DE102015207901B4

DE102015207901B4 - Steuergerät für eine Verbrennungskraftmaschine

Info

Publication number: DE102015207901B4
Application number: DE102015207901.5A
Authority: DE
Inventors: Tetsuya Honda
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2014-09-03
Filing date: 2015-04-29
Publication date: 2019-12-12
Anticipated expiration: 2035-04-30
Also published as: JP5826346B1; US20160061123A1; JP2016053317A; US9650972B2; DE102015207901A1

Abstract

Steuergerät für eine Verbrennungskraftmaschine, das in der Lage ist einen variablen Ventilsteuermechanismus (15, 16, 17, 18) zu steuern, der in der Lage ist einen Ventilschließzeitpunkt eines Abgasventils (14) zu verändern, und das in der Lage ist den variablen Ventilsteuermechanismus (15, 16, 17, 18) zu steuern, sodass das Abgasventil (14) bei einem optimalem Wert des Abgasventilschließzeitpunktes (EVC) geschlossen wird, der durch Optimierung eines eingestellten Ventilschließzeitpunktes des Abgasventils (14) in jedem Zyklus erhalten wird, wobei das Steuergerät aufweist:einen Parameterbeschaffungsabschnitt (101), der ausgebildet ist, um eine Abgastemperatur, einen Abgasdruck, eine Ansauglufttemperatur und einen Betrag an Ansaugluft der Verbrennungskraftmaschine zu beschaffen;einen Wärmeberechnungsabschnitt (102) für die Luft-Kraftstoff-Mischung, der ausgebildet ist, um eine erste Verarbeitung des Berechnens einer Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung als einer Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung basierend auf einer Beziehung zwischen einer internen AGR-Gaswärme und einer Ansaugluftwärme auszuführen,wobei die interne AGR-Gaswärme berechnet wird durch Berechnen eines Brennkammervolumens gemäß einem momentan eingestellten Ventilschließzeitpunkt und durch Berechnen einer Wärme eines internen AGR-Gases, das in der Brennkammer vorhanden ist, basierend auf einer Beziehung zwischen dem berechneten Brennkammervolumen, und der Abgastemperatur und dem Abgasdruck, die von dem Parameterbeschaffungsabschnitt (101) beschafft wurden,wobei die Ansaugluftwärme berechnet wird durch Berechnen einer Wärme der Ansaugluft basierend auf einer Beziehung zwischen der Ansauglufttemperatur und dem Betrag an Ansaugluft, die von dem Parameterbeschaffungsabschnitt (101) beschafft wurden;einen Berechnungsabschnitt (103) für das Veränderungsverhältnis der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung, der ausgebildet ist, um eine zweite Verarbeitung des Berechnens eines Veränderungsverhältnisses der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung auszuführen, wobei das Veränderungsverhältnis der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung ein Index ist, der anzeigt wie die Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung, die von dem Wärmeberechnungsabschnitt (102) für die Luft-Kraftstoff-Mischung berechnet wird, um dem momentan eingestellten Ventilschließzeitpunkt in einem momentanen Zyklus zu entsprechen, sich von einer Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung, die einem optimalen Wert des Abgasventilschließzeitpunktes (EVC) entspricht, der in einem vorangegangenen Zyklus ermittelt wurde, verändert; undeinen Beschaffungsabschnitt (104) für den optimalen Wert des Abgasventilschließzeitpunktes (EVC), der ausgebildet ist um eine dritte Verarbeitung des Ermittelns, ob oder nicht das Veränderungsverhältnis der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung in einen voreingestellten zulässigen Bereich fällt auszuführen und um eine vierte Verarbeitung des Ermittelns des derzeit eingestellten Ventilschließzeitpunktes als den optimalen Wert des Abgasventilschließzeitpunktes (EVC) in dem momentanen Zyklus auszuführen, wenn ermittelt wird, dass das Veränderungsverhältnis der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung in den zulässigen Bereich fällt und der einen korrigierten, eingestellten Ventilschließzeitpunkt ermittelt durch Korrigieren des momentan eingestellten Ventilschließzeitpunktes, sodass das Veränderungsverhältnis der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung in den zulässigen Bereich fällt, um den momentan eingestellten Ventilschließzeitpunkt als den korrigierten, eingestellten Ventilschließzeitpunkt zu aktualisieren, wenn ermittelt wird, dass das Veränderungsverhältnis der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung nicht in den zulässigen Bereich fällt,wobei die erste Verarbeitung, die von dem Wärmeberechnungsabschnitt (102) für die Luft-Kraftstoff-Mischung ausgeführt wird, die zweite Verarbeitung, die von dem Berechnungsabschnitt (103) für das Veränderungsverhältnis der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung ausgeführt wird, und die dritte Verarbeitung und die vierte Verarbeitung, die von dem Beschaffungsabschnitt (104) für den optimalen Wert des Abgasventilschließzeitpunktes (EVC) ausgeführt werden, wiederholt ausgeführt werden, bis ermittelt wird, dass das Veränderungsverhältnis der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung in den zulässigen Bereich fällt, unter Verwendung des aktualisierten, momentan eingestellten Ventilschließzeitpunktes.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuergerät (Steuereinrichtung) für eine Verbrennungskraftmaschine zum Steuern des Betrages an internem AGR-Gas (Abgasrückführung), welches ein Abgas ist, das in einem Zylinder verbleibt.
Stand der Technik
In einer Verbrennungskraftmaschine mit Funkenzündung aus dem Stand der Technik, die Benzin als Kraftstoff verwendet, ist ein thermischer Wirkungsgrad in einem Betriebszustand hoch, in dem eine interne Last der Verbrennungskraftmaschine sich in einem mittleren bis hohen Bereich befindet. Auf der anderen Seite ist der thermische Wirkungsgrad gering in einem Betriebsbereich, in dem die Last der Verbrennungskraftmaschine relativ gering ist. Der Betriebsbereich mit der relativ niedrigen Last der Verbrennungskraftmaschine wird oft für Automobile verwendet. Als ein Faktor zum Reduzieren des thermischen Wirkungsgrades bei dem niedrigen Lastzustand, der oben beschrieben wurde, wird folgendes genannt. Im Speziellen wird eine Drosselklappe geschlossen, um einen Luftbetrag, der in einen Zylinder kommt, zu reduzieren. Im Ergebnis steigt eine negative Arbeit (d.h. ein Pumpverlust) an oder ein effektives Kompressionsverhältnis wird aufgrund einer Reduzierung des Luftbetrages gesenkt.
Eine Reduzierung des Pumpverlustes und eine Verbesserung des effektiven Kompressionsverhältnisses kann durch Öffnen der Drosselklappe um einen Betrag an angesaugter Luft (Ansaugluft) zu erhöhen, erreicht werden. In einem Fall, in dem Benzin als Kraftstoff verwendet wird, brennt jedoch eine Luft-Kraftstoff-Mischung, die durch Mischen von Benzin mit Luft mit einem bestimmten Betrag oder höher im Bezug auf den Betrag an Benzin erhalten wird, nicht. Daher kann der Betrag an Ansaugluft nicht stark erhöht werden. Folglich wird ein großer Effekt des Verbesserns der thermischen Effizienz nicht erhalten. Jedoch, wenn eine Temperatur der Ansaugluft hoch ist, steigt ein maximaler Luftbetrag in dem verbrennbaren Luft-Kraftstoff-Gemisch an. Daher kann die Verbesserung der thermischen Effizienz erwartet werden. Jedoch werden Mittel zum Erwärmen der Ansaugluft benötigt. Folglich wird eine Konfiguration der Einrichtung komplex.
Daher wird als Mittel zum Reduzieren des Pumpverlustes und zum Verbessern des effektiven Kompressionsverhältnisses eine Technologie zum Zurücklassen von Verbrennungsgas in dem Zylinder in einem Zustand, in dem der Betrag an Ansaugluft aufrechterhalten wird, verwendet. Obwohl das so zurückgelassene Verbrennungsgas kaum Sauerstoff aufweist, wird Sauerstoff, der notwendig für die Verbrennung von Benzin ist, in der Ansaugluft sichergestellt. Daher kann die Luft-Kraftstoff-Mischung mit dem Verbrennungsgas (Brenngas) mit hoher Temperatur verbrannt werden, welches in den Zylinder zurückgelassen wird. Das Zurücklassen von Verbrennungsgas in dem Zylinder wird im Folgenden als „interne AGR“ bezeichnet und das in dem Zylinder zurückgelassene Verbrennungsgas wird im Folgenden als „internes AGR-Gas“ bezeichnet.
Ferner wird ein gesamter Gasbetrag der Luft-Kraftstoff-Mischung durch die Hinzufügung des Verbrennungsgases zu Benzin und Luft aufgrund des internen AGR erhöht. Daher können Pumpverluste reduziert werden, während das effektive Kompressionsverhältnis verbessert werden kann. Als ein Ergebnis, sogar falls die Verbrennungskraftmaschine bei dem niedrigen Lastzustand betrieben wird, kann eine hohe thermische Effizienz erreicht werden. Ferner ist eine Temperatur des internen AGR-Gases hoch. Daher wird ein Teil der thermischen Energie, die bisher als Abgas entsorgt wurde in einem folgenden Verbrennungstakt zurückgewonnen. Das Zurückgewinnen der thermischen Energie trägt auch zur Verbesserung der thermischen Effizienz bei.
Um die interne AGR umzusetzen, die die Effekte des Verbesserns der thermischen Effizienz, wie oben beschrieben, zur Verfügung stellt, ist ein Vorverschieben (in Richtung „Früh“) eines Ventilschließzeitpunktes eines Abgasventils effektiv. In einigen Fällen verändert jedoch die Temperatur der Luft-Kraftstoff-Mischung zum Zeitpunkt der Kompression sich um eine Frühzündung (Glühzündung, Prä-Zündung) oder eine Fehlzündung in Abhängigkeit von einer Differenz der Temperatur des Verbrennungsgases und der Temperatur und dem Betrag der Ansaugluft zu erwirken. Daher, um sowohl die Frühzündung als auch die Fehlzündung am Auftreten zu hindern, ist es erforderlich, dass der AGR-Gas-Betrag ordentlich durch Steuern des Ventil-Schließzeitpunktes des Abgasventils gemäß einem Betriebszustand eingestellt wird.
Daher wurden Mittel zum Einstellen des internen AGR-GasBetrages, wie oben beschrieben, vorgeschlagen, wie beispielsweise eine Technologie zum Steuern des Ventilschließzeitpunktes des Abgasventils hin zu einem vorgegebenen Zeitpunkt gemäß dem Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine (siehe beispielsweise die veröffentlichte japanische Patentanmeldung mit der Nr. 2009-150288 ). Ferner werden in dem in der japanischen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungs-Nr. 2009-150288 beschriebenen Stand der Technik Daten des Ventilschließzeitpunktes des Abgasventils, die vorab für jede Kombination einer Wellenrotationsgeschwindigkeit der Verbrennungskraftmaschine und der Last der Verbrennungskraftmaschine (im Folgenden als „Brennlast“ bezeichnet) vorbereitet werden, für die Steuerung verwendet. Zusätzlich wird eine Steuerung zum Korrigieren des Ventilschließzeitpunktes gemäß einer Kühlwassertemperatur der Verbrennungskraftmaschine auch durchgeführt.
Jedoch weist der Stand der Technik die folgenden Probleme auf.
In dem Stand der Technik, der in der japanischen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungs-Nr. 2009-150288 beschrieben wurde, wird der Ventilschließzeitpunktes des Abgasventils durch Bezugnehmen auf eine Datenbank gesteuert, die vorab unter Bedingungen erhalten wird, bei denen die Wellenrotationsgeschwindigkeit und die Brennlast konstant gehalten werden. Speziell bei dem Betriebszustand mit einer Kombination der Wellenrotationsgeschwindigkeit und der Brennlast, wird der Ventilschließzeitpunkt des Abgasventils, bei dem der interne AGR-Gasbetrag ein Optimum in einem Fall einnimmt, in dem das Verbrennungsgas mit der stabilisierten Temperatur bei dem Betriebszustand in dem Zylinder verbleibt, für die Datenbank vorbereitet.
