DE102009002575B4

DE102009002575B4 - Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE102009002575B4
Application number: DE102009002575.8A
Authority: DE
Inventors: Jun Kawamura; Masakuni Yokoyama
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2008-04-28
Filing date: 2009-04-22
Publication date: 2019-03-28
Anticipated expiration: 2029-04-23
Also published as: DE102009002575A1; US7769531B2; JP2009264337A; US20090266335A1; JP4743551B2

Abstract

Steuervorrichtung (1) eines Verbrennungsmotors (2),gekennzeichnet durcheine Abschätzeinrichtung (S10, 7) zum Schätzen eines einem Luftüberschussverhältnis äquivalenten Wertes, der zeigt, wie stark eine gegenwärtige Sauerstoffmenge im Zylinder größer ist als eine Sauerstoffmenge im Zylinder bei einem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis im Verbrennungsmotor (2);eine erste Berechnungseinrichtung (S60, 7) zum Berechnen einer Zündverzögerung bei dem dem Luftüberschussverhältnis äquivalenten Wert, der durch die Abschätzeinrichtung (S10, 7) abgeschätzt wird, aus Zündverzögerungen im Verbrennungsmotor (2) bei den zwei oder mehr dem Luftüberschussverhältnis äquivalenten Werten im Verbrennungsmotor (2); undeine zweite Berechnungseinrichtung (S90, 7) zum Berechnen eines Befehlswertes der Kraftstoffeinspritzzeit des Verbrennungsmotors (2), indem die durch die erste Berechnungseinrichtung (S60, 7) berechnete Zündverzögerung von einem Sollwert der Zündverzögerung subtrahiert wird.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung eines Verbrennungsmotors.
BESCHREIBUNG DES ZUGEHÖRIGEN STANDES DER TECHNIK
Ein Verbrennungsmotor wie beispielsweise ein Dieselverbrennungsmotor, der hauptsächlich eine magere Verbrennung bei einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis ausführt, das höher als das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, schaltet die Verbrennung häufig zu einer fetten Verbrennung bei einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das gleich wie oder niedriger als das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist. Beispielsweise wird in dem Fall, bei dem ein Abgasrohr mit einem NOx-Katalysator (LNT: eine Mager-NOx-Falle) ausgestattet ist, um Stickoxide (NOx) zu reinigen, die von dem Verbrennungsmotor abgegeben werden, führt das NOx an der LNT unter einer mageren Atmosphäre zu einer Verstopfung (es okkludiert). Dann wird, nach einem Intervall, die Atmosphäre zu einer fetten Atmosphäre umgeschaltet, um das okkludierte NOx zu schädlichem Stickstoff zu reduzieren. Auch in dem Fall der mageren Verbrennung als die Basisverbrennung besteht die Möglichkeit, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Sollwert zu der fetten Seite hin abweicht, wenn die Einlasssystemsteuerung nicht in geeigneter Weise während der Beschleunigung oder dergleichen beispielsweise ausgeführt werden kann.
Wenn die Verbrennung von der mageren Verbrennung zu der fetten Verbrennung umschaltet, wird der Öffnungsgrad einer Einlassdrossel verringert und wird ein Ventil für die Abgasrezirkulation (EGR) geöffnet, wodurch plötzlich Einlasssystemsollwerte wie beispielsweise ein Luftüberschussverhältnis geändert werden. In diesem Fall folgen die von dem Einlasssystem gesteuerten Variablen wie beispielsweise das Luftüberschussverhältnis nicht notwendigerweise sofort den Sollwerten. Hier ist es so, dass sich eine Übergangsperiode einstellt, so dass die Zündzeit in großem Maße von dem eingestellten Zustand abweichen kann. Wenn die Zündzeit in großem Maße von dem eingestellten Zustand zu der Voreilseite der optimalen Zündseite hin abweicht, schreitet die Verbrennung übermäßig voran, wodurch derartige Probleme bewirkt werden, wie beispielsweise ein Geräusch und ein übermäßig hohes Moment. Wenn die Zündzeit in hohem Maße zu der Nacheilseite der optimalen Zündzeit hin abweicht, können beispielsweise solche Probleme auftreten wie eine Fehlzündung, eine Zunahme an unverbranntem Kraftstoff in dem Abgas oder ein unzureichendes Moment. Die vorstehend erwähnten Phänomene können auch dann auftreten, wenn die Abweichung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses während der Beschleunigung auftritt.
Im Hinblick auf dieses Problem beschreibt das Patentdokument 1 ( JP 2005-48 724 A ) eine Technologie, die die gegenwärtige Einspritzzeit berechnet durch eine Interpolation der Einspritzzeit bei der fetten Verbrennung und der Einspritzzeit bei der mageren Verbrennung gemäß dem Luftüberschussverhältnis jedes Augenblicks in einem Übergangszustand, bei dem die Verbrennung von der mageren Verbrennung zu der fetten Verbrennung umschaltet. Das Patentdokument 1 sagt, dass die geeignete Einspritzzeit durch das vorstehend erwähnte Verfahren berechnet werden kann, um zu bewirken, dass die Einspritzzeit dem Sollwert folgt.
6 zeigt ein Beispiel von vorübergehenden Übergängen (a) des Öffnungsgrades der Einlassdrossel, (b) des Öffnungsgrades des EGR-Ventils, (c) des Luftüberschussverhältnisses (Verhältnis an überschüssiger Luft), (d) eines Zündzeitbefehlswertes und (e) der Zündzeit der Technologie bei dem Patentdokument 1. Die Verbrennung wird von der mageren Verbrennung zu der fetten Verbrennung bei einem Zeitpunkt t0 umgeschaltet, wie dies in 6 dargestellt ist. Wenn die Verbrennung von der mageren Verbrennung zu der fetten Verbrennung umgeschaltet wird, nimmt der Öffnungsgrad der Einlassdrossel ab, wie dies in dem Abschnitt (a) von 6 dargestellt ist, und der Öffnungsgrad des EGR-Ventils erhöht sich, wie dies in dem Abschnitt (b) von 6 dargestellt ist. Somit wird die Einlassluft begrenzt und die Strömungsrate des rezirkulierenden Abgases nimmt zu, so dass das Verhältnis an überschüssiger Luft (Luftüberschussverhältnis) allmählich abnimmt, wie dies in dem Abschnitt (c) von 6 dargestellt ist.
Bei dem Verfahren des Patentdokuments 1 wird der Einspritzzeitbefehlswert jedes Augenblicks berechnet, wie dies in dem Abschnitt (d) gezeigt ist. Es ist bekannt, dass die fette Verbrennung eine hohe Tendenz dahingehend hat, dass sie eine unvollständige Verbrennung bewirkt, wodurch die Rußemission von dem Verbrennungsmotor zunimmt. Daher wird in einigen Fällen die Sollzündzeit bei der fetten Verbrennung verzögert, um eine ausreichende Zeit von der Einspritzzeit zu der Zündzeit derart vorzusehen, dass der Kraftstoff mit der Luft in ausreichender Weise vermischt wird und die unvollständige Verbrennung vermieden wird. Der Sollwert der Zündzeit wird an der verzögerten Seite (Nacheilseite) auch in dem Beispiel von 6 eingestellt. Jedoch wird bei dem in 6 gezeigten Beispiel der herkömmlichen Technologie die Istzündzeit, die durch eine durchgehende Linie in dem Abschnitt (e) gezeigt ist, nicht gänzlich zu dem Sollwert verzögert (zu einem Nacheilen gebracht), der durch eine gestrichelte Linie in dem Abschnitt (e) dargestellt ist.
Es wird angenommen, dass das in 6 dargestellte Problem bewirkt wird, weil der Befehlswert der Einspritzzeit in dem Übergangszustand nicht in geeigneter Weise berechnet worden ist. Die Technologie des Patentdokuments 1 berechnet die Kraftstoffeinspritzzeit in dem Übergangszustand durch eine Interpolation der Kraftstoffeinspritzzeit in der mageren Verbrennung und der Kraftstoffeinspritzzeit in der fetten Verbrennung unter Verwendung von lediglich dem Luftüberschussverhältnis. Jedoch ist die Information über das Luftüberschussverhältnis nicht der einzige Faktor, der sich auf die Berechnung der optimalen Kraftstoffeinspritzzeit bezieht. Gemäß der Kenntnis der Erfinder der vorliegenden Erfindung ist es erforderlich, die folgenden Faktoren zu berücksichtigen, um die geeignete Kraftstoffeinspritzzeit in der Situation genau zu berechnen, bei der die Sauerstoffmenge im Zylinder und dergleichen sich plötzlich ändern.
