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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Steuersystem für einen
Verbrennungsmotor.
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HINTERGRRUND DER ERFINDUNG
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Wie
in der
japanischen Patentschrift
Nr. 2600492 dargestellt, welche der
USP-5473 887 entspricht, ist es allgemein
bekannt, dass eine Abgasreinigungsvorrichtung Stickstoffoxide (NOx)
absorbiert bzw. aufnimmt, wenn ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis
eines Abgases ”mager” ist, und NOx reduziert,
wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis bzw. Luft-Kraftstoff-Gemisch ”fett” ist.
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Als
ein Verfahren zum Erstellen einer fetten Luft-Kraftstoff-Mischung
ist eine fette Verbrennung bekannt, in welcher ein fettes Gas in
einem Verbrennungsmotorenzylinder erzeugt wird. Wenn die fette Verbrennung
durchgeführt wird, werden ein Zündzeitpunkt, ein
Einspritzdruck, eine Vorzündmenge und dergleichen im Vergleich
zu jenen in einer mageren Verbrennung unterschiedlich gesteuert,
um Emissionen zu reduzieren.
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Damit
ein Fahrer und/oder Fahrgast kein unangenehmes Gefühl zwischen
der mageren und der fetten Verbrennung hat, werden Verbrennungsgeräusche
so eingestellt, dass sie sich dazwischen sensorisch gleich anhören.
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Während
einer Übergangsphase von der mageren zur fetten Verbrennung
ist es jedoch schwierig, das Verbrennungsgeräusch konstant
zu halten, da sich die Sauerstoffkonzentration (O2-Konzentration)
in einem Zylinder und die anderen Verbrennungsvor aussetzungen bzw.
Verbrennungszustände sukzessive verändern, was
dem Fahrer bzw. dem Fahrgast unangenehm sein könnte.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung wurde mit Hinblick auf die obenstehenden Probleme
gemacht, wobei es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein
Verbrennungsmotorsteuersystem vorzusehen, welches ermöglicht,
ein unangenehmes Gefühl eines Fahrzeuginsassen, das durch
das Verbrennungsgeräusch auch während der Übergangsphase
des Luft-Kraftstoff-Gemisches verursacht wird, zu reduzieren.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung umfasst ein Verbrennungsmotorsteuersystem
eine Konzentrationsberechnungseinrichtung, welche eine Sauerstoffkonzentration
im Zylinder berechnet. Weiter umfasst das Verbrennungsmotorsteuersystem
eine Speichereinrichtung, welche einen ersten Wert und einen zweiten
Wert von zumindest einem Parameter bzw. einer Kenngröße
eines Soll-Zündzeitpunkts, eines Soll-Einspritzdrucks, und/oder
einer Soll-Voreinspritzmenge speichert. Der erste Wert wird in einem
Fall eingestellt, in dem die Sauerstoffkonzentration im Zylinder
eine erste Sauerstoffkonzentration ist. Der zweite Wert wird in
einem Fall eingestellt, in dem die Sauerstoffkonzentration im Zylinder
eine zweite Sauerstoffkonzentration ist, welche höher als
die erste Sauerstoffkonzentration ist.
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Das
System umfasst weiter eine Parameterwerteinstelleinrichtung, welche
einen Wert des Parameters auf solch eine Weise einstellt, dass er
mit der Sauerstoffkonzentration im Zylinder während einer Übergangsphase
des Luft-Kraftstoff-Gemisches bzw. -Verhältnisses korreliert.
Der Wert des Parameters wird durch eine Interpolation bzw. Hochrechnung
basierend auf dem ersten und dem zweiten Wert des Parameters und
der Sauerstoffkonzentration im Zylinder erhalten.
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Das
heißt, der Parameterwert kann gemäß der
Sauerstoffkonzentration im Zylinder zu dieser Zeit eingestellt werden.
Selbst während einer Übergangsphase des Luft-Kraftstoff-Gemisches
kann der Parameter angemessen bzw. geeignet gemäß der
Sauer stoffkonzentration im Zylinder zu dem Zeitpunkt eingestellt
werden. Als Ergebnis kann das Verbrennungsgeräusch während
der Übergangsphase des Luft-Kraftstoff-Gemisches geeignet
gesteuert werden, so dass der Fahrgast sich nicht unangenehm fühlt.
