (Kinb) mit der Ansauglufttemperatur (Tn, Tint), und der Druck (Pm) im Ansaugsystem auf der Grundlage des Ansaugluftflussvolumens pro Zylinder (Qac) und des dem Liefergrad entsprechenden Wertes (Kin) unter Verwendung der folgenden Gleichung abschätzbar ist: Pm = Qac/Kin·TA·RA·VCYLwobei Pm ein Druck in dem Ansaugsystem bedeutet, Qac ein Ansaugluftflussvolumen pro Zylinder bedeutet, Kin einem Liefergrad entsprechender Wert bedeutet, TA eine Temperatur in einem Standardzustand bedeutet, RA eine Konstante von Luft und Gas bedeutet und VCYL ein Zylindervolumen bedeutet.
Brennkraftmaschine (65) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine (65) ein Dieselmotor ist.