Zunächst sollte berücksichtigt werden, dass die Zündverzögerung sich zwischen dem Fall, bei dem die Zündzeit frühzeitig ist, und dem Fall, bei dem die Zündzeit spät ist, unterscheidet. Im Allgemeinen gibt es eine Charakteristik dahingehend, dass die Zündverzögerung sich verlängert, wenn die Zündzeit sich stärker von dem oberen Totpunkt entfernt. Wie dies vorstehend dargelegt ist, wird die Zündverzögerung in der fetten Verbrennung länger eingestellt als in der mageren Verbrennung, um den Kraftstoff und die Luft in ausreichender Weise zu vermischen und um eine Emission von Ruß zu unterdrücken. Demgemäß wird die Steuerung derart ausgeführt, dass die Zündzeit sich zwischen der Periode der fetten Verbrennung und der Periode der mageren Verbrennung unterscheidet. Wenn nicht berücksichtigt wird, dass die Zündverzögerung sich auch aufgrund der Differenz in der Zündzeit unterscheidet, kann eine geeignete Einspritzzeit nicht erlangt werden.
Außerdem wird die Zündverzögerung durch das Vorhandensein / Fehlen einer Piloteinspritzung, durch die Einspritzmenge der Piloteinspritzung und durch die Einspritzzeit der Piloteinspritzung beeinflusst. Die Piloteinspritzung ist eine Einspritzung zum Einspritzen einer geringen Menge an Kraftstoff vor der Haupteinspritzung. Somit hat die Piloteinspritzung eine Wirkung eines Unterstützens des Vermischens des Kraftstoffs und der Luft vor dem Zünden. Wenn das Vermischen des Kraftstoffs und der Luft unterstützt wird, wird eine unvollständige Verbrennung behindert, so dass die Emission von Ruß unterdrückt wird. Im Allgemeinen gibt es eine Charakteristik dahingehend, dass die Zündverzögerung sich verkürzt, wenn die Piloteinspritzmenge zunimmt und / oder die Piloteinspritzzeit näher zu der Haupteinspritzung gelangt.
Somit nimmt die Zündverzögerung gemäß der Zündzeit und der Piloteinspritzung zu / ab. Daher kann, wenn nicht eine derartige Zunahme / Abnahme bei der Zündverzögerung berücksichtig wird, eine geeignete Einspritzzeit nicht in dem Zustand berechnet werden, bei dem die Sauerstoffmenge im Zylinder sich plötzlich ändert. Es kann somit gesagt werden, dass die Technologie des Patentdokuments 1 lediglich die Einspritzzeit berechnet, indem einfach erachtet wird, dass die Zündverzögerung konstant ist, ohne die vorstehend erläuterten Fakten zu berücksichtigen.
Die DE 198 03 653 A1 offenbart eine Steuervorrichtung für einen Direkteinspritzungsmotor, die einen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor als eine Abschätzeinrichtung zum Schätzen eines einem Luftüberschussverhältnis äquivalenten Wertes aufweist. Durch ein Kennfeld für einen Einspritzzeitzeitpunkt bei einem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis und ein Kennfeld für einen Einspritzzeitzeitpunkt bei einem gleichmäßig mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird ein zugehöriger Befehlswert der Kraftstoffeinspritzzeit des Verbrennungsmotors bestimmt.
Die DE 698 30 818 T2 und die DE 198 24 915 C1 offenbaren jeweils eine Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor, bei der ein Zündzeitpunkt des Verbrennungsmotors bedingt durch verschiedene Betriebsmodi an unterschiedliche Luft-Kraftstoff-Verhältnisse angepasst wird und ein entsprechender Befehlswert der Kraftstoffeinspritzzeit des Verbrennungsmotors ermittelt wird.
Die DE 103 13 859 A1 offenbart eine Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor, bei der eine Einspritzzeitgebung gemäß einem Verzögerungsbetrag der Zündzeitgebung angepasst wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Steuervorrichtung eines Verbrennungsmotors zu schaffen, die dazu in der Lage ist, einen geeigneten Einspritzzeitbefehlswert in einem Zustand zu berechnen, bei dem die Sauerstoffmenge im Zylinder und dergleichen sich plötzlich ändert, und zwar gemäß Faktoren wie beispielsweise der Zündzeit, der Einspritzmenge der Piloteinspritzung und der Einspritzzeit der Piloteinspritzung zusätzlich zu einem Luftüberschussverhältnis (Verhältnis an überschüssiger Luft).
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung hat eine Steuervorrichtung eines Verbrennungsmotors eine Abschätzvorrichtung, eine erste Berechnungsvorrichtung und eine zweite Berechnungsvorrichtung. Die Abschätzvorrichtung schätzt einen dem Luftüberschussverhältnis äquivalenten Wert ab, der zeigt, wie stark die gegenwärtige Sauerstoffmenge im Zylinder größer als die Sauerstoffmenge im Zylinder bei einem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis im Verbrennungsmotor ist. Die erste Berechnungsvorrichtung berechnet eine Zündverzögerung bei dem dem Luftüberschussverhältnis äquivalenten Wert, der durch die Abschätzvorrichtung abgeschätzt worden ist, aus den Zündverzögerungen im Verbrennungsmotor bei zwei oder mehr dem Luftüberschussverhältnis äquivalenten Werten im Verbrennungsmotor. Die zweite Berechnungsvorrichtung berechnet einen Befehlswert der Kraftstoffeinspritzzeit des Verbrennungsmotors durch ein Subtrahieren der Zündverzögerung, die durch die erste Berechnungsvorrichtung berechnet worden ist, von dem Sollwert der Zündzeit.
Somit berechnet die Steuervorrichtung des Verbrennungsmotors gemäß dem vorstehend erläuterten Aspekt der vorliegenden Erfindung die Zündverzögerung bei dem abgeschätzten dem Luftüberschussverhältnis äquivalenten Wert aus den Zündverzögerungen im Verbrennungsmotor bei den zwei oder mehr dem Luftüberschussverhältnis äquivalenten Werten im Verbrennungsmotor. Die Steuervorrichtung berechnet den Befehlswert der Einspritzzeit des Kraftstoffs in dem Verbrennungsmotor durch ein Subtrahieren der Zündverzögerung von dem SollWert der Zündzeit. Daher kann der Befehlswert der Einspritzzeit des Kraftstoffs in den Verbrennungsmotor in geeigneter Weise gemäß dem derzeitigen dem Luftüberschussverhältnis äquivalenten Wert berechnet werden. Demgemäß wird eine Steuervorrichtung verwirklicht, die dazu in der Lage ist, die Momentschwankung, die Emissionsmenge an unverbranntem Kohlenwasserstoff und ein Geräusch bei der geeignet berechneten Kraftstoffeinspritzzeit sogar in einer derartigen Situation zu verhindern, bei der die Sauerstoffmenge im Zylinder sich plötzlich ändert.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung hat die erste Berechnungsvorrichtung eine erste Korrekturvorrichtung zum Berechnen der Zündverzögerung durch eine Korrektur der Zündverzögerung anhand des Sollwertes der Zündzeit.
Somit wird die Zündverzögerung anhand des Sollwertes der Zündzeit korrigiert, so dass die Differenz der Zündverzögerung aufgrund der Differenz der Zündzeit gehandhabt werden kann. Demgemäß wird die Kraftstoffeinspritzzeit in geeigneter Weise berechnet, indem die korrigierte Zündverzögerung verwendet wird. Daher wird eine Steuervorrichtung verwirklicht, die dazu in der Lage ist, die Momentschwankung, die Emissionsmenge an unverbranntem Kohlenwasserstoff und das Geräusch sogar in einer derartigen Situation zu vermindern, bei der die Sauerstoffmenge im Zylinder sich plötzlich ändert.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung hat die erste Berechnungsvorrichtung eine zweite Korrekturvorrichtung zum Berechnen der Zündverzögerung durch eine Korrektur der Zündverzögerung anhand zumindest der Einspritzmenge oder der Einspritzzeit der Piloteinspritzung.