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KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Andere
Aufgagen, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden anhand der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme der beigefügten
Figuren, in welchen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet
sind, deutlicher ersichtlich. In den Figuren zeigt:
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1 ein
Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines Verbrennungsmotorsteuersystems
darstellt;
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2 ein
Flussdiagramm, das einen Prozessablauf darstellt, welchen das Verbrennungsmotorsteuersystem
ausführt;
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3 ein
Flussdiagramm, das einen Prozessablauf einer Sauerstoffkonzentrationsberechnung
im Zylinder darstellt;
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4 ein
Flussdiagramm, das einen Prozessablauf einer Gasdurchflussratenberechnung
im Zylinder darstellt;
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5 ein
Flussdiagramm, das einen Prozessablauf einer Krümmer-Ansaugluft-Durchflussratenberechnung
im Zylinder darstellt;
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6 ein
Flussdiagramm, das einen Prozessablauf einer Krümmer-AGR-Gasdurchflussratenberechnung
darstellt;
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7 ein
Flussdiagramm, das einen Prozessablauf einer Sauerstoffkonzentrationsberechnung
im Zylinder im Detail darstellt;
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8A einen
Graphen, der eine Veränderung einer Sauerstoffkonzentration
im Zylinder während einer Übergangsphase von einer
mageren Verbrennung zu einer fetten Verbrennung darstellt;
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8B einen
Graphen, der eine Veränderung eines Sauerstoffverhältnisses
im Zylinder darstellt;
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8C einen
Graphen, der Veränderungen eines Soll-Zündzeitpunkts,
eines Soll-Einspritzdrucks, und einer Soll-Voreinspritzmenge während
der Übergangsphase von einer mageren Verbrennung zu einer
fetten Verbrennung darstellt;
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9A einen
Graphen, der eine Veränderung des Sauerstoffverhältnisses
im Zylinder während einer Übergangsphase von einer
mageren Verbrennung zu einer fetten Verbrennung darstellt; und
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9B einen
Graphen, der Veränderungen des Soll-Zündzeitpunkts,
des Soll-Einspritzdrucks und der Soll-Voreinspritzmenge während
der Übergangsphase von einer fetten Verbrennung zu einer
mageren Verbrennung darstellt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Eine
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend
beschrieben.
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1. Konfiguration eines Diesel-Verbrennungsmotorsteuersystems
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1 zeigt
eine schematische Ansicht, die eine Konfiguration eines Diesel-Verbrennungsmotorsteuersystems
darstellt.
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Ein
Diesel-Verbrennungsmotor 1 ist mit einer Sammelschiene
bzw. einem Common-Rail 3 vorgesehen, welches Hochdruckkraftstoff
darin ansammelt. Der Hoch druckkraftstoff, d. h. der Kraftstoff,
der unter hohem Druck steht, wird in eine Verbrennungskammer durch
ein Kraftstoffeinspritzventil 4 eingespritzt, das an einem
Zylinderkopf des Verbrennungsmotors 1 montiert ist. Außerdem
ist der Verbrennungsmotor 1 mit einem Abgasrückführsystem
(AGR) vorgesehen. Das AGR-System weist eine AGR-Passage 9 auf,
die eine Einlasspassage bzw. Ansaugpassage 5 und eine Auslasspassage
bzw. Abgaspassage 7 fluidmäßig miteinander
verbindet, und ein AGR-Ventil 11, das eine Abgasmenge,
die durch die AGR-Passage 9 zirkuliert, steuert.
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Ein
Luftströmungs- bzw. -mengensensor 13 ist in der
Ansaugpassage 5 stromaufwärts eines Verbindungspunktes
zwischen der AGR-Passage 9 und der Ansaugpassage 5 vorgesehen.
Ein Drosselventil 15 ist in der Ansaugpassage bzw. dem
Ansaugrohr 5 stromabwärts des Luftmengenmessers 13 vorgesehen.
Ferner sind ein Ansaugdrucksensor 17, der einen Ansaugluftdruck
erfasst, und ein Ansaugtemperatursensor 19, der eine Ansauglufttemperatur
erfasst, in der Ansaugpassage 5 stromabwärts des
Drosselventils 15 vorgesehen. Es sollte beachtet werden,
dass ein Teil der Ansaugpassage 5 stromaufwärts
des Drosselventils 15 als Ansaugleitung 5a und
ein Teil der Ansaugpassage stromabwärts des Drosselventils 15 als
Ansaugkrümmer 5b in der vorliegenden Ausführungsform
bezeichnet wird. Ein Sauerstoffsensor (O2-Sensor) 21, der
eine Sauerstoffkonzentration (O2-Konzentration)
des Abgases erfasst, ist in der Abgaspassage 7 stromabwärts
des Verbindungspunktes zwischen der AGR-Passage 9 und der
Abgaspassage 7 vorgesehen.