Hier entspricht das interne AGR-Gas, das tatsächlich in dem Zylinder in dem momentanen Takt verbleibt, dem Verbrennungsgas, das bei der Verbrennung in dem gleichen Zylinder in dem vorhergehenden Zyklus erhalten wird, im Speziellen ein Zyklus vor dem derzeitigen Zyklus und verbleibt in dem Zylinder. Folglich wird in einem Prozess, in dem die Wellenrotationsgeschwindigkeit oder die Brennlast in einem vorhergehenden Zyklus sich in dem momentanen Zyklus verändert, ein Unterschied zwischen der internen AGR-Gastemperatur, die in der Datenbank betrachtet wird, um der Wellenrotationsgeschwindigkeit und der Brennlast in dem momentanen Zyklus zu entsprechen, und der internen AGR-Gastemperatur, die tatsächlich in dem Zylinder in dem momentanen Zyklus verbleibt (im Speziellen eine Abgastemperatur des Verbrennungsgases, das in dem vorhergehenden Zyklus gewonnen wurde), erhalten.
Als dem oben beschriebenen Unterschied beispielsweise in einem Fall, in dem die Temperatur des internen AGR-Gases, das tatsächlich in dem Zylinder in dem momentanen Zyklus verbleibt, größer ist als die interne AGR-Gastemperatur, die in der Datenbank betrachtet wird, um der Wellenrotationsgeschwindigkeit und der Brennlast in dem momentanen Zyklus zu entsprechen, wird die Temperatur der Luft-Kraftstoff-Mischung zum Zeitpunkt der Kompression höher. Folglich besteht ein Problem, dass ein Klopfen aufgrund der Frühzündung auftritt.
Auf der anderen Seite, in einem Fall, in dem die Temperatur des internen AGR-Gases, das tatsächlich in dem Zylinder in dem momentanen Zyklus verbleibt, geringer ist als die interne AGR-Gastemperatur, die in der Datenbank in Betracht gezogen wird, um der Wellenrotationsgeschwindigkeit und der Brennlast in dem momentanen Zyklus zu entsprechen, wird die Temperatur der Luft-Kraftstoff-Mischung zum Zeitpunkt der Kompression geringer. Folglich tritt ein Problem auf, dass eine Fehlzündung auftritt.
Die US 2013 / 0 245 967 A1 bezieht sich auf eine Steuervorrichtung für einen Innenverbrennungsmotor, der mit einem variablen Ventilantriebsmechanismus versehen ist, und spezifischer auf eine Schätzvorrichtung für eine Zylindereinsatzluftmenge und eine interne AGR-Rate in einem Innenverbrennungsmotor, die zum Berechnen einer Menge an Einlassluft in einen Zylinder und einer internen AGR-Rate mit einem hohen Genauigkeitsgrad dient.
In der US 2011 / 0 017 157 A1 wird eine interne AGR-Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor vorgesehen, die selbst dann, wenn eine Änderung der tatsächlichen Ventilsteuerzeiten der Auslassventile durch Alterung hervorgerufen wird, eine interne AGR-Menge richtig steuern kann.
Die US 2010 / 0 242 930 A1 betrifft ein internes AGR-Steuersystem für einen Verbrennungsmotor, das in der Lage ist, einen hervorragenden Verbrennungszustand durch richtiges Steuern einer internen AGR-Menge sicherzustellen. Das interne AGR-Steuersystem besteht aus einem variablen Ventilbetätigungsmechanismus zum Steuern einer internen AGR-Menge von Verbrennungsgasen, die dazu veranlasst werden, in den Zylindern zu verbleiben, indem der Ventilschließzeitpunkt der Auslassventile und die Soll-AGR-Mengeneinstelleinrichtung für das Abgas geändert werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die oben beschriebenen Probleme zu lösen und es ist daher eine Aufgabe ein Steuergerät für eine Verbrennungskraftmaschine zur Verfügung zu stellen, das in der Lage ist, das Auftreten eines Klopfens aufgrund von Frühzündung und das Auftreten von Fehlzündung, wenn ein Betriebszustand in einem vorangehenden Zyklus sich in einem folgenden Zyklus ändert, zu unterdrücken.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Steuergerät für eine Verbrennungskraftmaschine zur Verfügung gestellt, das ausgebildet ist um einen variablen Ventilsteuermechanismus zu steuern, der in der Lage ist, einen Ventilschließzeitpunkt eines Abgasventils zu verändern und den variablen Ventilsteuermechanismus zu steuern, sodass das Abgasventil bei einem optimalen Wert des Abgasventilschließzeitpunktes (EVC), der durch Optimieren eines eingestellten Ventilschließzeitpunktes des Abgasventils für jeden Zyklus gewonnen wird, geschlossen wird, wobei das Steuergerät umfasst: einen Parameterbeschaffungsabschnitt, der ausgebildet ist, um eine Abgastemperatur, einen Abgasdruck, eine Ansauglufttemperatur, und einen Betrag an Ansaugluft der Verbrennungskraftmaschine zu beschaffen; einen Wärmeberechnungsabschnitt für die Luft-Kraftstoff-Mischung, der ausgebildet ist, um eine erste Verarbeitung des Berechnens einer Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung auszuführen, als eine Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung aus einer Beziehung zwischen einer internen AGR-Gaswärme und einer Ansaugluftwärme, wobei die interne AGR-Gaswärme durch Berechnen eines Brennkammervolumens gemäß einem momentan eingestellten Ventilschließzeitpunktes berechnet wird und um eine Wärme eines internen AGR-Gases zu berechnen, das in einer Brennkammer vorhanden ist, basierend auf einer Beziehung zwischen dem berechneten Brennkammervolumen und der Abgastemperatur und dem Abgasdruck, der von dem Parameterbeschaffungsabschnitt beschafft wurde, wobei die Ansaugluftwärme durch Berechnen einer Wärme der Ansaugluft berechnet wird, basierend auf einer Beziehung zwischen der Ansauglufttemperatur und dem Betrag an Ansaugluft, der von dem Parameterbeschaffungsabschnitt beschafft wird; einen Berechnungsabschnitt für das Veränderungsverhältnis der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung, der ausgebildet ist, um eine zweite Verarbeitung des Berechnens eines Verhältnisses einer Veränderung der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung auszuführen, wobei das Verhältnis der Veränderung der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung ein Index ist, der anzeigt, wie die Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung, die durch den Wärmeberechnungsabschnitt für die Luft-Kraftstoff-Mischung berechnet wird, um dem derzeit eingestellten Ventilschließzeitpunkt in einem derzeitigen Zyklus zu entsprechen, sich von einer Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung verändert, die einem optimalen Wert des Abgasventilzeitpunktes (EVC) entspricht, der in einem vorangegangenen Zyklus gewonnen wurde; und einen Beschaffungsabschnitt für den optimalen Wert des Abgasventilschließzeitpunktes (EVC), der ausgebildet ist, um eine dritte Verarbeitung zum Ermitteln durchzuführen, ob oder nicht die Veränderungsrate der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung in einen voreingestellten zulässigen Bereich fällt und um eine vierte Verarbeitung auszuführen, um den momentan eingestellten Ventilschließzeitpunkt als den optimalen Wert des Abgasventilschließzeitpunkt (EVC) in dem momentanen Zyklus zu ermittlen, wenn ermittelt wird, dass das Veränderungsverhältnis der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung in den zulässigen Bereich fällt, und um einen korrigierten, eingestellten Ventilschließzeitpunkt zu beschaffen, durch Korrigieren des momentan eingestellten Ventilschließzeitpunktes, sodass das Veränderungsverhältnis der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung in den zulässigen Bereich fällt, um den momentan eingestellten Ventilschließzeitpunkt als den korrigierten eingestellten Ventilschließzeitpunkt zu aktualisieren, wenn ermittelt wird, dass das Veränderungsverhältnis der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung nicht in den zulässigen Bereich fällt, wobei die erste Verarbeitung, die von dem Wärmeberechnungsabschnitt für die Luft-Kraftstoff-Mischung durchgeführt wurde, die zweite Verarbeitung die von dem Berechnungsabschnitt für das Veränderungsverhältnis der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung durchgeführt wurde, und die dritte Verarbeitung und die vierte Verarbeitung, die von dem Beschaffungsabschnitt für den optimalen Wert des Abgasventilschließzeitpunktes (EVC) ausgeführt wurde, wiederholt ausgeführt werden, bis ermittelt wird, dass das Veränderungsverhältnis der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung in den zulässigen Bereich fällt, durch Verwenden des aktualisierten, momentan eingestellten Ventilschließzeitpunktes.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird, wenn das Veränderungsverhältnis der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung, welches der Index ist, der anzeigt, wie die Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung in dem vorangegangenen Zyklus sich in dem folgenden Zyklus verändert, nicht innerhalb des zulässigen Bereichs liegt, der variable Ventilsteuerungsmechanismus, der in der Lage ist, den Ventilschließzeitpunkt des Abgasventils zum Einstellen des internen AGR-Gasbetrages zu verändern, durch Verwenden des optimalen Wertes des Abgasventilschließzeitpunktes (EVC) gesteuert, der durch Korrigieren des eingestellten Ventilschließzeitpunktes des Abgasventils beschafft wird, sodass das Veränderungsverhältnis der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung in den zulässigen Bereich fällt. Auf diese Weise kann das Steuergerät für eine Verbrennungskraftmaschine, die in der Lage ist, das Auftreten von Klopfen aufgrund von Frühzündung und das Auftreten von Fehlzündung, wenn der Betriebszustand aus dem vorangehenden Zyklus sich in dem folgenden Zyklus ändert, zu unterdrücken, erhalten werden.
Figurenliste

1 ist ein Konfigurationsdiagramm, das eine Verbrennungskraftmaschine gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
2A ist ein Flussdiagramm, das einen Betrieb eines Steuergerätes für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
2B ist ein Flussdiagramm, das den Betrieb des Steuergerätes für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
3A ist ein Flussdiagramm, das einen Betrieb eines Steuergerätes für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
3B ist ein Flussdiagramm, das den Betrieb des Steuergerätes für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
4 ist ein beispielhaftes Diagramm, das ein Beispiel einer Datenbank zum Einstellen eines Ventilschließzeitpunktes eines Abgasventils bei Anwendung des Stand der Technik zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nun wird ein Steuergerät für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß beispielhafter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In der Darstellung der Zeichnungen werden die gleichen Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und eine Mehrfachbeschreibung wird hier weggelassen. Die vorliegende Erfindung ist auf eine Verbrennungskraftmaschine anwendbar, in der ein Einlassventil nach dem Schließen eines Abgasventils bei zumindest einigen Betriebszuständen geöffnet wird.
Erste Ausführungsform
Zunächst wird, um die technischen Merkmale der vorliegenden Erfindung klarzustellen, ein Problem einer Verbrennungskraftmaschine bei Anwendung des Stands der Technik, der in der japanischen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungs-Nr. 2009-150288 beschrieben wird, auf welche die Erfinder der vorliegenden Erfindung den Fokus neu gelegt haben, unter Bezugnahme auf 4 beschrieben. 4 ist ein beispielhaftes Diagramm, das ein Beispiel einer Datenbank zum Einstellen eines Ventilschließzeitpunktes eines Abgasventils unter Anwendung des Stands der Technik zeigt.
In diesem Fall ist ein internes AGR-Gas ein Teil eines Verbrennungsgases, das in einem vorangehenden Zyklus gewonnen wurde, welches in einer Brennkammer verbleibt. Ferner wird als ein Ergebnis des Mischens des internen AGR-Gases und Luft und Kraftstoff, die frisch angesaugt werden und in einem momentanen Zyklus zur Verfügung gestellt werden, eine Luft-Kraftstoff-Mischung ausgebildet. Die Verbrennung der so geformten Luft-Kraftstoff-Mischung wird signifikant durch eine Temperatur und Dichte der Luft-Kraftstoff-Mischung beeinflusst.