Somit wird die Zündverzögerung anhand zumindest der Einspritzmenge oder der Einspritzzeit der Piloteinspritzung so korrigiert, dass die Differenz in der Zündverzögerung aufgrund der Differenz der Zündzeit gehandhabt werden kann. Demgemäß wird die Kraftstoffeinspritzzeit in geeigneter Weise berechnet, indem die korrigierte Zündverzögerung verwendet wird. Somit wird eine Steuervorrichtung verwirklicht, die dazu in der Lage ist, die Momentschwankung, die Emissionsmenge an unverbranntem Kohlenwasserstoff und das Geräusch sogar unter einer derartigen Situation zu vermindern, bei der die Sauerstoffmenge im Zylinder sich plötzlich ändert.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung hat die Steuervorrichtung des Weiteren eine dritte Berechnungsvorrichtung zum Berechnen eines Sollwertes der Zündzeit bei dem dem Luftüberschussverhältnis äquivalenten Wert, der durch die Abschätzvorrichtung abgeschätzt wird, aus den Sollwerten der Zündzeit im Verbrennungsmotor bei den zwei oder mehr dem Luftüberschussverhältnis äquivalenten Werten im Verbrennungsmotor. Der Sollwert der Zündzeit, der durch die zweite Berechnungsvorrichtung verwendet wird, ist der Sollwert der Zündzeit, der durch die dritte Berechnungsvorrichtung berechnet wird.
Somit wird der Sollwert der Zündzeit bei dem dem Luftüberschussverhältnis äquivalenten Wert, der von den Sollwerten der Zündzeit bei den zwei oder mehr dem Luftüberschussverhältnis äquivalenten Werten abgeschätzt wird, berechnet. Daher kann der geeignete Sollwert der Zündzeit bei dem gegenwärtigen dem Luftüberschussverhältnis äquivalenten Wert berechnet werden. Demgemäß wird eine Steuervorrichtung verwirklicht, die dazu in der Lage ist, die Momentschwankung, die Emissionsmenge an unverbranntem Kohlenwasserstoff und das Geräusch bei geeignet berechnetem Sollwert der Zündzeit sogar in einer derartigen Situation zu behindern, bei der die Sauerstoffmenge im Zylinder sich plötzlich ändert.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung hat die Steuervorrichtung des Weiteren einen Abgasrezirkulationskanal für eine Rezirkulation des Abgases von dem Abgaskanal zu dem Einlasskanal. Die Abschätzvorrichtung schätzt den dem Luftüberschussverhältnis äquivalenten Wert des Verbrennungsmotors aus der Einlassmenge zu dem Einlasskanal und der Rezirkulationsmenge des Abgases zu dem Abgasrezirkulationskanal ab.
Somit schätzt die Abschätzvorrichtung die Sauerstoffmenge aus der Einlassmenge zu dem Einlasskanal und der Rezirkulationsmenge des Abgases zu dem Abgasrezirkulationskanal. Daher kann der dem Luftüberschussverhältnis äquivalente Wert mit einer hohen Genauigkeit abgeschätzt werden. Darüber hinaus kann der Sollwert der Zündzeit und der Zündverzögerung bei dem dem Luftüberschussverhältnis äquivalenten Wert in geeigneter Weise berechnet werden, indem der genaue Abschätzwert des dem Luftüberschussverhältnis äquivalenten Wertes verwendet wird. Demgemäß wird eine Steuervorrichtung verwirklicht, die die geeignete Einspritzzeit von dem geeigneten Sollwert der Zündzeit und der geeigneten Zündverzögerung berechnen kann und die eine Momentschwankung, eine Emissionsmenge an unverbranntem Kohlenwasserstoff und ein Geräusch sogar in einer solchen Situation vermindern kann, bei der die Sauerstoffmenge im Zylinder sich plötzlich ändert.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung berechnet die Abschätzvorrichtung die Rezirkulationsmenge des Abgases aus der Differenz zwischen der Gasmenge, die in den Zylinder des Verbrennungsmotors eingesaugt worden ist, und der Einlassmenge zu dem Einlasskanal.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung hat die Steuervorrichtung des Weiteren eine Abgastemperaturmessvorrichtung zum Messen der Abgastemperatur in dem Abgaskanal und eine Abgasdruckmessvorrichtung zum Messen des Drucks des Abgases im Abgaskanal. Die Abschätzvorrichtung berechnet die Gasmenge, die in den Zylinder des Verbrennungsmotors angesaugt wird, aus der Abgastemperatur, die durch die Abgastemperaturmessvorrichtung gemessen wird, und aus dem Abgasdruck, der durch die Abgasdruckmessvorrichtung gemessen wird.
Gemäß einem wiederum anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung berechnet die Abschätzvorrichtung die Gasmenge, die in den Zylinder des Verbrennungsmotors gesaugt wird, aus dem Druck und der Temperatur in einem Einlasskrümmer.
Der dem Luftüberschussverhältnis äquivalente Wert kann genau durch die vorstehend erläuterten Methoden abgeschätzt werden. Darüber hinaus kann der Sollwert der Zündzeit und der Zündverzögerung bei dem dem Luftüberschussverhältnis äquivalenten Wert geeignet berechnet werden, indem der genaue Abschätzwert des dem Luftüberschussverhältnis äquivalenten Wertes verwendet wird. Demgemäß wird eine Steuervorrichtung verwirklicht, die die geeignete Einspritzzeit aus dem geeigneten Sollwert der Zündzeit und der geeigneten Einspritzverzögerung berechnen kann und die die Momentschwankung, die Emissionsmenge an unverbranntem Kohlenwasserstoff und das Geräusch sogar in einer solchen Situation vermindern kann, bei der die Sauerstoffmenge im Zylinder sich plötzlich ändert.
Figurenliste
Die Merkmale und Vorteile eines Ausführungsbeispiels und auch die Betriebsverfahren und die Funktion der zugehörigen Teile gehen aus der nachstehend dargelegten detaillierten Beschreibung, den beigefügten Ansprüchen und den Zeichnungen hervor, die sämtlich einen Teil dieser Anmeldung bilden.

1 zeigt eine schematische Aufbaudarstellung einer Steuervorrichtung eines Verbrennungsmotors gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt ein Flussdiagramm einer Prozessprozedur einer Einspritzzeitberechnung gemäß diesem Ausführungsbeispiel.
3 zeigt eine Darstellung einer Beziehung zwischen der Zündzeit und einem Einspritzverzögerungskorrekturbetrag gemäß diesem Ausführungsbeispiel.
4A zeigt eine Darstellung einer Beziehung zwischen der Piloteinspritzmenge und einem Zündverzögerungskorrekturbetrag gemäß diesem Ausführungsbeispiel.
4B zeigt eine Darstellung einer Beziehung zwischen einem Pilotintervall und einem Zündverzögerungskorrekturbetrag gemäß diesem Ausführungsbeispiel.
5 zeigt eine Darstellung von vorübergehenden Übergängen eines Öffnungsgrades der Einlassdrossel, eines Öffnungsgrades des EGR-Ventils, eines Luftüberschussverhältnisses, eines Einspritzzeitbefehlswertes und einer Zündzeit gemäß diesem Ausführungsbeispiel.
6 zeigt eine Darstellung von vorübergehenden Übergängen eines Öffnungsgrades der Einlassdrossel, eines Öffnungsgrades des EGR-Ventils, eines Luftüberschussverhältnisses, eines Einspritzzeitbefehlswertes und einer Zündzeit gemäß dem Stand der Technik.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG EINES AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
Nachstehend ist ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Vorrichtungsaufbaus einer Steuervorrichtung 1 eines Verbrennungsmotors gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel.