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Die
Erfassungssignale, die durch den Luftmengenmesser 13, den
Ansaugdrucksensor 17, den Ansaugtemperatursensor 19 und
den O2-Sensor 21 erfasst werden, werden in eine elektronische
Steuereinheit (ECU) 23 eingegeben, welche einen Mikrocomputer,
eine ROM und dergleichen umfasst. Weiter wird das vorliegende Steuersystem
mit einem Rotationswinkelsensor 25 zum Erfassen einer Motordrehzahl
vorgesehen, und einem Gaspedalsensor 27 zum Erfassen einer
Gaspedalposition. Die Erfassungssignale dieser Sensoren werden ebenso
in die ECU 23 eingegeben.
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Die
ECU 23 steuert einen Öffnungswinkel bzw. Öffnungsgrad
des Drosselventils 15, einen Öffnungsgrad des
AGR-Ventils 11, eine Kraftstoffeinspritzmenge und einen
Kraftstoffeinspritzdruck des Einspritzventils 4. Es sollte
beachtet werden, dass die Kraftstoffeinspritzung durch das Kraftstoffeinspritzventil 4 aus
einer Voreinspritzung und einer Haupteinspritzung besteht, von denen
die Einspritzmenge und der Einspritzdruck durch die ECU 23 gesteuert
werden.
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Ferner
gibt die ECU 23 einen ersten Befehl aus, in welchem das
Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases von einem Verhältnis
einer mageren Verbrennung auf ein Verhältnis einer fetten
Verbrennung geändert wird, und einen zweiten Befehl, in
welchem das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases von
einem Verhältnis einer fetten Verbrennung in ein Verhältnis
einer mageren Verbrennung geändert wird. Wenn der erste
Befehl ausgegeben wird, wird der Öffnungswinkel des Drosselventils 15 kleiner
eingestellt als der in der mageren Verbrennung, und die Kraftstoffeinspritzmenge
größer als die in der mageren Verbrennung. Wenn
der zweite Befehl ausgegeben wird, wird der Öffnungswinkel
bzw. Öffnungsgrad des Drosselventils 15 größer
als der in der fetten Verbrennung eingestellt, und die Kraftstoffeinspritzmenge
kleiner als die in der fetten Verbrennung.
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Ferner
speichert die ECU 23 einen Soll-Zündzeitpunkt,
einen Soll-Einspritzdruck und eine Soll-Voreinspritzmenge im ROM
(nicht dargestellt). Insbesondere speichert die ECU 23 einen
ersten Soll-Zündzeitpunkt ”IGTIMETRG_R”,
einen ersten Soll-Einspritzdruck ”PTRG_R”, und
eine erste Soll-Voreinspritzmenge ”QPLTRG_R”,
welche einem Fall entsprechen, in dem die Sauerstoffkonzentration
im Zylinder eine erste Sauerstoffkonzentration ”O2_R” ist.
Außerdem speichert die ECU 23 einen zweiten Soll-Zündzeitpunkt ”IGTIMETRG_L”,
einen zweiten Soll-Einspritzdruck ”PTRG_L” und
eine zweite Soll-Voreinspritzmenge ”QPLTRG_L”,
welche einem Fall entsprechen, in dem die Sauerstoffkonzentration
im Zylinder eine zweite Sauerstoffkonzentration ”O2_L” ist.
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Es
sollte beachtet werden, dass die erste Sauerstoffkonzentration ”O2_R” einer
Sauerstoffkonzentration in einem Zylinder zu einer Zeit entspricht,
wenn eine spezifizierte ausreichende Zeitdauer vergangen ist, nachdem
die magere Verbrennung in die fette Verbrennung geändert
worden ist. Die zweite Sauerstoffkonzentration ”O2_L” entspricht
einer Sauerstoffkonzentration in einem Zylinder zu einer Zeit, wenn
eine spezifizierte ausreichende Zeitdauer vergangen ist, nachdem
die fette Verbrennung in die magere Verbrennung geändert worden
ist. Die zweite Sauerstoffkonzentration ”O2_L” ist
höher als die erste Sauerstoffkonzentration ”O2_R”.