Die interne AGR-Gastemperatur ist hoch relativ zu einer Lufttemperatur und einer Verbrennungstemperatur. Daher sind die Effekte der internen AGR-Gastemperatur auf die Luft-Kraftstoff-Mischungstemperatur signifikant. Ferner führt ein Unterschied in dem Betrag an internem AGR-Gas zu einem Unterschied in dem Betrag der Luft-Kraftstoff-Mischung. Daher beeinflusst der Betrag an internem AGR-Gas die Dichte der Luft-Kraftstoff-Mischung.
Im Speziellen, in einem Fall, in dem die interne AGR-Gastemperatur ansteigt oder der interne AGR-Gasbetrag in einem bestimmten stabilen Verbrennungszustand aufgrund einiger Faktoren ansteigt, wird die Luft-Kraftstoff-Mischungstemperatur größer als die in dem stabilen Zustand. In solch einem Fall steigt die Verbrennungsreaktionsrate an. Im Ergebnis tritt ein Klopfen aufgrund einer Frühzündung auf.
Auf der anderen Seite, in einem Fall, in dem die interne AGR-Gastemperatur fällt oder der interne AGR-Gasbetrag in einem bestimmten stabilen Verbrennungszustand aufgrund einiger Faktoren abnimmt, wird die Luft-Kraftstoff-Mischungstemperatur niedriger als die in dem stabilen Zustand. In solch einem Fall wird die Instabilität der Verbrennung ausgeprägter. Im Ergebnis tritt eine Fehlzündung auf.
Um das Auftreten von Klopfen aufgrund von Frühzündung und das Auftreten von Fehlzündung zu unterdrücken, wie oben beschrieben wurde, ist es notwendig den internen AGR-Gasbetrag geeignet zu steuern. Folglich wird im Stand der Technik, der in der japanischen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungs-Nr. 2009-150288 beispielsweise beschrieben wurde, die Datenbank, die in 4 gezeigt ist, zum Ermitteln des Ventilschließzeitpunktes des Abgasventils verwendet. Wie in 4 gezeigt, werden in der Datenbank eine Wellenrotationsgeschwindigkeit, eine Brennlast, eine Kühlwassertemperatur und der Ventilschließzeitpunkt des Abgasventils einander zugeordnet. Die Kühlwassertemperatur zeigt hier die Temperatur des Motorkühlwassers (nicht gezeigt) an, das zirkuliert, um in Kontakt mit zumindest einem Abschnitt eines Zylinders zu kommen.
Im Speziellen nimmt ein Motorsteuergerät die Wellenrotationsgeschwindigkeit, die Brennlast und die Kühlwassertemperatur auf, um daraus den Ventilschließzeitpunkt des Abgasventils, der den aufgenommenen Parametern entspricht, aus der Datenbank zu extrahieren. Ferner steuert das Steuergerät einen Betrieb eines Abgasventilantriebsmechanismus, sodass das Abgasventil zu dem so extrahierten Ventilschließzeitpunkt geschlossen wird, wodurch geeignet der interne AGR-Gasbetrag eingestellt wird.
Ferner wird in einem normalen Fall die Datenbank, die in 4 gezeigt, basieren auf einer Information in einem Zustand erzeugt, in dem sich die Verbrennungskraftmaschine in einem stabilen Verbrennungszustand befindet (im Speziellen in einem stabilen Brennzustand). Daher kann ermittelt werden, dass die oben erwähnten Mittel zum Ermitteln des Ventilschließzeitpunktes des Abgasventils unter Bezugnahme auf die Datenbank effektiv für die stabile Verbrennung sind, in der die Wellenrotationsgeschwindigkeit der Verbrennungskraftmaschine, die Brennlast, und eine Abgastemperatur sich kaum verändern.
Im Speziellen, in einem Fall der Verbrennungskraftmaschine, die bei Betriebszuständen betrieben wird, in denen die Rotationsgeschwindigkeit und die Brennlast sich kaum verändern, kann der interne AGR-Gasbetrag geeignet unter Anwendung des Stand der Technik gesteuert werden, der in der japanischen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungs-Nr. 2009-150288 beschrieben wird. Folglich kann ein exzellenter Verbrennungszustand aufrechterhalten werden.
In einem Fall der Verbrennungskraftmaschine, die in einem Fahrzeug angeordnet ist, verändert sich jedoch wenn beispielsweise eine Neigung einer Fahrbahnoberfläche, auf der das Fahrzeug fährt, sich ändert oder wenn ein Fahrer des Fahrzeuges eine Veränderung einer Fahrzeuggeschwindigkeit fordert, die Wellenrotationsgeschwindigkeit oder die Brennlast merkbar. Als ein Ergebnis wird die Verbrennungskraftmaschine in einen Übergangszustand gebracht, in solch einem Fall tritt das folgende Problem auf.
Im Speziellen wird in der Verbrennungskraftmaschine ein Fall, in dem ein Betriebszustand I in einem Zyklus sich hin zu einem Betriebszustand II in einem folgenden Zyklus verändert, betrachtet. Die Wellenrotationsgeschwindigkeit beträgt N1 und die Brennlast beträgt P1 in dem Betriebszustand I, wohingegen die Wellenrotationsgeschwindigkeit N2 und die Brennlast P2 in dem Betriebszustand II ist. Ein Drosselklappenöffnungsgrad ist α1, der Ventilschließzeitpunkt des Abgasventils ist EVC1 und die Abgastemperatur beträgt TE1 in dem Betriebszustand I, wohingegen der Drosselklappenöffnungsgrad α2 beträgt, der Ventilöffnungszeitpunkt des Abgasventils EVC2 beträgt und die Abgastemperatur TE2 in dem Betriebszustand II beträgt. Es wird ferner angenommen, dass der Drosselklappenöffnungsgrad von α1 hin zu α2 durch eine Betätigung des Gaspedals, die durch einen Fahrer des Fahrzeugs durchgeführt wird, verändert wird.
In dem oben erwähnten Fall wird gemeinsam mit der Veränderung des Drosselklappenöffnungsgrades von α1 in dem einen Zyklus hin zu α2 in dem folgenden Zyklus ein Kraftstoffbereitstellbetrag gesteuert, um verändert zu werden. Im Ergebnis verändert sich die Brennlast von P1 hin zu P2. Ferner verändert sich die Wellenrotationsgeschwindigkeit als ein Ergebnis der Verbrennung des Kraftstoffes dessen Bereitstellbetrag verändert wurde. Folglich wird N1 als die Wellenrotationsgeschwindigkeit zu diesem Zeitpunkt aufrechterhalten. Der Ventilschließzeitpunkt EVC2 des Abgasventils des Zyklus, der auf den Zyklus in dem Betriebszustand I folgt, wird aus der Datenbank für die Wellenrotationsgeschwindigkeit N1 und die Brennlast P2 extrahiert.
Hier wird ein Fall betrachtet, in dem P1<P2, d.h. bei dem die Brennlast in dem einen Zyklus in dem folgenden Zyklus aufgrund der Beschleunigung des Fahrzeuges oder dergleichen ansteigt. Wie oben beschrieben, wird die Datenbank basierend auf der Information in dem stabilen Verbrennungszustand erzeugt. Folglich wird in dem Zustand, in dem die Beziehung TE1<TE2 für die Abgastemperatur hergestellt wird, der Ventilschließzeitpunkt EVC2 extrahiert. Jedoch ist das interne AGR-Gas, das in der Brennkammer für die Verbrennung in dem auf den Zyklus in dem Betriebszustand I folgenden Zyklus verbleibt, ein Verbrennungsgas mit der Abgastemperatur TE1, das durch die Verbrennung in dem Zyklus in dem Betriebszustand I erhalten wird. Im Vergleich mit einem Fall, in dem der Betrag an Verbrennungsgas mit der Abgastemperatur TE2, die durch den Ventilschließzeitpunkt EVC2 ermittelt wird, zurückgelassen wird, wird die Luft-Kraftstoff-Mischungstemperatur in einem Fall geringer, in dem der Betrag an Verbrennungsgas bei der Abgastemperatur TE1 niedriger als die Abgastemperatur TE2, die durch den Ventilschließzeitpunkt EVC2 ermittelt wird, zurückbleibt. Die abgesenkte Luft-Kraftstoff-Mischungstemperatur führt zu einer Instabilität der Verbrennung, die zur Fehlzündung führt.
Daher ist es erforderlich, in dem oben erwähnten Fall, einen größeren Betrag an internem AGR-Gas in der Brennkammer zurückzulassen, in dem der Ventilschließzeitpunkt des Abgasventils hin zu einer Frühseite (in Richtung „vor“) des Ventilschließzeitpunktes EVC2 korrigiert wird, um die Luft-Kraftstoff-Mischungstemperatur zu erhöhen, um das Auftreten von Fehlzündungen zu verhindern.
Auf der anderen Seite, in einem Fall, in dem P1<P2 hergestellt wird, nimmt im Speziellen die Brennlast in dem vorhergehenden Zyklus in dem folgenden Zyklus ab, aufgrund der Verlangsamung des Fahrzeuges oder dergleichen, die Luft-Kraftstoff-Mischungstemperatur steigt im Vergleich zu dem oben erwähnten Fall an, welches zu einem Klopfen aufgrund von Frühzündung führt.
Daher ist es in dem oben erwähnten Fall notwendig einen geringeren Betrag an internem AGR-Gas in der Brennkammer zurückzulassen, in dem der Ventilschließzeitpunkt des Abgasventils hin zu einer Spätseite (Verzögerungsseite) des Ventilschließzeitpunktes EVC2 korrigiert wird, um die Luft-Kraftstoff-Mischungstemperatur zu senken, um das Auftreten von Klopfen aufgrund von Frühzündung zu verhindern.
In Anbetracht der obigen Betrachtungen fokussiert die vorliegende Erfindung auf dem Problem, dass das Klopfen aufgrund von Frühzündung oder Fehlzündung in der Verbrennungskraftmaschine auftritt, in der der Stand der Technik, der in der japanischen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungs-Nr. 2009-150288 beschrieben wird, in dem Fall angewendet wird, in dem der Betriebszustand sich in dem einen Zyklus im Vergleich zu dem folgenden Zyklus verändert.
Daher, um das Problem zu lösen, auf welches nun in der vorliegenden Erfindung der Fokus gelegt wird, stellt die vorliegende Erfindung ein Steuergerät für eine Verbrennungskraftmaschine zur Verfügung, das in der Lage ist, das Auftreten von Klopfen aufgrund von Frühzündung und das Auftreten von Fehlzündung durch geeignetes Steuern des Ventilschließzeitpunktes des Abgasventils zum Einstellen des internen AGR-Gasbetrages basierend auf einem Veränderungsverhältnis der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung einzustellen, welches ein Index ist, der anzeigt, wie eine Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung in einem vorangehenden Zyklus sich in einem folgenden Zyklus verändert, sogar in dem Fall, in dem der Betriebszustand in dem vorangehenden Zyklus sich in dem momentanen Zyklus verändert.
Als nächstes wird ein Steuergerät für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. 1 stellt ein Konfigurationsdiagramm der Verbrennungskraftmaschine gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Obwohl eine Verbrennungskraftmaschine, die zum Antreiben eines Fahrzeuges oder dergleichen verwendet wird, im Allgemeinen eine Vielzahl an Brennkammern umfasst, wird eine Konfiguration von nur einer aus der Vielzahl an Brennkammern dargestellt, um die Beschreibung des Betriebes zu vereinfachen.
In 1 umfasst die Verbrennungskraftmaschine der ersten Ausführungsform eine Kurbelwelle 1, eine Verbindungsstange 2, einen Kolben 3, einen Zylinder 4, eine Brennkammer 5, ein Einlassventil 6, ein Einlassrohr 7, ein Kraftstoffeinspritzventil 8, ein Kraftstoffbereitstellrohr 9, ein Motorsteuergerät 1, ein Kraftstoffeinspritzsteuergerät 11, eine Zündkerze 12, eine Zündenergiebereitstelleinrichtung 13, ein Abgasventil 14, einen Abgasventilantriebsmechanismus 15, ein Abgasventilsteuergerät 16, einen Einlassventilantriebsmechanismus 17, ein Einlassventilsteuergerät 18, einen Zahnriemen 19, einen Wellenrotationsgeschwindigkeitssensor 20, einen Einlassdrucksensor 21, einen Zylinderinnendrucksensor 22, ein Abgasrohr 23, einen Abgastemperatursensor 24, einen Abgasdrucksensor 25 und einen Einlasslufttemperatursensor 26. Der Abgasventilantriebsmechanismus 15, das Abgasventilsteuergerät 16, der Einlassventilantriebsmechanismus 17 und das Einlassventilsteuergerät 18 stellen einen variablen Ventilsteuerungsmechanismus (variabler Ventiltrieb) dar, der in der Lage ist, zumindest einen Ventilschließzeitpunkt des Abgasventils 14 zu verändern.