1 zeigt ein Beispiel der Steuervorrichtung 1, das bei einem mit vier Zylindern ausgestatteten Dieselmotor 2 angewendet ist (nachstehend ist dieser einfach als Verbrennungsmotor bezeichnet). Der Verbrennungsmotor und die in 1 gezeigte Steuervorrichtung 1 bestehen hauptsächlich aus einem Verbrennungsmotor 2, einem Einlassrohr 3, einem Abgasrohr 4 und einem Abgasrezirkulationsrohr 5.
Luft (Frischluft, Einlassluft) wird zu dem Verbrennungsmotor 2 von dem Einlassrohr 3 über einen Einlasskrümmer 35 geliefert. Ein Luftströmungsmesser 31 und eine Einlassdrossel 32 sind an dem Einlassrohr 3 vorgesehen. Der Luftströmungsmesser 31 misst die Einlassmenge. Die Massenströmungsrate pro Zeiteinheit kann als die Einlassmenge gemessen werden.
Die Einlassmenge, die zu dem Verbrennungsmotor 2 geliefert wird, wird erhöht / verringert, indem der Öffnungsgrad der Einlassdrossel 32 reguliert wird. Ein Einlassdrucksensor 33 und ein Einlasstemperatursensor 34 sind an dem Einlasskrümmer 35 vorgesehen. Der Einlassdrucksensor 33 misst den Einlassdruck in dem Einlasskrümmer 35. Der Einlasstemperatursensor 34 misst die Einlasstemperatur in dem Einlasskrümmer 35. Ein Druckdifferenzsensor 36 ist über der Einlassdrossel 32 vorgesehen. Der Druckdifferenzsensor 36 misst die Druckdifferenz über der Einlassdrossel 32.
Der Verbrennungsmotor 2 ist mit Einspritzeinrichtungen 21 und einem Drehzahlsensor 22 für die Drehzahl des Verbrennungsmotors ausgestattet. Kraftstoff wird in einen Zylinder durch ein Einspritzen aus der Einspritzeinrichtung 21 geliefert. Der Drehzahlsensor 22 für die Drehzahl des Verbrennungsmotors misst die Drehzahl des Verbrennungsmotors 2 pro Zeiteinheit (Drehgeschwindigkeit). Der Drehzahlsensor 22 für den Verbrennungsmotor kann beispielsweise ein Kurbelwinkelsensor sein, der den Drehwinkel einer mit dem Verbrennungsmotor 2 verbundenen Kurbelwelle misst. Der Messwert des Kurbelwinkelsensors kann zu einer ECU 7 (elektronische Steuereinheit) gesendet werden, um die Drehzahl des Verbrennungsmotors zu berechnen.
Abgas wird zu dem Abgasrohr 4 abgegeben, das mit dem Verbrennungsmotor 2 verbunden ist. Ein A/F-Sensor 41, ein Abgastemperatursensor 42 und ein Abgasdrucksensor 43 sind an dem Abgasrohr 4 vorgesehen. Der A/F-Sensor 41 misst einen Wert eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (A/F). Der Abgastemperatursensor 42 misst die Temperatur des Abgases. Der Abgasdrucksensor 43 misst den Druck des Abgases.
Das Abgasrezirkulationsrohr 5 (d.h. das EGR-Rohr) wird verwendet, um die Abgasrezirkulation (EGR) von dem Abgasrohr 4 zu dem Einlassrohr 3 auszuführen. Das EGR-Rohr 5 ist mit einem EGR-Ventil 51 ausgestattet. Die Abgasrezirkulationsmenge wird durch das Öffnen und Schließen des EGR-Ventils 51 reguliert.
Eine LNT 6 ist in dem Abgasrohr 4 angeordnet. Beispielsweise kann die LNT 6 einen Aufbau aufweisen, bei dem eine Abstützlage an einem aus Keramik hergestellten Substrat ausgebildet ist und ein Okklusionsmittel und ein Katalysator an dieser Abstützung abgestützt sind. Wenn beispielsweise Gamma-Alumina (Aluminiumoxid) als die Abstützung verwendet wird, kann ein großes Volumen des Okklusionsmittels und des Katalysators in geeigneter Weise an einem großen Oberflächenbereich abgestützt werden, der durch konkave Ausbildungen und konvexe Ausbildungen an der Oberfläche der Abstützung vorgesehen wird. Barium, Lithium, Kalium und dergleichen können als das Okklusionsmittel verwendet werden, und Platin oder dergleichen können als Katalysator verwendet werden.
In der LNT 6 wird in dem Abgas befindliches NOx bei dem Okklusionsmittel während einer Periode mit magerer Atmosphäre okkludiert, in der der Kraftstoff dünner als das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist. Der A/F-Wert (Wert des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses) beträgt üblicherweise 17 oder höher in der mageren Atmosphäre. Wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf eine fette Atmosphäre eingestellt ist, in der der Kraftstoff im Vergleich zu dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis übermäßig vorhanden ist und eine vorbestimmte Temperaturbedingung (beispielsweise eine Bedingung, bei der die Temperatur gleich wie oder höher als 300 Grad Celsius ist, um zu ermöglichen, dass der Katalysator wirkt), erfüllt ist, wird das in dem Okklusionsmittel okkludierte NOx durch ein Reduktionsmittel, das aus Komponenten des Kraftstoffs erzeugt wird, zu unschädlichem Stickstoff reduziert und abgegeben. Der A/F- Wert beträgt üblicherweise 14,5 oder niedriger in der fetten Atmosphäre. Ein Verfahren zur fetten Verbrennung kann verwendet werden, um die fette Atmosphäre auszubilden. Bei der fetten Verbrennung wird die Einlassmenge verringert und die Haupteinspritzmenge der Einspritzeinrichtung 21 wird erhöht, wodurch die fette Atmosphäre ausgebildet wird.
Die Messwerte des Luftströmungsmessers 31, des Einlassdrucksensors 33, des Einlasstemperatursensors 34, des Druckdifferenzsensors 36, des Drehzahlsensors 22 des Verbrennungsmotors, des A/F-Sensors 41, des Abgastemperatursensors 42 und des Abgasdrucksensors 43, die vorstehend beschrieben sind, werden zu der ECU 7 gesendet. Die ECU 7 steuert die Zeit und die Einspritzmenge der Kraftstoffeinspritzung der Einspritzeinrichtung 21 in den Verbrennungsmotor 2 und steuert die Öffnungsgradeinstellung der Einlassdrossel 32 und des EGR-Ventils 51. Die ECU 7 kann einen Aufbau eines gewöhnlichen Computers haben. Die ECU 7 kann mit einer CPU ausgestattet sein, um verschiedene Arten an Berechnung auszuführen, und kann einen Speicher 71 aufweisen, um verschiedene Arten an Informationen zu speichern.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ein Berechnungsprozess der Kraftstoffeinspritzzeit der Einspritzeinrichtung 21 in einem Übergangszustand, bei dem der stationäre Zustand der fetten Verbrennung noch nicht erreicht worden ist seit dem Umschalten von der mageren Atmosphäre zu der fetten Atmosphäre, in der vorstehend beschriebenen Vorrichtungskonstruktion ausgeführt. Eine Prozessprozedur des Berechnungsprozesses ist in 2 gezeigt. Der in 2 gezeigte Prozess kann durch die ECU 7 periodisch und automatisch ausgeführt werden. Der Zeitpunkt, bei dem der Prozess von 2 ausgeführt wird, wird als gegenwärtiger Zeitpunkt bezeichnet.
Zunächst berechnet bei dem Schritt S10 die ECU 7 ein Luftüberschussverhältnis (Verhältnis an überschüssiger Luft) des Verbrennungsmotors 2. Das Luftüberschussverhältnis ist ein Verhältnis der gegenwärtigen im Zylinder befindlichen Sauerstoffmenge (Gewicht) zu der im Zylinder befindlichen Sauerstoffmenge (Gewicht) bei dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem Fall, bei dem die Kraftstoffeinspritzmenge die gleiche ist. Das gegenwärtige im Zylinder befindliche Sauerstoffgewicht wird als die Summe des Gewichts des Einlasssauerstoffs, der von dem Einlassrohr 3 angesaugt wird, und des Gewichts des Rezirkulationssauerstoffs, der durch das EGR-Rohr 5 rezirkuliert, berechnet. Das Einlasssauerstoffgewicht kann berechnet werden, indem das Gewicht der Einlassluft, das durch den Luftströmungsmesser 31 gemessen wird, mit dem Verhältnis des Sauerstoffgewichts in der Atmosphäre (ungefähr 21%) multipliziert wird.