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Der
erste und der zweite Soll-Zündzeitpunkt ”IGTIMETRG_R”, ”IGTIMETRG_L”,
der erste und der zweite Soll-Einspritzdruck ”PTRG_R”, ”PTRG_L”,
die erste und die zweite Soll-Voreinspritzmenge ”QPLTRG_R”, ”QPLTRG_L” werden
so eingestellt, dass die Verbrennungsgeräusche sich zwischen
der mageren Verbrennung und der fetten Verbrennung sensorisch gleich
anhören. Eine Beziehung zwischen den Verbrennungsgeräuschen
und dem Soll-Zündzeitpunkt, dem Soll-Einspritzdruck und
der Soll-Voreinspritzmenge ist allgemein bekannt. Diese Beziehung
kann einfach experimentell bestätigt werden. Somit können
der erste und der zweite Zündzeitpunkt ”IGTIMETRG_R”, ”IGTIMETRG_L”,
der erste und der zweite Soll-Einspritzdruck ”PTRG_R”, ”PTRG_L”,
die erste und die zweite Soll-Voreinspritzmenge ”QPLTRG_R”, ”QPLTRG_L”,
wie obenstehend beschrieben, eingestellt werden.
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Die
ECU 23 speichert ein zweidimensionales Kennfeld einschließlich
einer Zeitkonstante ”T”, welche später
beschrieben wird.
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2. Prozessablauf bzw. Verfahren, das das
Steuersystem ausführt
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- (1) Bezüglich eines Flussdiagramms,
das in 2 dargestellt wird, wird ein Prozessablauf, der
das Verbrennungsmotorsteuersystem ausführt, beschrieben.
Der Prozessablauf, der in 2 dargestellt
ist, wird in regelmäßigen Abständen bzw.
Intervallen wiederholt ausgeführt.
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In
Schritt S10 bestimmt ein Computer, ob er sich in der Übergangsphase
des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses befindet, in der die
magere in die fette Verbrennung, oder die fette in die magere Verbrennung
geändert wird. Die Übergangsphase entspricht bzw.
korrespondiert zu einer Zeitdauer, bis eine spezifizierte Dauer
vergangen ist, nachdem der erste oder der zweite Befehl ausgegeben
wurde. Wenn die Antwort im Schritt S10 JA ist, schreitet der Prozess
bzw. der Prozessablauf zu Schritt S20 voran. Wenn die Antwort NEIN
ist, endet der Prozessablauf.
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In
Schritt S20 bestimmt der Computer, ob er sich in einer Übergangsphase
von der mageren Verbrennung zu der fetten Verbrennung befindet.
Wenn die Antwort JA ist, schreitet der Verfahrensablauf zu Schritt S30
voran. Wenn die Antwort NEIN ist, d. h., wenn er sich in der Übergangsphase
von der fetten Verbrennung in die magere Verbrennung befindet, schreitet
der Prozessablauf zu Schritt S40 voran.
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In
Schritt S30 wird eine Sauerstoffkonzentration im Zylinder, welche
als ”ICOC” bezeichnet wird, basierend auf einer
Ansaugluftdurchflussrate, einer AGR-Gasdurchflussrate, und einer
Sauerstoffkonzentration im AGR-Gas berechnet. Die Ansaugluftdurchflussrate
entspricht einer Frischluftdurchflussrate, die durch den Krümmer 5b fließt.
Die AGR-Gasdurchflussrate entspricht einer AGR-Gasdurchflussrate,
die in dem Krümmer 5b von der AGR-Passage 9 fließt.
Das Berechnungsverfahren der ”ICOC” wird später
beschrieben.
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8A zeigt
einen Graphen, der eine Veränderung der ”ICOC” während
der Übergangsphase von der mageren Verbrennung in die fette
Verbrennung darstellt. Die ”ICOC” ist gleich der
zweiten Sauerstoffkonzentration ”O2_L”, bevor
die Übergangsphase gestartet wird. Während der Übergangsphase
wird die ”ICOC” schrittweise verringert. Nachdem
die spezifizierte ausreichende Zeit vergangen ist, wird die ”ICOC” gleich
der ersten Sauerstoffkonzentration ”O2_R”.
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In
Schritt S40 wird ein Sauerstoffverhältnis bzw. ein Sauerstoffanteil ”α” im
Zylinder basierend auf der Verbrennungsmotorendrehzahl, der Gaspedalposition
und einer vergangenen Zeit, nachdem der Befehl ausgegeben wurde,
um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu verändern,
berechnet. Der Sauerstoffanteil ”α” im
Zylinder wird basierend auf der folgenden Formel (1) definiert.
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Die
Berechnungsmethode bzw. das Berechnungsverfahren des Sauerstoffanteils ”α” im
Zylinder in Schritt S40 wird später beschrieben.