Ferner umfasst das Motorsteuergerät 10 einen Parameterbeschaffungsabschnitt 101 , einen Wärmeberechnungsabschnitt für die Luft-Kraftstoff-Mischung 102, einen Berechnungsabschnit für das Veränderungsverhältnis der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung 103, einen Beschaffungsabschnitt für den optimalen Wert des Abgasventilschließzeitpunktes (EVC) 104, einen variablen Ventilsteuerabschnitt 105 und einen Speicherabschnitt 106.
Als nächstes wird ein Betrieb während jedem der vier Takte, das heißt dem „Ansaugen“, „Verdichten/Komprimieren“, „Expansion (Verbrennung)“ und „Abgas“, die einen Zyklus in der Verbrennungskraftmaschine der ersten Ausführungsform darstellen, beschrieben. Während jedem der vier Takte führt der Kolben 3 eine Hin-und-Her-Bewegung entlang des Zylinders 4 durch eine Wirkung der Verbindungsstange 2 gemeinsam mit der Rotation der Kurbelwelle 1 durch. Im Ergebnis verändert sich ein Volumen der Brennkammer 5.
Während des Ansaughubes beginnt das Einlassventil 6 allmählich sich in der Umgebung eines Zustandes zu öffnen, in dem der Kolben 3 am tiefsten herabgedrückt ist, um den Kolben 3 zu ziehen. Im Ergebnis wird Luft in die Brennkammer 5 durch das Ansaugrohr 7 gesaugt. Der Kraftstoff wird eingespritzt und der Brennkammer 5 durch das Kraftstoffeinspritzventil 8 während des Ansaugtaktes zugeführt.
Der Kraftstoff wird durch das Kraftstoffbereitstellrohr 9 zugeführt, nachdem er bis auf 200 Atmosphären (202,65 bar) mittels einer Kraftstoffverstärkerpumpe (nicht gezeigt) oder dergleichen verdichtet wurde. Das Einspritzen des Kraftstoffes wird durch die Kraftstoffeinspritzsteuereinrichtung 11 durch den Empfang von Informationen über einen Einspritzbetrag und einen Einspritzzeitpunkt gesteuert, die durch eine Berechnung ermittelt werden, die in dem Motorsteuergerät 10 durchgeführt wird und durch die folgende Bereitstellung von Antriebsenergie an das Kraftstoffeinspritzventil 8.
Im Folgenden, während des Kompressionshubes, beginnt das Ansaugventil 6 allmählich sich in der Mitte des Prozesses des Herausziehens des Kolbens 3 zu schließen. Wenn das Ansaugventil 6 vollständig in der Umgebung einer Position geschlossen ist, in der das Drücken es Kolbens 3 wieder beginnt, werden die in die Brennkammern angesaugte Luft und der Kraftstoff, der in die Brennkammer 5 zugeführt wurde, komprimiert, während sie weiterhin darin gemischt werden.
Im Motor gemäß dem Stand der Technik, in dem die Verbrennung durch einen Zündfunken initiiert wird, wird eine Zündkerze 12 angeordnet, um in die Brennkammer 5 zu ragen. Ferner entlädt die Zündkerze 12 elektrische Energie, die von der Zündenergiebereitstelleinrichtung 12 bereitgestellt wurde, vor oder nach dem Zeitpunkt, zu dem der Kolben 3 am tiefsten gedrückt wurde, wodurch die Luft-Kraftstoffmischung (nicht gezeigt), welches eine Mischung von komprimierter Luft und Kraftstoff ist, in der Brennkammer 5 entzündet wird.
Anschließend, wenn die Luft-Kraftstoff-Mischung während des Brenntaktes entzündet wird, steigt ein Druck in der Brennkammer 5 abrupt an, sodass eine Kraft zum Zurückdrücken des Kolbens 3 wirkt. Folglich wird eine Drehkraft in der Kurbelwelle 1 durch die Verbindungsstange 2 erzeugt.
Danach beginnt während des Abgashubes das Abgasventil 14 allmählich sich in der Umgebung einer Position zu öffnen, an der der Kolben 3 am tiefsten zurückgedrückt wird. Im Ergebnis wird ein Verbrennungsgas aus der Brennkammer 5 entladen.
In dem Motor gemäß der ersten Ausführungsform wird die interne AGR umgesetzt, indem ein Teil des Verbrennungsgases in der Brennkammer 5 verbleibt, anstatt des Ausstoßens dieses Teils des Verbrennungsgases. Daher wird die Abgasventilsteuereinrichtung 6 zum Steuern des Abgasventilantriebsmechanismus 15 zum Antreiben des Abgasventils 14 gemäß einem Steuerbefehl von der Motorsteuereinrichtung 10 zur Verfügung gestellt. Mit der oben beschriebenen Konfiguration kann der Ventilschließzeitpunkt des Abgasventils 14 gesteuert werden, um gemäß dem Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine verändert zu werden.
Ferner, wenn beispielsweise der Ventilschließzeitpunkt des Abgasventils 14 gesteuert wird, um in Richtung „vor“ verlegt zu werden, ausgehend von dem oberen Totpunkt (TDC; OT) ist es wahrscheinlich, dass das Verbrennungsgas, das in der Brennkammer 5 verbleibt, zurückfließt zu dem Ansaugrohr 7 zu dem Zeitpunkt des Öffnens des Ansaugventils 6. Um den oben beschriebenen Rückfluss zu unterdrücken, wird die Ansaugventilsteuereinrichtung 18 zum Steuern des Ansaugventilantriebsmechanismus 17 zum Antreiben des Ansaugventils 6 gemäß einem Steuerbefehl von dem Motorsteuergerät 10 zur Verfügung gestellt. Mit der oben beschriebenen Konfiguration kann ein Ventilöffnungszeitpunkt des Ansaugventiles 6 gesteuert werden, um verändert zu werden, um zu verhindern, dass Verbrennungsgas, das in der Brennkammer 5 verbleibt, zurück in das Ansaugrohr 7 fließt.
Der Abgasventilantriebsmechanismus 15 und der Ansaugantriebsmechanismus 17 wirken rotierend bei einer Hälfte einer Rotationsgeschwindigkeit der Kurbelwelle 1 mittels des Zahnriemens 19.
Als nächstes wird eine Steuerung über den Ventilschließzeitpunkt des Abgasventils, die durchgeführt wird durch die Steuereinrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß der ersten Ausführungsform, unter Bezugnahme auf die Flussdiagramme von 2A und 2B beschrieben. 2A und 2B sind Flussdiagramme, die einen Betrieb der Steuereinrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen. In der folgenden Beschreibung wird eine physische Menge, wie beispielsweise die Wellenrotationsgeschwindigkeit und die Brennlast, durch einen darauffolgenden Suffix gekennzeichnet. Der Suffix n bezeichnet eine physische Menge in dem derzeitigen Zyklus und der Suffix n-1 bezeichnet eine physische Menge in dem vorangehenden Zyklus. 2A und 2B zeigen ein einzelnes Flussdiagramm, das in zwei Teile unterteilt ist. Folglich sind das Flussdiagramm von 2A und das Flussdiagramm von 2B kontinuierlich.
Nach dem Start der Steuerung in dem momentanen Zyklus im Schritt 101 beschafft der Parameterbeschaffungsabschnitt 101 eine momentane Wellenrotationsgeschwindigkeit N_n, eine momentane Brennlast P_n und eine derzeitige Kühlwassertemperatur TW_n. Anschließend fährt die Verarbeitung im Schritt S102 fort.
Im Speziellen beschafft der Parameterbeschaffungsabschnitt beispielsweise die Wellenrotationsgeschwindigkeit, die von dem Wellenrotationsgeschwindigkeitssensor 20 erfasst wird, der an der Kurbelwelle 1 oder dergleichen vorgesehen ist, als die Wellenotationsgeschwindigkeit N_n. Ferner beschafft der Parameterbeschaffungsabschnitt 101 die Brennlast P_n beispielsweise durch Abschätzen der Brennlasst P_n aus dem Ansaugdruck, der von dem Ansaugdrucksensor 21 erfasst wurde, der an dem Ansaugrohr 7 vorgesehen ist. Alternativ kann der Parameterbeschaffungsabschnitt 101 die Brennlast P_n durch Abschätzen der Brennlast P_n aus dem von dem Kraftstoffeinspritzventil 8 eingespritzten Kraftstoffbetrag, der in dem momentanen Zyklus geplant ist, erhalten. Ferner beschafft der Parameterbeschaffungsabschnitt 101 beispielsweise eine repräsentative Temperatur des Motorkühlwassers, das zirkuliert, um in Kontakt mit zumindest einem Teil des Zylinders 4 zu kommen, mit einem Wassertemperatursensor (nicht gezeigt), als der Kühlwassertemperatur TW_n.
Im Schritt S102 extrahiert der Beschaffungsabschnitt 104 für den optimalen Wert des Abgasventilschließzeitpunktes (EVC) den Ventilschließzeitpunkt des Abgasventils 14, der der Wellenrotationsgeschwindigkeit N_n, der Brennlast P_n, und der Kühlwassertemperatur TW_n entspricht, die von dem Parameterbeschaffungsabschnitt 101 beschafft wurden, als einen eingestellten Ventilschließzeitpunkt EVC_n aus der Datenbank, die in dem Speicherabschnitt 106 gespeichert ist, der in der oben erwähnten 4 gezeigt ist. Die Datenbank wird in dem Speicherabschnitt 106 gespeichert.
Wie oben beschrieben wurde, kann das Steuergerät für eine Verbrennungskraftmaschine temporär den eingestellten Ventilschließzeitpunkt EVC_n in dem momentanen Zyklus durch Ausführen der Schritte S101 und 102 ermitteln. Das Steuergerät für eine Verbrennungskraftmaschine führt die folgenden Schritte aus, um geeignet den temporär ermittelten eingestellten Ventilschließzeitpunkt EVC_n zu korrigieren, wodurch letztendlich ein optimaler Wert des Abgasventilschließzeitpunktes (EVC) ermittelt wird. Der Fall wird beschrieben, in dem der Stand der Technik gemäß der japanischen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungs-Nr. 2009-150288 als Mittel zum temporären Ermitteln des eingestellten Ventilschließzeitpunktes EVC_n in dem momentanen Zyklus angewendet wird. Jedoch sind die Mittel zum temporären Ermitteln des eingestellten Ventilschließzeitpunktes EVC_n in dem momentanen Zyklus nicht darauf beschränkt. Der eingestellte Ventilschließzeitpunkt EVC_n in dem momentanen Zyklus kann temporär durch Anwenden von anderen Mitteln aus dem Stand der Technik ermittelt werden.
Im Schritt S103 berechnet der Wärmeberechnungsabschnitt für die Luft-Kraftstoff-Mischung ein Brennkammervolumen Vn zu dem eingestellten Ventilschließzeitpunkt EVC_n, wobei der Parameterbeschaffungsabschnitt 101 die Abgastemperatur TE_n und den Abgasdruck PE_n beschafft. Anschließend fährt die Verarbeitung im Schritt S104 fort. Im Schritt S104 berechnet der Wärmeberechnungsabschnitt für die Luft-Kraftstoff-Mischung 102 eine Wärme des internen AGR-Gases, das in der Brennkammer 5 vorhanden ist, zu dem eingestellten Ventilschließzeitpunkt EVC_n als einer internen AGR-Gaswärme QG_n. Anschließend fährt die Verarbeitung im Schritt S105 fort.