Eine Tabelle zum Korrigieren des Messwertes des Luftströmungsmessers 31 gemäß dem Messwert des Druckdifferenzsensors 36 kann erhalten werden und in dem Speicher 71 zuvor gespeichert werden, und der Messwert des Luftströmungsmessers 31 kann unter Verwendung dieser Tabelle in dem Fall der Berechnung des Einlasssauerstoffgewichts korrigiert werden. Das Berechnungsverfahren des Rezirkulationssauerstoffgewichtes ist nachstehend detailliert erläutert.
Dann berechnet bei dem Schritt S20 die ECU 7 die Sollzündzeit. Im Allgemeinen variiert die optimale Zündzeit in Abhängigkeit von dem Luftüberschussverhältnis, um derartige Probleme einzudämmen wie beispielsweise Rauch und Verbrennungsgeräusch. Beispielsweise unterscheidet sich, wie dies in 6 gezeigt ist, das Luftüberschussverhältnis zwischen der Periode der mageren Verbrennung und der Periode der fetten Verbrennung. Demgemäß wird die Sollzündzeit zwischen der Periode der mageren Verbrennung und der Periode der fetten Verbrennung unterschiedlich eingestellt. Daher ist es geeignet, die Sollzündzeit gemäß dem Luftüberschussverhältnis von jedem Augenblick zu berechnen, wenn das Luftüberschussverhältnis sich jeden Augenblick in einem Übergangszustand zwischen der mageren Verbrennung und der fetten Verbrennung ändert.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben eine Beziehung einer linearen Funktion zwischen der optimalen Zündzeit und dem Luftüberschussverhältnis erkannt. Daher wird bei dem Schritt S20 der folgende Ausdruck (E1) verwendet, um die Sollzündzeit IGtrg zu berechnen. In dem Ausdruck (E1) ist mit IGtrg die gegenwärtige Sollzündzeit bezeichnet, ist mit IGtrgL die Sollzündzeit im stationären Zustand der mageren Verbrennung bezeichnet und ist mit IGtrgR die Sollzündzeit in dem stationären Zustand der fetten Verbrennung bezeichnet. Mit O2 ist das gegenwärtige Luftüberschussverhältnis bezeichnet, das bei dem Schritt S10 berechnet wird, mit O2L ist das Luftüberschussverhältnis in dem stationären Zustand der mageren Verbrennung bezeichnet und mit O2R ist das Luftüberschussverhältnis in dem stationären Zustand der fetten Verbrennung bezeichnet. $IGtrg = {IGtrgR \cdot (O2L - O2) + IGtrgL \cdot (O2 - O2R)} / (O2L - O2R)$
Die Werte IGtrgL, IGtrgR, O2L und O2R können festgelegt und in dem Speicher 71 zuvor gespeichert werden. Der Ausdruck (E1) zeigt, dass die gegenwärtige Sollzündzeit berechnet wird durch eine lineare Interpolation der Sollzündzeit in dem stationären Zustand der mageren Verbrennung und der Sollzündzeit in dem stationären Zustand der fetten Verbrennung. Daher wird erachtet, dass die gegenwärtige optimale Sollzündzeit berechnet wird, wie dies vorstehend erwähnt ist.
Dann werden in Schritt S30 die Zündverzögerungen in den stationären Zuständen der mageren Verbrennung und der fetten Verbrennung durch die folgenden Ausdrücke (E2) und (E3) berechnet. In den Ausdrücken (E2) und (E3) sind mit IGdlyL1 und IGdlyRl die Zündverzögerungen in den stationären Zuständen der mageren Verbrennung beziehungsweise der fetten Verbrennung jeweils wiedergegeben. Mit IJtmgL und IJtmgR sind die Einspritzzeiten in den stationären Zuständen der mageren Verbrennung beziehungsweise der fetten Verbrennung bezeichnet. Die Einspritzzeit kann ein Befehlswert sein.
Die Werte IJtmgL und IJtmgR können zuvor berechnet werden und in dem Speicher 71 gespeichert werden. Alternativ können die Werte IGdlyL1 und IGdlyRl zuvor berechnet und in dem Speicher 71 gespeichert werden anstelle eines Berechnens der Werte IGdlyL1 und IGdlyRl bei dem Schritt S30. $IGdlyL1 = IGdlyL - IJtmgL$
$IGdlyR1 = IGdlyR - IJtmgR$
Das Basiskonzept der vorliegenden Erfindung ist es, die gegenwärtige Zündverzögerung zu berechnen, indem die lineare Interpolation der Zündverzögerungen in den stationären Zuständen der mageren Verbrennung und der fetten Verbrennung ausgeführt wird. Jedoch unterscheidet sich in einigen Fällen die Zündzeit zwischen der mageren Verbrennung und der fetten Verbrennung, und darüber hinaus unterscheiden sich das Vorhandensein / Fehlen der Piloteinspritzung, der Einspritzmenge der Piloteinspritzung und / oder die Einspritzzeit der Piloteinspritzung zwischen der mageren Verbrennung und der fetten Verbrennung. Gemäß der Kenntnis der Erfinder der vorliegenden Erfindung beeinflussen derartige Unterschiede die Größen der Zündverzögerungen in der mageren Verbrennung beziehungsweise der fetten Verbrennung. Daher ist eine Standardisierung erforderlich, um den Unterschied zu entfernen, der sich aus dem Vorhandensein / Fehlen der Piloteinspritzung, der Einspritzmenge der Piloteinspritzung und der Einspritzzeit der Piloteinspritzung ergibt. Daher sind in dem folgendem Schritt S40 und in dem folgendem Schritt S50 die Werte IGdlyL1 und IGdlyR1, die bei dem Schritt S30 berechnet werden, gemäß der Zündzeit, dem Vorhandensein / Fehlen der Piloteinspritzung, der Einspritzmenge der Piloteinspritzung und der Einspritzzeit der Piloteinspritzung jeweils standardisiert.
Zunächst standardisiert bei dem Schritt S40 die ECU 7 die Werte IGdlyL1 und IGdlyR1, die bei dem Schritt S30 berechnet werden, in Bezug auf die Zündzeit. Die Werte IGdlyL1 und IGdlyR1 werden zu IGdlyL2 beziehungsweise IGdlyR2 durch die folgenden Ausdrücke (E4) und (E5) jeweils standardisiert. $IGdlyL2 = IGdlyL1/ β L$
$IGdlyR2 = IGdlyR1/ β R$
Die Werte βL und βR in den Ausdrücken (E4) und (E5) werden aus 3 berechnet. 3 zeigt eine Darstellung einer Beziehung zwischen der Einspritzzeit und einem Zündverzögerungskorrekturbetrag β. Der Zündverzögerungskorrekturbetrag β ist ein Verhältnis der Zündverzögerung bei jedem Zündzeitpunkt gegenüber der Zündverzögerung in dem Fall, bei dem die Zündzeit bei dem oberen Totpunkt (TDC) ist. Im Allgemeinen nimmt, wie dies in 3 gezeigt ist, die Zündverzögerung zu, wenn die Zündzeit sich weiter von dem oberen Totpunkt entfernt. Mit βL ist ein Wert des Zündverzögerungskorrekturbetrages β von 3 bei der Zündzeit in dem stationären Zustand der mageren Verbrennung wiedergegeben und mit βR ist ein Wert des Zündverzögerungskorrekturbetrages β von 3 bei der Zündzeit in dem stationären Zustand der fetten Verbrennung wiedergegeben. Die Zündverzögerungen in den stationären Zuständen der mageren Verbrennung und der fetten Verbrennung werden durch die Ausdrücke (E4) und (E5) zu Werten in dem Fall standardisiert, bei dem die Zündzeit der obere Totpunkt ist.