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9A zeigt
einen Graphen, der eine Veränderung des Sauerstoffanteils ”α” im
Zylinder während der Übergangsphase von der fetten
Verbrennung zur mageren Verbrennung darstellt. Der Sauerstoffanteil ”α” im Zylinder,
welcher durch eine durchgehende Linie in 9A angezeigt
wird, ist NULL, bevor die Übergangsphase gestartet wird.
Während der Übergangsphase wird der Sauerstoffanteil ”α” im
Zylinder schrittweise erhöht. Nachdem die spezifizierte
ausreichende Zeit vergangen ist, wird der Sauerstoffanteil ”α” im
Zylinder ”1”.
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In
Schritt S50 wird die ”ICOC”, die in Schritt S30
berechnet wird, in die obenstehende Formel (1) eingesetzt, um den
Sauerstoffanteil ”α” im Zylinder zu erhalten.
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8B zeigt
einen Graphen, der eine Veränderung des Sauerstoffanteils ”α” im
Zylinder während der Übergangsphase von der mageren
Verbrennung zur fetten Verbrennung darstellt. Der Sauerstoffanteil ”α” im Zylinder
ist ”1”, bevor die Übergangsphase gestartet
wird. Während der Übergangsphase wird der Sauerstoffanteil ”α” im
Zylinder schrittweise vermindert. Nachdem die spezifizierte ausreichende
Zeit vergangen ist, wird der Sauerstoffanteil ”α” im
Zylinder NULL.
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In
Schritt S60 wird der Sauerstoffanteil ”α” im
Zylinder, der in Schritt S40 oder S50 berechnet wird, und der erste
und der zweite Soll-Zündzeitpunkt ”IGTIMETRG_R”, ”IGTIMETRG_L”,
der vorher in der ECU 23 gespeichert wird, in die nachfolgende
Formel (2) eingesetzt, um einen Soll-Zündzeitpunkt ”IGTIMETRG” für
die Übergangsphase zu erhalten. IGTIMETRG
= α × IGTIMETRG_L + (1 – α) × IGTIMETRG_R (2)
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Das
heißt, der Soll-Zündzeitpunkt ”IGTIMETRG” wird
durch Interpolation basierend auf dem Sauerstoffanteil ”α” im
Zylinder, dem ersten und dem zweiten Soll-Zündzeitpunkt ”IGTIMETRG_R”, ”IGTIMETRG_L” berechnet.
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8C stellt
eine Beziehung zwischen dem Soll-Zündzeitpunkt ”IGTIMETRG”,
dem ersten und dem zweiten Soll-Zündzeitpunkt ”IGTIMETRG_R”, ”IGTIMETRG_L”,
und dem Sauerstoffanteil ”α” im Zylinder
während der Übergangsphase von der mageren Verbrennung
zur fetten Verbrennung dar.
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9B stellt
eine Beziehung zwischen dem Soll-Zündzeitpunkt ”IGTIMETRG”,
dem ersten und dem zweiten Soll-Zündzeitpunkt ”IGTIMETRG_R”, ”IGTIMETRG_L”,
und dem Sauerstoffanteil ”α” im Zylinder
während der Übergangsphase von der fetten Verbrennung
zur mageren Verbrennung dar.
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In
Schritt S70 werden der Sauerstoffanteil ”α” im
Zylinder, der in Schritt S40 oder S50 berechnet wird, und die Soll-Voreinspritzmenge ”QPLTRG_R”, ”QPLTRG_L”,
die vorher in der ECU 23 gespeichert werden, in die nachfolgende
Formel (3) eingesetzt, um eine Soll-Voreinspritzmenge ”QPLTRG” für
die Übergangsphase zu erhalten. QPLTRG
= α × QPLTRG_L + (1 – α) × QPLTRG_R (3)
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Das
heißt, die Soll-Voreinspritzmenge ”QPLTRG” wird
durch Interpolation basierend auf dem Sauerstoffanteil ”α” im
Zylinder, der ersten und der zweiten Soll-Voreinspritzmenge ”QPLTRG_R”, ”QPLTRG_L” berechnet.
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8C stellt
eine Beziehung zwischen der Soll-Voreinspritzmenge ”QPLTRG”,
der ersten und der zweiten Soll-Voreinspritzmenge ”QPLTRG_R”, ”QPLTRG_L”,
und dem Sauerstoffanteil ”α” im Zylinder
während der Übergangsphase von der mageren Verbrennung
zur fetten Verbrennung dar.