Hier wird das Brennkammervolumen Vn zum dem eingestellten Ventilschließzeitpunkt EVC_n gemäß (Gleichung 1), die unten beschrieben wird, berechnet. $V_{n} = Ss \times Lp + Vt$
In (Gleichung 1) stellt Ss eine Schnittfläche der Brennkammer 5 dar, Lp stellt eine Kolbenposition in Bezug auf den oberen Totpunkt TDC zu dem eingestellten Ventilschließzeitpunkt EVC_n dar und Vt stellt ein Brennkammervolumen beim oberen Totpunkt TDC dar.
Ferner sind die Abgastemperatur TE_n und der Abgasdruck PE_n Informationen, die notwendig zum Berechnen der internen AGR-Gaswärme QG_n beim eingestellten Ventilschließzeitpunkt EVC_n sind. Daher werden in der Theorie Werte der Abgastemperatur TE_n und des Abgasdruckes PE_n zum Zeitpunkt, bei dem der Ventilschließzeitpunkt des Abgasventils 14 sich mit dem eingestellten Ventilschließzeitpunkt EVC_n deckt, benötigt. In der ersten Ausführungsform ist es jedoch erforderlich, dass die interne AGR-Gaswärme QG_n berechnet wird, bevor der Ventilschließzeitpunkt des Abgasventils sich mit dem eingestellten Ventilschließzeitpunkt EVC_n deckt. Folglich kann durch Verwenden der Abgastemperatur TE_n und des Abgasdruckes PE_n, die von dem Parameterbeschaffungsabschnitt 101 unmittelbar bevor die interne AGR-Gaswärme QG_n berechnet wird beschafft werden, die interne AGR-Gaswärme GQ_n gemäß (Gleichung 2), die unten beschrieben wird, berechnet werden. ${QG}_{n} = {VG}_{n} \times {TE}_{n} \times Cg$
In (Gleichung 2) stellt VG_n den internen AGR-Gasbetrag, der mittels (Gleichung 3), die unten beschrieben wird, berechnet wird, dar und Cg stellt eine spezifische Wärme des internen AGR-Gases dar. ${VG}_{n} = ({PE}_{n} \times V_{n}) / (Rg \times {TE}_{n})$
In (Gleichung 3) stellt Rg eine Gaskonstante dar.
Der Parameterbeschaffungsabschnitt 101 beschafft beispielsweise die Abgastemperatur, die von dem Abgastemperatursensor 24 erfasst wird, der in das Abgasrohr 23 eingeführt wird als der Abgastemperatur TE_n und beschafft den Abgasdruck, der von dem Abgastemperatursensor 25 erfasst wird, der in dem Abgasrohr 23 vorgesehen ist, als dem Abgasdruck PE_n.
Im Schritt S105 beschafft der Parameterbeschaffungsabschnitt 101 eine Ansauglufttemperatur TA_n und einen Betrag an Ansaugluft VA_n. Anschließend fährt die Verarbeitung im Schritt 106 fort. Darauffolgend im Schritt S106, berechnet der Wärmebeschaffungsabschnitt 102 für die Luft-Kraftstoff-Mischung eine Wärme der Ansaugluft als einer Ansaugluftwärme QA_n. Anschließend fährt die Verarbeitung im Schritt S107 fort.
Hier wird die Ansaugluftwärme QA_n gemäß (Gleichung 4), die unten beschrieben wird, berechnet. ${QA}_{n} = {VA}_{n} \times {TA}_{n} \times Cg$
In (Gleichung 4) stellt Cg eine spezifische Wärme der Ansaugluft dar.
Ferner beschafft der Parameterbeschaffungsabschnitt 101 beispielsweise die Ansauglufttemperatur, die von dem Ansauglufttemperatursensor 26 erfasst wird, der in das Ansaugrohr 7 eingeführt wird, als der Ansaugtemperatur TA_n. Ferner beschafft der Parameterbeschaffungsabschnitt 101 beispielsweise den Betrag an Ansaugluft VA_n durch Abschätzen des Betrags an Ansaugluft VA_n aus der Beziehung zwischen dem Kraftstoffbetrag, für den vorgesehen ist, dass er mit dem Kraftstoffeinspritzventil 8 in dem derzeitigen Zyklus eingespritzt wird und eine Dichte der Luft-Kraftstoff-Mischung, die in dem derzeitigen Zyklus ausgebildet wird. Alternativ kann eine Datenbank verwendet werden, in der der Ansaugdruck, die Kurbelwellenrotationsgeschwindigkeit, und der Betrag an Ansaugluft, die einander zugeordnet sind, in dem Speicherabschnitt 106 gespeichert werden kann, sodass der Parameterbeschaffungsabschnitt 101 den Betrag an Ansaugluft VA_n durch Extrahieren des Betrages an Ansaugluft VA_n, der dem Ansaugdruck entspricht, der von dem Ansaugdrucksensor 21 erfasst wurde und die Kurbelwellenrotationsgeschwindigkeit, die von dem Kurbelwellenrotationsgeschwindigkeitssensor 20 erfasst wurde, aus der Datenbank beschafft.
Hier stellt die Summe der internen AGR-Gaswärme QG_n und die Ansaugluftwärme QA_n eine Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung zu einem Zeitpunkt dar, bei dem das Ansaugventil 6 geschlossen ist. Ferner, als ein Ergebnis der Bewegung des Kolbens 3 hin zu dem OT (TDC) einem Zustand, in dem sowohl das Ansaugventil 6 als auch das Abgasventil 14 geschlossen sind, wird die Luft-Kraftstoff-Mischung komprimiert, um die Luft-Kraftstoff-Mischungstemperatur zu erhöhen, um für einen Zündzeitpunkt bereit zu sein. In einer normalen Verbrennungskraftmaschine wird die Kühlung vorwiegend unter Verwendung von Kühlwasser durchgeführt. Daher wird die Wärme aus der Luft-Kraftstoff-Mischung entfernt. Folglich sinkt die Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung vor dem Zündzeitpunkt. Folglich wird Schritt S107 zur Verfügung gestellt, um genauer die Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung nicht nur für die interne AGR-Gaswärme QG_n und die Ansaugluftwärme QA_n abzuschätzen, sondern um auch die Wärme, die aus der Luft-Kraftstoff-Mischung aufgrund von Kühlung zu entfernen ist, zu betrachten.
Im Schritt S107 beschafft der Parameterbeschaffungsabschnitt 101 die Wärme, die von der Luft-Kraftstoff-Mischung aufgrund von Kühlung entfernt wurde, als einen Betrag an Abstrahlung QL_n aus der Luft-Kraftstoff-Mischung. Anschließend fährt die Verarbeitung im Schritt S108 fort.
Der Parameterbeschaffungsabschnitt 101 beschafft den Betrag an Abstrahlung QL_n indem der Betrag an Abstrahlung QL_n auf folgende Weise beispielsweise abgeschätzt wird. Im Speziellen wird die Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung durch eine Wandoberfläche der Brennkammer 5 entfernt. Daher kann der Betrag an Abstrahlung QL_n durch eine Veränderung des Zustandes der Temperatur des Kühlwassers, das in der Umgebung der Wandoberfläche fließt, abgeschätzt werden. Im Speziellen wird eine Strömungsrate des Kühlwassers, das in der Umgebung der Wandoberfläche fließt, vorab beschafft. Eine Kühlwassertemperatur TWin, wenn das Kühlwasser in einen zu kühlenden Abschnitt fließt, und eine Kühlwassertemperatur TWout, wenn Kühlwasser aus dem zu kühlenden Abschnitt fließt, werden mittels des Wassertemperatursensors erfasst. Durch Verwenden der Erfassungswerte wird der Betrag an Strahlung QL_n gemäß der unten beschriebenen (Gleichung 5) berechnet. Im Speziellen wird der Betrag an Abstrahlung QL_n aus der Strömungsrate des Kühlwassers zum Kühlen der Verbrennungskraftmaschine und dem Unterschied zwischen einer Temperatur des Kühlwassers vor dem Kühlen der Verbrennungskraftmaschine und einer Temperatur nach dem Kühlen der Verbrennungskraftmaschine abgeschätzt. ${QL}_{n} = K 0 \times Cw \times (TWout - TWin)$
In (Gleichung 5) stellt K0 einen Einstellfaktor dar, der sich gemäß der Brennlast verändert. In Anbetracht des Umstandes, dass der Großteil der Wärme, der aus der Brennkammer 5 hin zu dem Kühlwasser abwandert, eine Wärme ist, die von der Verbrennung kommt, wird ein Verhältnis der Wärme, die zu dem Kühlwasser bei der Verbrennung gemäß der Brennlast und der Wellenrotationsgeschwindigkeit abwandert und eine Wärme, die von der Luft-Kraftstoff-Mischung hin zu dem Kühlwasser vor dem Start der Verbrennung abwandert, vorab als der Einstellfaktor K0 erhalten. Auf diese Weise kann der Betrag an Abstrahlung QL_n genauer abgeschätzt werden.
Im Schritt S108 berechnet der Wärmeberechnungsabschnitt für die Luft-Kraftstoff-Mischung die Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung aus der Beziehung zwischen der internen AGR-Gaswärme QG_n, der Ansaugluftwärme QA_n und dem Betrag an Abstrahlung QL_n als einer Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung Q_n. Anschließend fährt die Verarbeitung im Schritt S109 fort.
Hier wird die Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung Q_n gemäß (Gleichung 6), die unten beschrieben wird, berechnet. $Q_{n} = {QG}_{n} + {QA}_{n} - {QL}_{n}$
Wie oben beschrieben wurde, führt der Wärmeberechnungsabschnitt für die Luft-Kraftstoff-Mischung 102, der in der Steuereinrichtung für ein Verbrennungskraftmaschine umfasst ist, eine Wärmeberechnungsverarbeitung der Luft-Kraftstoff-Mischung durch, die der Verarbeitung in den Schritten S103 bis S108 entspricht. Als ein Ergebnis kann die Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung Q_n, die dem derzeit eingestellten Ventilschließzeitpunkt EVC_n in dem momentanen Zyklus entspricht, berechnet werden. Obwohl der Fall, in dem Schritt S107 zur Verfügung gestellt wird, um genauer die Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung Q_n abzuschätzen, als ein Beispiel beschrieben wurde, kann Schritt S107 weggelassen werden. In diesem Fall entspricht die Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung Q_n der Summe der internen AGR-Gaswärme QG_n und der Ansaugluftwärme QA_n.
Im Schritt S109 berechnet der Berechnungsabschnitt 103 für das Veränderungsverhältnis der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung ein Veränderungsverhältnis der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung E_n, welches ein Index ist, der anzeigt, wie die Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung Q_n, die im Schritt S108 berechnet wurde (im Speziellen die Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung Q_n, die dem derzeit eingestellten Ventilschließzeitpunkt EVC_n entspricht), sich von einer Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung Q_n-1, die dem optimalen Wert des Abgasventilschließzeitpunktes (EVC), der im vorangegangenen Zyklus beschafft wurde, entspricht, verändert.
Hier wird das Veränderungsverhältnis der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung E_n gemäß (Gleichung 7), die unten beschrieben wird, berechnet. $E_{n} = {(Q_{n} - Q_{n - 1}) {/Q}_{n - 1}} \times 100$
Die Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung Qn-1, die dem optimalen Wert des Abgasventilschließzeitpunktes (EVC) entspricht, der im vorangegangenen Zyklus ermittelt wurde, stellt Daten dar, die in dem Speicherabschnitt 106 im Schritt S112, der weiter unten beschrieben wird, gespeichert werden. Die Details davon werden später beschrieben.
Wie oben beschrieben wurde, führt der Berechnungsabschnitt 103 für das Veränderungsverhältnis der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung, der in dem Steuergerät für eine Verbrennungskraftmaschine umfasst ist, eine Berechnungsverarbeitung für das Veränderungsverhältnis der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung, die der Verarbeitung im Schritt S109 entspricht, aus. Im Ergebnis kann das Veränderungsverhältnis der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung, welches der Index ist, der anzeigt, wie die Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung, die im Schritt S108 berechnet wurde, sich von der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung ändert, die dem optimalen Wert des Abgasventilschließzeitpunktes (EVC) entspricht, der im vorangehenden Zyklus berechnet wurde, berechnet werden.