Danach standardisiert bei dem Schritt S50 die ECU 7 die Werte IGdlyL2 und IGdlyR2, die bei dem Schritt S40 berechnet werden, in Bezug auf die Piloteinspritzung. Die Werte IGdlyL2 und IGdlyR2 werden anhand der folgenden Ausdrücke (E6) und (E7) jeweils zu IGdlyL beziehungsweise IGdlyR standardisiert. $IGdlyL = IGdlyL2/ α L$
$IGdlyR = IGdlyR2/ α R$
In den Ausdrücken (E6) und (E7) werden die Werte αL und αR unter Verwendung der 4A und 4B berechnet. 4A zeigt eine Darstellung einer Beziehung zwischen der Piloteinspritzmenge und einem Zündverzögerungskorrekturbetrag α1. Der Zündverzögerungskorrekturbetrag α1 ist ein Verhältnis der Zündverzögerung bei jeder Piloteinspritzmenge gegenüber der Einspritzverzögerung in dem Fall einer einzelnen Einspritzung (d.h. in dem Fall, bei dem die Piloteinspritzung nicht ausgeführt wird). Im Allgemeinen wird, wie dies in 4A gezeigt ist, das Vermischen zwischen dem Kraftstoff und der Luft vor der Zündung stärker unterstützt und die Zündverzögerung verringert, wenn die Piloteinspritzmenge zunimmt.
4B zeigt eine Darstellung einer Beziehung zwischen einem Pilotintervall und einem Zündverzögerungskorrekturbetrag a2. Das Pilotintervall ist ein Intervall von der Piloteinspritzung zu der Haupteinspritzung und wird durch den Winkel der Kurbelwelle ausgedrückt (d.h. der Kurbelwinkel CA). Der Zündverzögerungskorrekturbetrag a2 ist ein Verhältnis der Zündverzögerung bei jedem Pilotintervall gegenüber der Zündverzögerung in dem Fall, bei dem das Pilotintervall 0 beträgt.
Im Allgemeinen ist, wie dies in 4B gezeigt ist, in einem Bereich, bei dem das Pilotintervall kürzer als ein bestimmtes Intervall (15 Grad in 4B) ist, die Zündverzögerung gering aufgrund der Wirkung der Piloteinspritzung. Wenn das Pilotintervall zunimmt, wird die Wirkung der Piloteinspritzung geschwächt und verringert sich die Wirkung zum Verkürzen der Zündverzögerung. Das Produkt aus α1 und α2 aus den 4A und 4B wird als ein Zündverzögerungskorrekturbetrag α verwendet, wie dies in dem folgenden Ausdruck (E8) gezeigt ist. In dem Fall einer einzelnen Einspritzung kann der Zündverzögerungskorrekturbetrag α auf 1 (α = 1) gesetzt werden, was nicht auf die 4A und 4B gegründet ist. $α = α 1 \cdot α 2$
Der Wert αL ist ein Wert des Zündverzögerungskorrekturbetrages α, der der Piloteinspritzmenge und dem Pilotintervall in dem stationären Zustand der mageren Verbrennung entspricht, und der Wert aR ist ein Wert des Zündverzögerungskorrekturbetrages α, der der Piloteinspritzmenge und dem Pilotintervall in dem stationären Zustand der fetten Verbrennung entspricht. Die Zündverzögerungen in stationären Zuständen der mageren Verbrennung und der fetten Verbrennung werden durch die Ausdrücke (E6) und (E7) zu den Werten in dem Fall der einzelnen Einspritzung standardisiert.
Die Werte IGdlyL und IGdlyR, die als das Ergebnis der Schritte S40 und S50 erhalten werden, sind Werte, die als Werte in dem Fall standardisiert sind, bei dem die Zündzeit der obere Totpunkt ist und die einzelne Einspritzung ausgeführt wird. Daher kann erachtet werden, dass die Differenz zwischen IGdlyL und IGdlyR aufgrund der Differenz in dem Luftüberschussverhältnis vorhanden ist. Gemäß der Kenntnis der Erfinder der vorliegenden Erfindung ist eine Beziehung einer linearen Funktion zwischen der Zündverzögerung und dem Luftüberschussverhältnis vorhanden, wenn andere Faktoren außer dem Luftüberschussverhältnis konstant sind.
In dem folgenden Schritt S60 berechnet die ECU 7 die gegenwärtige Zündverzögerung IGdlyl durch den folgenden Ausdruck (E9). Der Ausdruck (E9) zeigt, dass die gegenwärtige Zündverzögerung IGdlyl berechnet wird durch die lineare Interpolation der Zündverzögerung IGdlyL in dem stationären Zustand der mageren Verbrennung und der Zündverzögerung IGdlyR in dem stationären Zustand der fetten Verbrennung. Daher wird, wie dies vorstehend erwähnt ist, erachtet, dass die optimale Zündverzögerung IGdlyl durch den Ausdruck (E9) berechnet wird. $IGdly1 = {IGdlyR \cdot (O2L - O2) + IGdlyL \cdot (O2 - O2R)} / (O2L - O2R)$
In dem Ausdruck (E9) sind, wie dies vorstehend erwähnt ist, die Zündverzögerung IGdlyL in dem stationären Zustand der mageren Verbrennung und die Zündverzögerung IGdlyR in dem stationären Zustand der fetten Verbrennung Werte, die als die Werte in dem Fall standardisiert sind, bei dem die Zündzeit der obere Totpunkt ist und die einzelne Einspritzung ausgeführt wird. Demgemäß ist die gegenwärtige Zündverzögerung IGdly1, die durch den Ausdruck (E9) berechnet wird, auch der Wert, der als der Wert in dem Fall standardisiert wird, bei dem die Zündzeit der obere Totpunkt ist und die einzelne Einspritzung ausgeführt wird. Daher wird die gegenwärtige Zündverzögerung IGdly1, die bei dem Schritt S60 berechnet wird, anhand der gegenwärtigen Zündzeit und der Piloteinspritzung in den folgenden Schritten S70 und S80 korrigiert.
Zunächst korrigiert bei dem Schritt S70 die ECU 7 den Wert von IGdlyl mit der vorliegenden Zündzeit durch den folgenden Ausdruck (E10). Somit wird der Wert der vorliegenden Zündverzögerung von IGdlyl zu IGdly2 korrigiert. Der Wert β in dem Ausdruck (E10) ist der Zündverzögerungskorrekturbetrag β bei der gegenwärtigen Zündzeit in 3. $IGdly2 = IGdly1 \cdot β$
Dann korrigiert bei dem Schritt S80 die ECU 7 den Wert von IGdly2, der bei dem Schritt S70 berechnet wird, anhand der gegenwärtigen Einspritzmenge der Piloteinspritzung und des Pilotintervalls durch den folgenden Ausdruck (E11). Somit wird der Wert der gegenwärtigen Einspritzverzögerung von IGdly2 zu IGdly korrigiert. Der Wert α in dem Ausdruck (E11) ist das Produkt aus dem Wert des Zündverzögerungskorrekturbetrages α1 bei der gegenwärtigen Piloteinspritzmenge in 4A und dem Wert des Zündverzögerungskorrekturbetrages a2 bei dem gegenwärtigen Pilotintervall in 4B. $IGdly = IGdly2 \cdot α$
Somit wird bei dem Schritt S80 die Zündverzögerung IGdly berechnet, die dem gegenwärtigen Zündzeitpunkt und der Piloteinspritzung entspricht. Die gegenwärtige Sollzündzeit IGtrg wird bei dem Schritt S20 berechnet. Wie dies gut bekannt ist, ist der Wert, der berechnet wird, indem die Zündverzögerung von dem Sollzündzeitpunkt subtrahiert wird, die Einspritzzeit. Daher subtrahiert bei dem folgendem Schritt S90 die ECU 7 die gegenwärtige Zündverzögerung IGdly von der gegenwärtigen Sollzündzeit IGtrg, wie dies durch den folgenden Ausdruck (E12) gezeigt ist, um den gegenwärtigen Einspritzzeitbefehlswert IJtmg zu berechnen. $IJtmg = IGtrg - IGdly$
Vorstehend ist der Prozess von 2 aufgezeigt.