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9B stellt
eine Beziehung zwischen der Soll-Voreinspritzmenge ”QPLTRG”,
der ersten und der zweiten Soll-Voreinspritzmenge ”QPLTRG_R”, ”QPLTRG_L”,
und dem Sauerstoffanteil ”α” im Zylinder
während der Übergangsphase von der fetten Verbrennung
zur mageren Verbrennung dar.
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In
Schritt S80 werden der Sauerstoffanteil ”α” im
Zylinder, der in Schritt S40 oder S50 berechnet wird, und der Soll-Einspritzdruck ”PTRG_R”, ”PTRG_L”,
die vorher in der ECU 23 gespeichert werden, in die nachfolgende
Formel (4) eingesetzt, um einen So11-Einspritzdruck ”PTRG” in
der Übergangsphase zu erhalten. PTRG
= α × PTRG_L + (1 – α) × PTRG_R (4)
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Das
heißt, der Soll-Einspritzdruck ”PTRG” wird
durch Interpolation basierend auf dem Sauerstoffanteil ”α” im
Zylinder, dem ersten und dem zweiten Soll-Einspritzdruck ”PTRG_R”, ”PTRG_L” berechnet.
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8C stellt
eine Beziehung zwischen dem Soll-Einspritzdruck ”PTRG”,
dem ersten und dem zweiten Soll-Einspritzdruck ”PTRG_R”, ”PTRG_L”,
und dem Sauerstoffanteil ”α” im Zylinder
während der Übergangsphase von der mageren Verbrennung
zur fetten Verbrennung dar.
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9B stellt
eine Beziehung zwischen dem Soll-Einspritzdruck ”PTRG”,
dem ersten und dem zweiten Soll-Einspritzdruck ”PTRG_R”, ”PTRG_L” und
dem Sauerstoffanteil ”α” im Zylinder
während der Übergangsphase von der fetten Verbrennung
zur mageren Verbrennung dar.
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In
Schritt S90 wird eine Haupt-Einspritzmenge durch ein bereits bekanntes
Berechnungsverfahren, wie z. B. ein Berechnungsverfahren, das auf
einem Luftüberschussanteil bzw. einem Luftüberschussverhältnis basiert,
berechnet.
- (2) Hiernach wird bezüglich 3 bis 7 ein
Berechnungsverfahren der ”ICOC” in Schritt S30
beschrieben.
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Wie
in 3 dargestellt, besteht der Berechnungsprozessablauf
der ”ICOC” aus einer Gasdurchflussratenberechnung
im Zylinder (S110), einer Krümmer-Ansaugluft-Durchflussratenberechnung
(S120), einer Krümmer-ADR-Gasdurchflussratenberechnung
(S130) und einer Sauerstoffkonzentrationsberechnung im Zylinder
(S140), in dieser Reihenfolge.
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Hiernach
wird bezüglich 4 eine Gasdurchflussratenberechnung
im Zylinder beschrieben.
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Eine
Gesamtmenge von Gas (Ansaugluft, eingespritzter Kraftstoff, ADR-Gas),
das in einen Zylinder des Verbrennungsmotors 1 fließt,
wird als Gasdurchflussrate im Zylinder ”Mcld” bezeichnet.
In den Schritten S310 bis S330 liest der Computer den Ansaugdruck ”Pm”,
der durch den Ansaugdrucksensor 17 erfasst wird, die Ansaugtemperatur ”Tm”,
die durch den Ansaugtemperatursensor 19 erfasst wird, und
die Verbrennungsmotorendrehzahl ”Me”, die durch
den Rotationswinkelsensor 25 erfasst wird.
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In
Schritt S340 wird ein volumetrischer Wirkungsgrad ”η” als
eine Funktion der Verbrennungsmotorendrehzahl ”Ne” und
des Ansaugdrucks ”Pm” berechnet.
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In
Schritt S350 wird die Gasdurchflussrate im Zylinder ”Mcld” gemäß der
Gleichung eines Zustands und des volumetrischen Wirkungsgrads ”η” berechnet.
In der Gleichung eines Zustands bzw. der Zustandsgleichung steht ”R” für
eine Gaskonstante.
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Hiernach
anschließend wird bezüglich 5 die
Krümmer-Ansaugluft-Durchflussratenberechnung beschrieben.
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Die
Ansaugluft-Durchflussrate, die in den Krümmer 5b fließt,
wird als Krümmer-Ansaugluft-Druchflussrate ”MDth” bezeichnet.