Im Schritt S110 ermittelt der Beschaffungsabschnitt für den optimalen Wert des Abgasventilschließzeitpunktes 104 ob oder nicht ein absoluter Wert |E_n| des Veränderungsverhältnisses der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung E_n gleich oder kleiner als ein voreingestellter Bezugswert ist (Wert, der gleich oder größer als 0% ist). Im Schritt S110, wenn der Beschaffungsabschnitt 104 für den optimalen Wert des Abgasventilschließzeitpunktes (EVC) ermittelt, dass der absolute Werte |E_n| gleich oder geringer als der Bezugswert (genauer gesagt „JA“) ist, fährt die Verarbeitung im Schritt S111 fort.
Auf der anderen Seite, wenn Beschaffungsabschnitt für den optimalen Wert des Abgasventilschließzeitpunktes (EVC) im Schritt S110 ermittelt, dass der absolute Wert |E_n| größer als der Bezugswert (genauer gesagt „NEIN“) ist, ermittelt der Beschaffungsabschnitt 104 für den optimalen Wert des Abgasventilschließzeitpunktes (EVC) im Schritt S113 ob oder nicht das Veränderungsverhältnis der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung E_n ein positiver Wert ist.
Wenn im Schritt S113 ermittelt wird, dass das Veränderungsverhältnis der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung E_n ein positiver Wert ist (genauer gesagt „JA“), korrigiert der beschaffungsabschnitt 104 für den optimalen Wert des Abgasventilschließzeitpunktes (EVC) den momentan eingestellten Ventilschließzeitpunkt EVC_n hin zu der Verzögerungsseite (Spätseite) im Schritt 114. Anschließend kehrt die Verarbeitung zum Schritt S103 zurück. In diesem Fall, nachdem der momentan eingestellte Ventilschließzeitpunkt EVC_n aktualisiert wurde, indem er durch den eingestellten Ventilschließzeitpunkt ersetzt wurde, der hin zu der Verzögerungsseite, wie oben beschrieben, korrigiert wurde, wird die Verarbeitung nach dem Schritt S103 erneut ausgeführt. Im Speziellen wird durch Verwenden des eingestellten Ventilschießzeitpunktes nach dem Update/Aktualisieren durch die Korrektur hin zu der Spätseite, wie oben beschrieben, die Verarbeitung nach dem Schritt S103 erneut ausgeführt.
Auf der anderen Seite, wenn ermittelt wird, dass das Veränderungsverhältnis der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung E_n ein negativer Wert ist (genauer gesagt „NEIN“), korrigiert der Beschaffungsabschnitt 104 für den optimalen Wert des Abgasventilschließzeitpunktes (EVC) den momentan eingestellten Ventilschließzeitpunkt EVC_n hin zu der Frühseite (in Richtung Früh) im Schritt S115. Anschließend kehrt die Verarbeitung zum Schritt S103 zurück. In diesem Fall, nachdem der momentan eingestellte Ventilschließzeitpunkt EVC_n aktualisiert wurde, indem er durch den eingestellten Ventilschließzeitpunkt ersetzt wurde, der hin zu der Frühseite, wie oben beschrieben wurde, korrigiert wurde, wird die Verarbeitung nach dem Schritt S103 wieder ausgeführt. Im Speziellen wird unter Verwendung des eingestellten Ventilschließzeitpunktes nach dem Update durch die Korrektur hin zu der Frühseite, wie oben beschrieben wurde, die Verarbeitung nach dem Schritt S103 wieder ausgeführt.
Wie oben beschrieben wurde, wenn der absolute Wert |E_n| größer ist als der Bezugswert und das Veränderungsverhältnis der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung E_n der positive Wert ist, verändert sich die Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung Q_n in dem momentanen Zyklus auf solch eine Weise, dass die Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung Q_n signifikant im Vergleich zu der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung Q_n-1 in dem vorangegangenen Zyklus ansteigt. Im Speziellen, falls das Abgasventil 14 noch zu dem momentan eingestellten Ventilschließzeitpunkt EVC_n in dem momentanen Zyklus geschlossen ist, wird die Luft-Kraftstoff-Mischungstemperatur zum Zeitpunkt der Kompression größer im Vergleich mit der des vorgegangenen Zyklus. Im Ergebnis kann die Frühzündung aufgrund der übermäßigen Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung auftreten. Daher, um die oben beschriebene Frühzündung zu unterdrücken, wird im Schritt S114 der momentan eingestellte Ventilschließzeitpunkt EVC_n hin zu der Spätseite korrigiert, um die Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung Q_n in dem momentanen Zyklus mehr in Richtung der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung Q_n-1 in dem vorangegangenen Zyklus zu senken.
Auf der anderen Seite, wenn der absolute Wert |E_n| größer ist als der Bezugswert ist und das Veränderungsverhältnis der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung E_n der negative Wert ist, verändert sich die Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung Q_n in dem momentanen Zyklus auf eine solche Weise, dass die Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung Q_n signifikant im Vergleich zu der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung Q_n-1 in dem vorangegangenen Zyklus abnimmt. Im Speziellen, falls das Abgasventil noch zu dem momentan eingestellten Ventilschließzeitpunkt EVC_n in dem momentanen Zyklus geschlossen ist, wird die Luft-Kraftstoff-Mischungstemperatur zum Zeitpunkt der Kompression niedriger im Vergleich mit der in dem vorangegangenen Zyklus. Im Ergebnis kann eine Destabilisierung der Verbrennung oder eine Fehlzündung aufgrund des nicht Vorhandenseins von Wärme in der Luft-Kraftstoff-Mischung auftreten. Daher, um die Destabilisierung der Verbrennung und die Fehlzündung, die oben beschrieben wurden, zu unterdrücken, im Schritt S115, wird der momentan eingestellte Ventilschließzeitpunkt EVC_n hin zu der Frühseite korrigiert, um die Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung Q_n in dem momentanen Zyklus stärker zu der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung Q_n-1 in dem vorangegangenen Zyklus zu erhöhen.
Ferner werden die Verarbeitung des Aktualisierens des momentan eingestellten Ventilschließzeitpunktes EVC_n durch die Korrektur im Schritt S114 oder S115 und die Verarbeitung in den Schritten S103 bis S110 nach dem Aktualisieren momentan eingestellten Ventilschließzeitpunktes EVC_n wiederholt bis im Schritt S110 ermittelt wird, dass der absolute Wert |E_n| gleich oder geringer als der Bezugswert (genauer gesagt „JA“) ist. Daher wird letztlich der eingestellte Ventilschließzeitpunkt EVC_n mit dem absoluten Wert |E_n|, der gleich oder geringer als der Bezugswert ist, erhalten. In anderen Worten wird der eingestellte Ventilschließzeitpunkt EVC_n mit der Veränderungsrate der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung zum Zeitpunkt der Kompression während der vorangegangenen und momentanen Zyklen, der in einen zulässigen Bereich fällt, erhalten.
Im Schritt S111 beschafft der Beschaffungsabschnitt 104 für den optimalen Wert des Abgasventilschließzeitpunktes (EVC) den momentan eingestellten Ventilschließzeitpunkt EVC_n als den optimalen Wert des Abgasventilschließzeitpunktes (EVC). Anschließend fährt die Verarbeitung im Schritt S112 fort. Nachdem Schritt S111 durchgeführt wurde, steuert der variable Ventilsteuerabschnitt 105 die Abgasventilsteuereinrichtung 16, sodass das Abgasventil 14 bei dem optimalen Wert des Abgasventilschließzeitpunktes der in dem momentanen Zyklus beschafft wurde, geschlossen wird.
Im Schritt S112 speichert der Beschaffungsabschnitt 104 für den optimalen Wert des Abgasventilschließzeitpunktes (EVC) die Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung Q_n, die im Schritt S108 berechnet wurde, wenn der optimale Wert des Abgasventilschließzeitpunktes (EVC) im Schritt S111 erhalten wurde als eine Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung Q_n-1 in dem Speicherabschnitt 106, um sich für die Steuerung in dem folgenden Zyklus vorzubereiten. Anschließend wird die Serie der Verarbeitung in dem momentanen Zyklus abgeschlossen. Wie oben beschrieben wurde, wird durch Speichern der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung Q_n, die dem optimalen Wert des Abgasventilschließzeitpunktes (EVC) entspricht, der in dem momentanen Zyklus beschafft wurde, in dem Speicherabschnitt 106, die Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung Q_n zur Ausführung der Verarbeitung im Schritt S109 in dem folgenden Zyklus verwendet.
Wie oben beschrieben wurde, wiederholt der Beschaffungsabschnitt 104 für den optimalen Wert des Abgasventilschließzeitpunktes (EVC), der in dem Steuergerät für eine Verbrennungskraftmaschine umfasst ist, die VentilschließzeitpunktkorrekturVerarbeitung, die der Verarbeitung in den Schritten S114 und S115 entspricht und die Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischungsberechnungsverarbeitung und das Veränderungsverhältnis der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischungsberechnungsverarbeitung, die den korrigierten, eingestellten Ventilschließzeitpunkt verwenden. Als ein Ergebnis kann der optimale Wert des Abgasventilschließzeitpunktes (EVC), der es dem Veränderungsverhältnis der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung gestattet in den zulässigen Bereich zu fallen, erhalten werden.
Der vorliegende Bezugswert kann geeignet gestaltet werden, im Speziellen kann er beispielsweise gestaltet werden durch experimentelles Herausfinden eines geeigneten Wertes für Spezifikationen von jeder Verbrennungskraftmaschine, von der es ein Ziel ist, sie zu steuern. Im Speziellen wurde als ein Ergebnis eines Experimentes mit der Anwendung der vorliegenden Erfindung an eine tatsächliche Verbrennungskraftmaschine durch die Erfinder der vorliegenden Erfindung bestätigt, dass es gewünscht wird, das der Bezugswert gestaltet werden kann, um ein Wert in dem Bereich von 3% bis 10% zu sein.
Der Korrekturbetrag für die Korrektur des momentan eingestellten Ventilschließzeitpunktes hin zu der Spätseite oder der Frühseite kann geeignet eingestellt werden, im Speziellen kann er beispielsweise gestaltet werden, indem experimentell ein geeigneter Wert für Spezifikationen für jede Verbrennungskraftmaschine herausgefunden wird, von der es ein Ziel ist, sie zu steuern.
Wie oben beschrieben wurde, wird gemäß der ersten Ausführungsform die Konfiguration zur Verfügung gestellt, die in der Lage ist, geeignet den Ventilschließzeitpunkt des Abgasventils zum Einstellen des internen AGR-Gasbetrages basierend auf dem Veränderungsverhältnis der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung einzustellen, welches der Index ist, der anzeigt, wie die Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung in dem vorangehenden Zyklus sich in dem derzeitigen Zyklus verändert.
Im Speziellen wird die folgende Konfiguration zur Verfügung gestellt. Die Ermittlungsverarbeitung zum Ermitteln, ob oder nicht das Veränderungsverhältnis der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung innerhalb des voreingestellten, zulässigen Bereichs fällt, wird durchgeführt. Wenn ermittelt wird, dass das Veränderungsverhältnis der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung in den zulässigen Bereich fällt, wird der momentan eingestellte Ventilschließzeitpunkt ermittelt als der optimale Wert des Abgasventilschließzeitpunktes (EVC). Auf der anderen Seite, wenn ermittelt wird, dass das Veränderungsverhältnis der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung nicht in den zulässigen Bereich fällt, wird der momentan eingestellte Ventilschließzeitpunkt durch Korrigieren des momentan eingestellten Ventilschließzeitpunktes auf eine solche Weise erhalten, dass das Veränderungsverhältnis der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung in den zulässigen Bereich fällt. Anschließend wird die Optimierungsverarbeitung zum Aktualisieren des momentan eingestellten Ventilschließzeitpunktes als dem korrigierten eingestellten Ventilschließzeitpunkt durchgeführt. Bis ermittelt ist, dass das Veränderungsverhältnis der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung in den zulässigen Bereich fällt, werden die Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischungsberechnungsverarbeitung, das Verhältnis der Veränderung der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischungsberechnungsverarbeitung, die Ermittlungsverarbeitung und die Optimierungsverarbeitung wiederholt durchgeführt.