5 zeigt ein Beispiel von temporären Übergängen (a) des Öffnungsgrades der Einlassdrossel 32, (b) des Öffnungsgrades des EGR-Ventils 51, (c) des Luftüberschussverhältnisses, (d) des Einspritzzeitbefehlswertes und (e) der Zündzeit gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel. Die Übergänge (a) des Öffnungsgrades der Einlassdrossel 32, (b) des Öffnungsgrades des EGR-Ventils 51 und (c) des Luftüberschussverhältnisses sind die gleichen wie bei der in 6 gezeigten herkömmlichen Technologie.
Der Einspritzzeitbefehlswert IJtmg gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, der durch die durchgehende Linie A in dem Abschnitt (d) von 5 dargestellt ist, unterscheidet sich von dem Wert der herkömmlichen Technologie, der durch die gestrichelte Linie A' gezeigt ist, als ein Ergebnis der Standardisierung und der Korrektur in Bezug auf die Zündzeit und die Piloteinspritzung, die in dem Fall der linearen Interpolation in dem Übergangszustand ausgeführt wird, bei dem von der mageren Verbrennung zu der fetten Verbrennung umgeschaltet wird. Außerdem unterscheidet sich, da die Differenz in dem Einspritzzeitbefehlswert IJtmg vorhanden ist, der Wert der Zündzeit in dem Übergangszustand des Umschaltens von der mageren Verbrennung zu der fetten Verbrennung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, das durch eine durchgehende Linie B in dem Abschnitt (e) in 5 gezeigt ist, auch von dem Wert der herkömmlichen Technologie, der durch eine gestrichelte Linie B' gezeigt ist. Der Wert der Zündzeit gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, der durch die durchgehende Linie B in dem Abschnitt (e) von 5 dargestellt ist, stimmt mit dem Sollwert überein, der durch die gestrichelte Linie in dem Abschnitt (e) von 6 gezeigt ist, wodurch die Wirkung der vorliegenden Erfindung gezeigt wird.
Nachstehend ist ein Berechnungsverfahren des Rezirkulationssauerstoffgewichtes erläutert. Die Prozedur kann wie folgt ausgeführt werden, beispielsweise wie dies in der Druckschrift JP 2002-327 634 A beschrieben ist. Zunächst wird eine Gasmenge berechnet, die in den Zylinder strömt. Für die Berechnung wird der Einlassdruck PM in dem Einlasskrümmer 35 durch den Einlassdrucksensor 33 gemessen. Außerdem wird die Einlasstemperatur Tm durch den Einlasstemperatursensor 34 gemessen. Die Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors wird durch den Verbrennungsmotordrehzahlsensor 22 gemessen. Dann wird die Volumeneffizienz b aus der Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors und dem Einlassdruck Pm berechnet. Für die Berechnung wird eine Funktionsbeziehung der Verbrennungsmotordrehzahl Ne und des Einlassdrucks Pm zu der Volumeneffizienz b zuvor berechnet und in dem Speicher 71 gespeichert.
Die Gasmenge Mcld, die in den Zylinder strömt, wird unter Verwendung des folgenden Ausdrucks (E13) aus den vorstehend erwähnten numerischen Werten berechnet. Der Ausdruck (E13) ist die Gaszustandsgleichung. Mit R ist die Gaskonstante bezeichnet und mit Vcld ist das Volumen des Zylinders bezeichnet. Wie dies in dem Ausdruck (E13) gezeigt ist, werden der Einlassdruck Pm und die Einlasstemperatur Tm für die Berechnung der Gasmenge Mcld verwendet, die in den Zylinder strömt. $Mcld = Pm \cdot Vcld \cdot b/ (R \cdot Tm)$
Dann wird die Frischluftmenge MDth berechnet, die in den Einlasskrümmer 35 strömt. Daher wird die Strömungsrate Mafm mit dem Luftströmungsmesser 31 gemessen. Die Differenz zwischen dem gegenwärtigen Einlassdruck, der durch den Einlassdrucksensor 33 gemessen wird, und dem Einlassdruck, der dem gegenwärtigen Einlassdruck um einen Zyklus voran geht, wird als Differenz ΔP berechnet. Die Frischluftmenge MDth, die in den Einlasskrümmer 35 strömt, wird unter Verwendung des folgenden Ausdrucks (E14) aus den vorstehend erwähnten numerischen Werten berechnet. Der Ausdruck (E14) drückt die Massenerhaltung in dem Einlassrohr 3 aus. Mit VIN ist das Volumen des Einlassrohrs bezeichnet und mit c ist die Anzahl der Zylinder bezeichnet. $Mafm \cdot 2 /c - MDth = Δ P \cdot VIN/ (Tm \cdot R)$
Dann wird die EGR-Gasmenge berechnet, die in den Einlasskrümmer 35 strömt. Die EGR-Gasmenge Megr, die in den Einlasskrümmer 35 strömt, wird unter Verwendung des folgenden Ausdrucks (E15) aus den vorstehend berechneten numerischen Werten berechnet. Der Ausdruck (E15) drückt die Massenerhaltung in dem Einlasskrümmer 35 aus. Wie dies in dem Ausdruck (E15) gezeigt ist, ist die EGR-Gasmenge Megr, die in den Einlasskrümmer 35 strömt, grundsätzlich die Differenz zwischen der Gasmenge Mcld, die in den Zylinder strömt, und der Frischluftmenge MDth, die in den Einlasskrümmer 35 strömt. Die EGR-Gasmenge Megr wird berechnet, indem die Differenz anhand eines Ausdrucks korrigiert wird, der ΔP umfasst. $Megr = Mcld - MDth + Δ P \cdot VM/ (Tm \cdot R)$
Schließlich wird das Gewicht des Sauerstoffs in der EGR-Gasmenge Megr, die in den Einlasskrümmer 35 strömt, die vorstehend berechnet worden ist, unter Verwendung des A/F-Wertes berechnet, der durch den A/F-Sensor 41 gemessen wird, der an dem Abgasrohr 4 vorgesehen ist. Der berechnete Wert wird als das Rezirkulationssauerstoffgewicht erachtet. Vorstehend ist das Berechnungsverfahren des Rezirkulationssauerstoffgewichtes erläutert.
In der vorstehend erläuterten Berechnung kann die Gasmenge Mcld, die in den Zylinder strömt, durch die Abgasströmungsrate ersetzt werden. In diesem Fall kann ein Abgasströmungsratensensor an dem Abgasrohr 4 vorgesehen sein, um die Abgasströmungsrate zu messen. Alternativ kann die Abgasströmungsrate erhalten werden, indem die Frischluftmenge, die durch den Luftströmungsmesser 31 gemessen wird, mit der ECU 7 gemäß der Abgastemperatur und dem Abgasdruck korrigiert wird. Die Abgastemperatur und der Abgasdruck können durch den Abgastemperatursensor 42 beziehungsweise den Abgasdrucksensor 43 gemessen werden.
Der Prozess von 2 kann in einer Periode ausgeführt werden, in der der stationäre Zustand der fetten Verbrennung noch nicht erreicht worden ist, wenn die Verbrennung von der mageren Verbrennung zu der fetten Verbrennung in der LNT 6 umschaltet, um den in der LNT 6 okkludierten NOx zu reduzieren (d.h. wenn eine sogenannte „fette Spülung“ [rich purge] ausgeführt wird). Der Verbrennungsmotor 2 und die Steuervorrichtung 1 sind in dem Kraftfahrzeug montiert. Der Prozess von 2 kann dann ausgeführt werden, wenn eine vom Einlasssystem gesteuerte Variable von einem Sollwert während der Beschleunigung abweicht. Ein derartiger Aufbau kann das Auftreten eines Momentsprungs oder die Zunahme der Emission von nicht verbranntem Kohlenwasserstoff verhindern, was dann bewirkt wird, wenn die im Zylinder befindliche Sauerstoffmenge sich plötzlich während der fetten Spülung oder der Beschleunigung ändert und die Zündzeit von dem eingestellten Zustand abweicht.