In den Schritten S410 bis S430 liest der Computer eine Durchflussrate ”MAFM”,
die durch den Luftmengenmesser 13 erfasst wird, den Ansaugdruck ”Pm”,
und die Ansaugtemperatur ”Tm”, in dieser Reihenfolge.
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In
Schritt S440 wird eine Veränderung ΔP des Ansaugdrucks
berechnet.
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In
Schritt S450 wird die Krümmer-Ansaugluft-Druchflussrate ”MDth” berechnet.
Der Ansaugdruck ”Pm” wird als Druck in der Ansaugleitung 5a vom
Luftmengenmesser 13 zum Drosselventil 15 verwendet.
Der Massenanstieg in der Ansaugleitung 5a wird gemäß der
Zustandsgleichung berechnet. die Krümmer-Ansaugluft-Durchflussrate ”MDth” wird
gemäß des Massenerhaltungsgesetzes, das durch
die nachfolgende Formel (5) dargestellt wird, berechnet. MAFM × (2/NOCY) – MDth = ΔP·VIN/(Tm·R) (5)
- ”NOCY”:
Anzahl der Zylinder
- ”VIN”: Volumen der Ansaugleitung 5a
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Bezüglich 6 wird
hiernach die Krümmer-AGR-Gasdurchflussratenberechnung beschrieben.
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Die
AGR-Gasdurchflussrate, die in den Krümmer 5b fließt,
wird als Krümmer-AGR-Gasdurchflussrate ”MEGR” bezeichnet.
In den Schritten S510 bis S550 liest der Computer den Ansaugdruck ”Pm”,
die Ansaugtemperatur ”Tm”, die Veränderung ΔP
des Ansaugdrucks, die Krümmer-Ansaugluft-Durchflussrate ”MDth” und die
Gasdurchflussrate im Zylinder ”Mcld”, in dieser
Reihenfolge.
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Im
Schritt S560 wird die Krümmer-AGR-Gasdurchflussrate ”MEGR” berechnet.
Das heißt, der Massenanstieg im Krümmer 5b wird
gemäß der Zustandsgleichung berechnet. Die Krümmer-AGR-Gasdurchflussrate ”MEGR” wird
gemäß des Massenerhaltungsgesetzes, das durch
die nachfolgende Formel (6) dargestellt wird, berechnet. MDth + MEGR – Mcld = ΔP·Vm/(Tm·R) (6)
- ”Vm”:
Volumen des Krümmers 5b
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Bezüglich 7 wird
hiernach die Sauerstoffkonzentrationsberechnung im Zylinder beschrieben.
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In
den Schritten S610 bis S630 liest der Computer die Krümmer-Ansaugluft-Durchflussrate ”MDth”,
die Krümmer-AGR-Gasdurchflussrate ”MEGR”,
und eine Sauerstoffkonzentration ”CEGR” des AGR-Gases,
die durch den O2-Sensor 21 erfasst wird.
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In
Schritt S640 wird die ”ICOC” gemäß der
nachfolgenden Formel (7) berechnet.
- ”CAIR”:
Sauerstoffkonzentration in der Umgebung bzw. der Atmosphäre
(23,2 Gewichtsprozent)
- (3) Ein Berechnungsverfahren
des Sauerstoffanteils ”α” im Zylinder
in Schritt S40 wird hiernach beschrieben.
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In
Schritt S40 werden die Veränderungen der ”ICOC” und
des Sauerstoffanteils ”α” im Zylinder
gemäß einer Ableitungsformel erster Ordnung (engl.:
first-order-lag formula) bestimmt. Die erste Konstante ”T”,
welche von der Verbrennungsmotorendrehzahl und der Gaspedalposition
abhängig ist, wird aus dem zweidimensionalen Kennfeld,
das in der ECU 23 gespeichert ist, ausgelesen. Die Ableitung
erster Ordnung wird gemäß der nachfolgenden Formel
(8) berechnet.
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Es
sollte beachtet werden, dass ”u” ein Signal ist,
welches schrittweise von ”0” auf ”1” oder
von ”1” auf ”0” gemäß des
ersten und des zweiten Befehls geändert wird, wie in 9A dargestellt. ”Ts” steht
für einen Abtastzeitpunkt. Die Suffixe (n) und (n – 1)
stehen für einen momentan berechneten Wert bzw. einen vorher berechneten
Wert.