Ferner, wenn der absolute Wert des Veränderungsverhältnisses der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung gleich oder geringer als der voreingestellte Bezugswert ist, der gleich oder größer als 0% ist, wird ermittelt, dass das Veränderungsverhältnis der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung in den zulässigen Bereich fällt. Wenn der absolute Wert des Veränderungsverhältnisses der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung größer als der Bezugswert ist und das Verhältnis der Veränderung der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung positiv ist, wird ermittelt, dass das Veränderungsverhältnis der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung nicht in den zulässigen Bereich fällt und der momentan eingestellte Ventilschließzeitpunkt wird hin zu der Spätseite korrigiert. Wenn der absolute Wert des Veränderungsverhältnisses der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung größer ist als der Bezugswert und das Verhältnis der Veränderung der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung negativ ist, wird ermittelt, dass das Veränderungsverhältnis der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung nicht in den zulässigen Bereich fällt und der momentan eingestellte Ventilschließzeitpunkt wird hin zu der Frühseite korrigiert.
Auf diese Weise kann ein konstant stabiler Verbrennungszustand, genauer gesagt eine konstante, stabile Wellenausgangsleistung der Verbrennungskraftmaschine erhalten werden. Daher kann das Auftreten von Klopfen aufgrund einer übermäßig erhöhten Temperatur der Luft-Kraftstoff-Mischung zum Zeitpunkt der Kompression und das Auftreten von Fehlzündung aufgrund einer übermäßig abgesenkten Temperatur der Luft-Kraftstoff-Mischung zum Zeitpunkt der Kompression unterdrückt werden. Ferner kann der konstante, stabile Brennzustand aufrechterhalten werden ohne das Ansprechverhalten der Verbrennungskraftmaschine zu verringern.
Zweite Ausführungsform
In der oben beschriebenen ersten Ausführungsform wurde der Fall, in dem der optimale Wert des Abgasventilschließzeitpunktes (EVC) zum Gestatten, dass der absolute Wert des Veränderungsverhältnisses der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung gleich oder geringer als der Bezugswert wird, beschrieben. Auf der anderen Seite wurde in einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die folgende Konfiguration beschrieben. Im Speziellen wird die Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung in dem vorangehenden Zyklus eingestellt, um erhöht oder abgesenkt zu werden in dem momentanen Zyklus gemäß einer Größenbeziehung zwischen der Brennlast in dem vorangehenden Zyklus und der in dem momentanen Zyklus. Zusätzlich wird der optimale Wert des Abgasventilschließzeitpunktes (EVC) zum Gestatten, dass der absolute Wert des Veränderungsverhältnisses der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung gleich oder geringer als der Bezugswert wird, erhalten.
Hier, im Vergleich mit einem Fall einer stabilen Verbrennung mit einer geringen Brennlast, ist die Temperatur des internen AGR-Gases, das in der Brennkammer 5 verbleibt, und die Abgastemperatur des Verbrennungsgases, das durch das Abgasrohr 23 fließt, im Allgemeinen hoch in einem Fall einer stabilen Verbrennung mit einer hohen Brennlast. Folglich ist es für den internen AGR-Gasbetrag, der in der Brennkammer 5 verbleibt, erforderlich, dass er reduziert wird, indem der Ventilschließzeitpunkt des Abgasventils 14 hin zu der Spätseite korrigiert wird, um zu verhindern, dass die Luft-Kraftstoff-Mischungstemperatur übermäßig groß wird.
In einem Übergangszustand, in dem der Brennzustand mit der geringen Brennlast sich hin zu dem Brennzustand mit der großen Brennlast verändert, verbleibt das Verbrennungsgas bei einer niedrigen Temperatur, welches in einem Zustand erhalten wird, wenn die Brennlast gering ist, in der Brennkammer 5 als das interne AGR-Gas. Daher, im Vergleich mit dem Fall der stabilen Verbrennung mit der großen Brennlast, neigt die Luft-Kraftstoff-Mischungstemperatur dazu, niedriger zu sein.
Daher, als ein Ergebnis einer scharfen Prüfung durch ein Experiment, das durch den Erfinder der vorliegenden Erfindung in Anbetracht der oben gemachten Überlegungen durchgeführt wurde, wird das folgende klargestellt. In dem Übergangszustand, in dem die Brennlast steigt, wie oben beschrieben wurde, ist es von der Luft-Kraftstoff-Mischungstemperatur erforderlich, dass sie geeignet kontrolliert wird, um in einem hohen Zustand zu sein, in dem die Steuerung durchgeführt wird, sodass die Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung Q_n in dem momentanen Zyklus nachdem die Brennlast sich verändert, innerhalb des zulässigen Bereichs von der Luft-Kraftstoff-Mischung Q_n-1 in dem vorangehenden Zyklus ansteigt bevor die Brennlast sich verändert.
Auf der anderen Seite ist es in dem Übergangszustand, in dem die Brennlast abnimmt, erforderlich, dass die Luft-Kraftstoff-Mischungstemperatur geeignet gesteuert wird, um nicht exzessiv anzusteigen, indem die Steuerung durchgeführt wird, sodass die Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung Q_n in dem momentanen Zyklus nachdem die Brennlast sich verändert, in den zulässigen Bereich von der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung Q_n-1 in dem vorangehenden Zyklus abnimmt, bevor die Brennlast sich verändert.
Daher wird in der zweiten Ausführungsform der optimale Wert des Abgasventilschließzeitpunktes (EVC) in Anbetracht der Veränderung der Brennlast zwischen dem vorangegangenen Zyklus und dem momentanen Zyklus zusätzlich zu dem Veränderungsverhältnis der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung erhalten.
Als nächstes wird ein Steuergerät für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß der zweiten Ausführungsform bezugnehmend auf 3A und 3B beschrieben. 3A und 3B sind Flussdiagramme, die einen Betrieb des Steuergerätes für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen. Eine Konfiguration der Verbrennungskraftmaschine gemäß der zweiten Ausführungsform ist die gleiche wie die der ersten Ausführungsform, die oben beschrieben wurde und daher wird eine detaillierte Beschreibung davon weggelassen. 3A und 3B stellen ein einzelnes Flussdiagramm dar, das in zwei Teile unterteilt ist. Folglich sind das Flussdiagramme von 3A und das Flussdiagramm von 3B als ein kontinuierliches Flussdiagramm zu betrachten.
Das Steuergerät für eine interne Verbrennungskraftmaschine gemäß der zweiten Ausführungsform führt der Reihe nach die Schritte S201 bis S209 aus. Inhalte der Verarbeitung in den Schritten S201 bis S209 sind die gleichen wie in den Schritten S101 bis S109 in der ersten Ausführungsform, die oben beschrieben wurde und daher wird eine detaillierte Beschreibung davon hier weggelassen.
Nachdem die Steuerung in dem momentanen Zyklus begonnen wurde, werden die Schritte S201 bis S209 der Reihe nach ausgeführt. Anschließend wird der Schritt S210 ausgeführt.
Im Schritt S210 ermittelt der Beschaffungsabschnitt 104 für den optimalen Wert des Abgasventilschließzeitpunktes (EVC), ob oder nicht die Brennlast P_n, die in dem Schritt S201 erhalten wurde in dem momentanen Zyklus gleich oder größer als die Brennplast P_n-1 ist, die im Schritt S201 in dem vorangegangenen Zyklus erhalten wurde. Im Speziellen wird im Schritt S210 bestätigt, wie sich die Brennlast in dem momentanen Zyklus im Vergleich zu der in dem vorangegangenen Zyklus verändert.
Im Schritt S110, wenn der Beschaffungsabschnitt 104 für den optimalen Wert des Abgasventilschließzeitpunktes (EVC) ermittelt, dass die Brennlast P_n gleich oder größer als die Brennlast P_n-1 (genauer gesagt „JA“) ist, fährt die Verarbeitung im Schritt S211 fort. Auf der anderen Seite, wenn der Beschaffungsabschnitt 104 für den optimalen Wert des Abgasventilschließzeitpunktes (EVC) ermittelt, dass die Brennlast P_n geringer ist als die Brennlast P_n-1 (genauer gesagt „NEIN“), fährt die Verarbeitung im Schritt S217 fort.
Im Schritt S211 ermittelt der Beschaffungsabschnitt für den optimalen Wert des Abgasventilschließzeitpunktes (EVC), ob oder nicht das Veränderungsverhältnis der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung E_n gleich oder größer als 0% ist. Wenn der Beschaffungsabschnitt 104 für den optimalen Wert des Abgasventilschließzeitpunktes (EVC) im Schritt S211 ermittelt, dass das Veränderungsverhältnis der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung E_n gleich oder größer als 0% ist (genauer gesagt „JA“), fährt die Verarbeitung im Schritt S212 fort. Auf der anderen Seite, wenn der Beschaffungsabschnitt 104 für den optimalen Wert des Abgasventilschließzeitpunktes (EVC) ermittelt, dass das Veränderungsverhältnis der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung E_n kleiner als 0% ist (genauer gesagt „NEIN“), fährt die Verarbeitung im Schritt S216 fort.
Im Schritt S212 ermittelt der Beschaffungsabschnitt 104 für den optimalen Wert des Abgasventilschließzeitpunktes (EVC) anschließend ob oder nicht der absolute Wert |E_n| gleich oder geringer als der Bezugswert ist. Wenn der Beschaffungsabschnitt 104 für den Abgasventilschließzeitpunkt (EVC) im Schritt S112 ermittelt, dass der absolute Wert |E_n| gleich oder geringer als der Bezugswert ist (genauer gesagt „JA“), fährt die Verarbeitung im Schritt S212 fort. Auf der anderen Seite, wenn der Beschaffungsabschnitt für den optimalen Wert des Abgasventilschließzeitpunktes (EVC) ermittelt, dass der absolute Wert |E_n| größer ist als der Bezugswert (genauer gesagt „NEIN“), fährt die Verarbeitung im Schritt S215 fort.
Im Schritt S215 korrigiert der Beschaffungsabschnitt 104 für den optimalen Wert des Abgasventilschließzeitpunktes (EVC) den momentan eingestellten Ventilschließzeitpunkt EVC_n hin zu der Spätseite. Anschließend kehrt die Verarbeitung zum Schritt S203 zurück. In diesem Fall, nachdem der momentan eingestellte Ventilschließzeitpunkt EVC_n aktualisiert wurde, indem er durch den eingestellten Ventilschließzeitpunkt EVC_n ersetzt wurde, der hin zu der Spätseite wie oben beschrieben, korrigiert wurde, wird die Verarbeitung nach dem Schritt S203 erneut ausgeführt. Im Speziellen wird die Verarbeitung nach dem Schritt S203 erneut ausgeführt, indem der eingestellte Ventilschließzeitpunkt EVC_n verwendet wird, der durch die Korrektur hin zu der Spätseite, wie oben beschrieben wurde, aktualisiert wurde.
Wie oben beschrieben wurde, wenn der absolute Wert |E_n| größer ist als der Bezugswerg und das Veränderungsverhältnis der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung E_n ein positiver Wert ist, in dem Fall in dem die Brennlast in dem momentanen Zyklus im Vergleich mit dem vorangegangenen Zyklus ansteigt, verändert sich die Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung Q_n in dem momentanen Zyklus auf eine solche Weise, dass die Luft-Kraftstoff-Mischung Q_n signifikant im Vergleich zu der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung Q_n-1 in dem vorangegangenen Zyklus ansteigt. Daher, wie in der ersten oben beschriebenen Ausführungsform, im Schritt S215, wird der momentan eingestellte Ventilschließzeitpunkt EVC_n hin zu der Spätseite korrigiert, um die Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung Q_n in dem momentanen Zyklus näher zu der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung Q_n-1 in dem vorangegangenen Zyklus abzusenken.