Das Luftüberschussverhältnis wird in dem vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel verwendet, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Alternativ kann ein numerischer Wert verwendet werden, der dem Luftüberschussverhältnis gleichwertig ist. Das heißt ein beliebiger numerischer Wert, der zeigt, wie stark die gegenwärtige im Zylinder befindliche Sauerstoffmenge größer als die im Zylinder befindliche Sauerstoffmenge bei dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, kann angewendet werden. Beispielsweise kann das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, die Sauerstoffkonzentration im Zylinder oder das Sauerstoffgewicht im Zylinder angewendet werden.
Die Standardisierung und die Korrektur auf der Grundlage der Zündzeit werden bei den Schritten S40 und S70 von 2 ausgeführt, jedoch ist die Basis der Standardisierung und der Korrektur nicht auf die Zündzeit beschränkt. Beispielsweise kann die Einspritzzeit verwendet werden. Wie in dem Fall der Zündzeit erhöht sich / verringert sich die Zündverzögerung auch dann, wenn sich die Einspritzzeit unterscheidet. Daher kann in diesem Fall die vorstehend dargelegte Erörterung wie folgt abgewandelt werden. Zunächst wird die horizontale Achse von 3 von der Zündzeit zu der Einspritzzeit geändert. Als Ersatz für den Zündverzögerungskorrekturbetrag der vertikalen Achse von 3 wird ein Verhältnis der Zündverzögerung bei jeder Einspritzzeit zu der Zündverzögerung in dem Fall, bei dem die Einspritzzeit der obere Totpunkt ist, gemessen und in dem Speicher 71 zuvor gespeichert. Dann werden die Standardisierung und die Korrektur der Zündverzögerung in den Schritten S40 und S70 auf der Grundlage einer abgewandelten 3 ausgeführt.
In dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel bilden die Prozedur des Schrittes S10 und die ECU 7 eine Abschätzvorrichtung. Die Prozedur von dem Schritt S60 und die ECU 7 bilden eine erste Berechnungsvorrichtung. Die Prozedur des Schrittes S90 und die ECU 7 bilden eine zweite Berechnungsvorrichtung. Die Prozedur des Schrittes S20 und die ECU 7 bilden eine dritte Berechnungsvorrichtung. Die Prozeduren der Schritte S40 und S70 und die ECU 7 bilden eine erste Korrekturvorrichtung. Die Prozeduren der Schritte S50 und S80 und die ECU 7 bilden eine zweite Korrekturvorrichtung. Der Abgastemperatursensor 42 bildet eine Abgastemperaturmessvorrichtung. Der Abgasdrucksensor 43 bildet eine Abgasdruckmessvorrichtung.
Die vorliegende Erfindung soll nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele beschränkt sein, sondern kann anhand vieler anderer Möglichkeiten ausgeführt werden, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen, der in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.
Die Steuervorrichtung 1 des Verbrennungsmotors 2 berechnet Zündverzögerungen in einer mageren Verbrennung und einer fetten Verbrennung (Schritt S30), standardisiert die Zündverzögerungen auf der Basis der Zündzeit (S40) und standardisiert die Zündverzögerungen weiter auf der Basis der Einspritzmenge und der Einspritzzeit einer Piloteinspritzung (S50). Die Steuervorrichtung 1 berechnet eine gegenwärtige Zündverzögerung durch eine lineare Interpolation der standardisierten Zündverzögerungen in der mageren Verbrennung und der fetten Verbrennung (S60). Darüber hinaus korrigiert die Steuervorrichtung 1 die gegenwärtige Zündverzögerung durch die Zündzeit (S70) und korrigiert des Weiteren die gegenwärtige Zündverzögerung durch die Einspritzmenge und die Einspritzzeit der Piloteinspritzung (S80). Die Steuervorrichtung 1 berechnet einen Befehlswert der Einspritzzeit, indem die korrigierte gegenwärtige Zündverzögerung von der Sollzündzeit subtrahiert wird (S90).

Claims

Steuervorrichtung (1) eines Verbrennungsmotors (2), gekennzeichnet durch eine Abschätzeinrichtung (S10, 7) zum Schätzen eines einem Luftüberschussverhältnis äquivalenten Wertes, der zeigt, wie stark eine gegenwärtige Sauerstoffmenge im Zylinder größer ist als eine Sauerstoffmenge im Zylinder bei einem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis im Verbrennungsmotor (2); eine erste Berechnungseinrichtung (S60, 7) zum Berechnen einer Zündverzögerung bei dem dem Luftüberschussverhältnis äquivalenten Wert, der durch die Abschätzeinrichtung (S10, 7) abgeschätzt wird, aus Zündverzögerungen im Verbrennungsmotor (2) bei den zwei oder mehr dem Luftüberschussverhältnis äquivalenten Werten im Verbrennungsmotor (2); und eine zweite Berechnungseinrichtung (S90, 7) zum Berechnen eines Befehlswertes der Kraftstoffeinspritzzeit des Verbrennungsmotors (2), indem die durch die erste Berechnungseinrichtung (S60, 7) berechnete Zündverzögerung von einem Sollwert der Zündverzögerung subtrahiert wird.
Steuervorrichtung (1) gemäß Anspruch 1, wobei die erste Berechnungseinrichtung (S60, 7) eine erste Korrektureinrichtung (S40, S70, 7) aufweist zum Berechnen der Zündverzögerung durch eine Korrektur der Zündverzögerung mit dem Sollwert der Zündzeit.
Steuervorrichtung (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Berechnungseinrichtung (S60, 7) eine zweite Korrektureinrichtung (S50, S80, 7) aufweist zum Berechnen der Zündverzögerung durch eine Korrektur der Zündverzögerung mit zumindest der Einspritzmenge oder der Einspritzzeit einer Piloteinspritzung.
Steuervorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, die des Weiteren folgendes aufweist: eine dritte Berechnungseinrichtung (S20, 7) zum Berechnen des Sollwertes der Zündzeit bei dem dem Luftüberschussverhältnis äquivalenten Wert, der durch die Abschätzeinrichtung (S10, 7) abgeschätzt wird, aus den Sollwerten der Zündzeit im Verbrennungsmotor (2) bei den zwei oder mehr dem Luftüberschussverhältnis äquivalenten Werten im Verbrennungsmotor (2), wobei der Sollwert der Zündzeit, der durch die zweite Berechnungseinrichtung (S90, 7) verwendet wird, der Sollwert der Zündzeit ist, der durch die dritte Berechnungseinrichtung (S20, 7) berechnet wird.
Steuervorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, die des Weiteren folgendes aufweist: einen Abgasrezirkulationskanal (5) zum Rezirkulieren des Abgases von einem Abgaskanal (4) zu einem Einlasskanal (3), wobei die Abschätzeinrichtung (S10, 7) den dem Luftüberschussverhältnis äquivalenten Wert des Verbrennungsmotors (2) aus der Einlassmenge zu dem Einlasskanal (3) und der Rezirkulationsmenge des Abgases zu dem Abgasrezirkulationskanal (5) abschätzt.
Steuervorrichtung (1) gemäß Anspruch 5, wobei die Abschätzeinrichtung (S10, 7) die Rezirkulationsmenge des Abgases aus der Differenz zwischen der Gasmenge, die in einen Zylinder des Verbrennungsmotors (2) gesaugt wird, und der Einlassmenge zu dem Einlasskanal (3) berechnet.
Steuervorrichtung (1) gemäß Anspruch 6, die des Weiteren folgendes aufweist: eine Abgastemperaturmesseinrichtung (42) zum Messen der Abgastemperatur in dem Abgaskanal (4); und eine Abgasdruckmesseinrichtung (43) zum Messen des Abgasdrucks in dem Abgaskanal (4), wobei die Abschätzeinrichtung (S10, 7) die Gasmenge, die in den Zylinder des Verbrennungsmotors (2) gesaugt wird, aus der Abgastemperatur, die durch die Abgastemperaturmesseinrichtung (42) gemessen wird, und dem Abgasdruck, der durch die Abgasdruckmesseinrichtung (43) gemessen wird, berechnet.
Steuervorrichtung (1) gemäß Anspruch 6 oder 7, wobei die Abschätzeinrichtung (S10, 7) die Gasmenge, die in den Zylinder des Verbrennungsmotors (2) gesaugt wird, aus dem Druck und der Temperatur im Einlasskrümmer (35) berechnet.