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3. Vorteile des Steuersystems
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- (1) Gemäß des vorliegenden
Verbrennungsmotorsteuersystems wird die ”ICOC” (der
Sauerstoffanteil ”α” im Zylinder) während
der Übergangsphase des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses
berechnet, wobei der Soll-Zündzeitpunkt ”IGTIMETRG”,
der Soll-Einspritzdruck ”PTRG” und die Voreinspritzmenge ”QPLTRG” basierend
auf der ”ICOC” (dem Sauerstoffanteil ”α” im
Zylinder) berechnet werden. Somit können der Soll-Zündzeitpunkt ”IGTIMETRG”,
der Soll-Einspritzdruck ”PTRG”, und die Voreinspritzmenge ”QPLTRG” passend
für die ”ICOC” (der Sauerstoffanteil ”α” im
Zylinder) zu der Zeit erstellt werden. Als Ergebnis kann das Verbrennungsgeräusch
während der Übergangsphase des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses
bzw. Luft-Kraftstoff-Gemisches angemessen gesteuert werden, so dass
sich der Fahrzeuginsasse nicht unwohl fühlt.
- (2) Während der Übergangsphase von der mageren
Verbrennung zur fetten Verbrennung wird die ”ICOC” basierend
auf der Krümmer-Ansaugluft-Durchflussrate, der Krümmer-AGR-Gasdurchflussrate
und der Sauerstoffkonzentration des AGR-Gases berechnet. Somit können
die ”ICOC” und der Sauerstoffanteil ”α” im
Zylinder genau berechnet werden. Als Ergebnis kann das Verbrennungsgeräusch
während der Übergangsphase des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses
angemessen gesteuert werden, so dass die Veränderung des Verbrennungsgeräusches
vermindert werden kann.
- (3) Während der Übergangsphase von der fetten
Verbrennung zur mageren Verbrennung wird die Veränderung
des Sauerstoffanteils ”α” im Zylinder
gemäß der Ableitungsformel erster Ordnung unter
Verwendung der Zeitkonstante ”T”, welche basierend
auf der Verbrennungsmotorendrehzahl und der Gaspedalposition bestimmt
wird, bestimmt (Schritt S40). Somit kann der Sauerstoffanteil ”α” im
Zylinder schneller berechnet werden, als die Prozesse in den Schritten
S30 und S50. Somit wird bestimmt bzw. erfasst, dass die berechnete
Veränderung des Sauerstoffanteils ”α” im
Zylinder im Vergleich zur tatsächlichen Veränderung des
Sauerstoffanteils ”α” im Zylinder verspätet
ist.
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Im
Allgemeinen ist das Verbrennungsgeräusch während
der Übergangsphase von der fetten Verbrennung zur mageren
Verbrennung laut. Falls die berechnete Verände rung des
Sauerstoffanteils ”α” im Zylinder im
Vergleich zur tatsächlichen Veränderung verspätet
ist, werden auch die Steuerungen des Soll-Zündzeitunkts ”IGTIMETRG”,
des Soll-Einspritzdrucks ”PTRG”, und der Soll-Voreinspritzmenge ”QPLTRG” verzögert, was
zu einem lauten Verbrennungsgeräusch führt. Gemäß der
vorliegenden Ausführungsform kann das laute Verbrennungsgeräusch
aufgrund der Steuerverzögerung vermieden werden, da eine
solche Verzögerung der Veränderung nicht erzeugt
wird.
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Die
vorliegende Erfindung sollte nicht auf die offenbarte Ausführungsform
beschränkt sein, sondern kann auch auf andere Arten implementiert
sein, ohne dabei vom Kern der Erfindung abzuweichen.
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Zum
Beispiel sind alle Parameter (der Soll-Zündzeitpunkt, der
Soll-Einspritzdruck und die Soll-Voreinspritzmenge) nicht immer
gemäß des Sauerstoffanteils ”α” im
Zylinder eingestellt. Einer oder zwei von drei Parametern können
gemäß des Sauerstoffanteils ”α” im
Zylinder eingestellt sein.
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Die
Krümmer-AGR-Gasdurchflussrate kann basierend auf einer
Differenz zwischen der Abgasdurchflussrate und der Krümmer-Ansaugluft-Durchflussrate
berechnet werden. Die Abgasdurchflussrate kann mittels eines Abgasdurchflussratensensors,
der in der Abgaspassage 7 angebracht ist, berechnet werden.
Außerdem kann die Abgasdurchflussrate basierend auf der
Abgastemperatur und dem Abgasdruck, welche bzw. welcher durch einen
Sensor erfasst werden, der in der Abgaspassage 7 angebracht
ist, berechnet werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2600492 [0002]
- - JP 5473887 [0002]