Im Schritt S216 korrigiert der Beschaffungsabschnitt für den optimalen Wert des Abgasventilschließzeitpunktes (EVC) den momentan eingestellten Ventilschließzeitpunkt EVC_n hin zu der Frühseite. Anschließend kehrt die Verarbeitung zum Schritt S203 zurück. In diesem Fall, nachdem der momentan eingestellte Ventilschließzeitpunkt EVC_n aktualisiert wurde, indem er durch den eingestellten Ventilschließzeitpunkt EVC_n ersetzt wurde, der hin zu der Frühseite korrigiert wurde, wie oben beschrieben wurde, wird die Verarbeitung nach dem Schritt S203 erneut ausgeführt. Im Speziellen wird die Verarbeitung nach dem Schritt S203 erneut ausgeführt, durch Verwenden des eingestellten Ventilschließzeitpunktes EVC_n der durch die Korrektur hin zu der Frühseite aktualisiert wurde, wie oben beschrieben wurde.
Wie oben beschrieben wurde, wenn das Veränderungsverhältnis der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung E_n ein negativer Wert in dem Fall ist, in dem die Brennlast in dem momentanen Zyklus im Vergleich zu der in dem vorangegangenen Zyklus ansteigt, verändert sich die Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung Q_n in dem momentanen Zyklus auf eine solche Weise, dass die Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung Q_n im Vergleich zu der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung Q_n-1 in dem vorangegangenen Zyklus abnimmt. Hier, wenn die Brennlast in dem momentanen Zyklus im Vergleich zu der in dem vorangegangenen Zyklus, der oben beschrieben wurde, ansteigt, ist es erforderlich, dass die Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung Q_n gesteuert wird, um im Vergleich zu der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung Q_n-1 in dem zulässigen Bereich anzusteigen. Daher wird im Schritt S216 der momentan eingestellte Ventilschließzeitpunkt EVC_n hin zu der Frühseite korrigiert, sodass die Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung Q_n verändert wird, um im Vergleich zu der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung Q_n-1 anzusteigen.
Im Schritt S217 ermittelt der Beschaffungsabschnitt 104 für den optimalen Wert des Abgasventilschließzeitpunktes (EVC) ob oder nicht das Veränderungsverhältnis der Luft-Kraftstoff-Mischung E_n gleich oder kleiner als 0% ist. Wenn der Beschaffungsabschnitt 104 für den optimalen Wert des Abgasventilschließzeitpunktes (EVC) im Schritt S217 ermittelt, dass das Veränderungsverhältnis der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung E_n gleich oder geringer als 0% ist (genauer gesagt „JA“), fährt die Verarbeitung im Schritt S218 fort. Auf der anderen Seite, wenn der Beschaffungsabschnitt 104 für den optimalen Wert des Abgasventilschließzeitpunktes (EVC) ermittelt, dass das Veränderungsverhältnis der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung E_n größer als 0% ist (genauer gesagt „NEIN“), fährt die Verarbeitung im Schritt S220 fort.
Im Schritt S218 ermittelt der Beschaffungsabschnitt 104 für den optimalen Wert des Abgasventilschließzeitpunktes (EVC) anschließend ob oder nicht der absolute Wert |E_n| gleich oder geringer als der Bezugswert ist. Wenn der Beschaffungsabschnitt 104 für den optimalen Wert des Abgasventilschließzeitpunktes (EVC) im Schritt S218 ermittelt, dass der absolute Wert |E_n| gleich oder geringer als der Bezugswert ist (genauer gesagt „JA“), fährt die Verarbeitung im Schritt S213 fort. Auf der anderen Seite, wenn der Beschaffungsabschnitt 104 für den optimalen Wert des Abgasventilschließzeitpunktes (EVC) ermittelt, dass der absolute Wert |E_n| größer als der Bezugswert ist (genauer gesagt „NEIN“), fährt die Verarbeitung im Schritt S219 fort.
Im Schritt S219 korrigiert der Beschaffungsabschnitt 104 für den optimalen Wert des Abgasventilschließzeitpunktes des momentan eingestellten Ventilschließzeitpunkt EVC_n hin zu der Frühseite. Anschließend kehrt die Verarbeitung zum Schritt S203 zurück. In diesem Fall, nachdem der momentan eingestellte Ventilschließzeitpunkt EVC_n aktualisiert wurde, indem er durch den eingestellten Ventilschließzeitpunkt EVC_n ersetzt wurde, der zu der Frühseite, wie oben beschrieben, korrigiert wurde, wird die Verarbeitung nach dem Schritt S203 erneut ausgeführt. Im Speziellen wird die Verarbeitung nach dem Schritt S203 erneut ausgeführt, in dem der eingestellte Ventilschließzeitpunkt EVC_n verwendet wird, der durch die Korrektur hin zu der Frühseite aktualisiert wurde, wie oben beschrieben wurde.
Wie oben beschrieben wurde, wenn der absolute Wert |E_n| größer als der Bezugswert ist und das Veränderungsverhältnis der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung E_n ein negativer Wert in dem Fall ist, in dem die Brennlast in dem momentanen Zyklus im Vergleich mit der in dem vorangegangenen Zyklus abnimmt, verändert sich die Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung Q_n in dem momentanen Zyklus auf eine solche Weise, dass die Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung Q_n signifikant im Vergleich zu der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung Q_n-1 in dem vorangegangenen Zyklus abnimmt. Daher wird, wie in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform, im Schritt S219 der momentan eingestellte Ventilschließzeitpunkt EVC_n hin zu der Frühseite korrigiert, um die Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung Q_n in dem momentanen Zyklus weiter hin zu der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung Q_n-1 in dem vorangegangenen Zyklus zu erhöhen.
Im Schritt S220 korrigiert der Beschaffungsabschnitt 104 für den optimalen Wert des Abgasventilschließzeitpunktes (EVC) den momentan eingestellten Ventilschließzeitpunkt EVC_n hin zu der Spätseite. Anschließend kehrt die Verarbeitung zum Schritt S203 zurück. In diesem Fall, nachdem der momentan eingestellte Ventilschließzeitpunkt EVC_n aktualisiert wurde, indem er durch den eingestellten Ventilschließzeitpunkt EVC_n ersetzt wurde, der hin zu der Spätseite korrigiert wurde, wie oben beschrieben wurde, wird die Verarbeitung nach dem Schritt S203 erneut ausgeführt. Im Speziellen wird die Verarbeitung nach dem Schritt S203 erneut ausgeführt, indem der eingestellte Ventilschließzeitpunkt EVC_n verwendet wird, der durch die Korrektur hin zu der Spätseite aktualisiert wurde, wie oben beschrieben wurde.
Wie oben beschrieben wurde, wenn das Veränderungsverhältnis der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung E_n ein positiver Wert in dem Fall ist, in dem die Brennlast in dem momentanen Zyklus im Vergleich zu der in dem vorangegangenen Zyklus abnimmt, verändert sich die Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung Q_n in dem momentanen Zyklus auf eine solche Weise, dass die Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung Q_n im Vergleich zu der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung Q_n-1 in dem vorangegangenen Zyklus ansteigt. Hier, wenn die Brennlast in dem momentanen Zyklus im Vergleich zu der in dem vorangegangenen Zyklus, wie oben beschrieben, abnimmt, ist es erforderlich, dass die Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung Q_n gesteuert wird, um innerhalb des zulässigen Bereichs abzunehmen. Daher wird im Schritt S220 der momentan eingestellte Ventilschließzeitpunkt EVC_n zu der Spätseite korrigiert, sodass die Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung Q_n verändert wird, um im Vergleich zu der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung Q_n-1 abzunehmen.
In den Schritten S213 und S214 wird die gleiche Verarbeitung wie in den Schritten S111 und S112 der ersten Ausführungsform, die oben beschrieben wurde, durchgeführt. Anschließend wird die Verarbeitungsreihe in dem momentanen Zyklus abgeschlossen.
Wie oben beschrieben wurde, wiederholt der Beschaffungsabschnitt 104 für den optimalen Wert des Abgasventilschließzeitpunktes (EVC), der in dem Steuergerät für eine Verbrennungskraftmaschine umfasst ist, die Ventilschließzeitpunktkorrekturverarbeitung gemäß der Verarbeitung in den Schritten S215, S216, S219 und S220 und die Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischungsberechnungsverarbeitung und das Veränderungsverhältnis der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischungsberechnungsverarbeitung, die den korrigierten, eingestellten Ventilschließzeitpunkt verwenden. Im Ergebnis kann der optimale Wert des Abgasventilschließzeitpunktes (EVC), der es ermöglicht, dass das Veränderungsverhältnis der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung in den zulässigen Bereich fällt und der auch in Anbetracht der Veränderung der Brennlast zwischen dem vorangegangenen Zyklus und dem momentanen Zyklus erhalten wird, erhalten werden.
In der zweiten Ausführungsform kann der voreingestellte Bezugswert geeignet wie in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform eingestellt werden und es wird gewünscht, dass der Bezugswert gestaltet wird, um ein Wert in dem Bereich von 3% bis 10% zu sein.
Ferner kann der Korrekturbetrag für die Korrektur des momentan eingestellten Ventilschließzeitpunktes hin zu der Spätseite oder der Frühseite geeignet eingestellt werden, genauer gesagt kann er beispielsweise durch experimentelles Ermitteln eines geeigneten Wertes für die Spezifikationen von jeder Verbrennungskraftmaschine, von der es ein Ziel ist, sie zu steuern, eingestellt werden.
Wie oben beschrieben wurde, gemäß der zweiten Ausführungsform, im Gegensatz zu der oben beschriebenen ersten Ausführungsform, wird die Konfiguration zur Verfügung gestellt, die wie folgt wirkt, wenn die Brennlast in dem momentanen Zyklus gleich oder größer als die Brennlast in dem vorangegangenen Zyklus ist. Im Speziellen wird die Konfiguration zur Verfügung gestellt, um zu ermitteln, dass das Veränderungsverhältnis der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung in den zulässigen Bereich fällt, wenn das Veränderungsverhältnis der Luft-Kraftstoff-Mischung 0% oder mehr beträgt und der absolute Wert des Veränderungsverhältnisses der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung gleich oder geringer als der voreingestellte Bezugswert ist, der gleich oder größer als 0% ist. Ferner ermittelt die Konfiguration, dass das Veränderungsverhältnis der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung nicht in dem zulässigen Bereich liegt, wenn das Veränderungsverhältnis der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung 0% oder mehr beträgt und der absolute Wert des Veränderungsverhältnisses der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung größer als der voreingestellte Bezugswert ist, und anschließend korrigiert die Konfiguration den momentan eingestellten Ventilschließzeitpunkt hin zu der Spätseite. Ferner ermittelt die Konfiguration, dass das Veränderungsverhältnis der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung nicht in den zulässigen Bereich fällt, wenn das Veränderungsverhältnis der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung geringer als 0% ist und anschließend korrigiert die Konfiguration den momentan eingestellten Ventilschließzeitpunkt hin zu der Frühseite.
Ferner wird die Konfiguration zur Verfügung gestellt, die wie folgt wirkt, wenn die Brennlast, die in dem momentanen Zyklus erhalten wird, geringer als die Brennlast ist, die in dem vorangegangenen Zyklus erhalten wurde. Im Speziellen wird die Konfiguration zur Verfügung gestellt, um zu ermitteln, dass das Veränderungsverhältnis der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung in den zulässigen Bereich fällt, wenn das Veränderungsverhältnis der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung gleich oder geringer als 0% ist und der absolute Wert des Veränderungsverhältnisses der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung gleich oder geringer als der voreingestellte Bezugswert ist, der gleich oder größer als 0% ist. Ferner ermittelt die Konfiguration, dass das Veränderungsverhältnis der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung nicht in den zulässigen Bereich fällt, wenn das Veränderungsverhältnis der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung 0% oder weniger beträgt und der absolute Wert des Veränderungsverhältnisses der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung größer ist als der voreingestellte Bezugswert und anschließend korrigiert die Konfiguration den momentan eingestellten Ventilschließzeitpunkt hin zu der Frühseite. Ferner ermittelt die Konfiguration, dass das Veränderungsverhältnis der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung nicht in den zulässigen Bereich fällt, wenn das Veränderungsverhältnis der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung mehr als 0% beträgt und anschließend korrigiert die Konfiguration den momentan eingestellten Ventilschließzeitpunkt hin zu der Spätseite.
Auf die oben beschriebene Weise kann im Vergleich zu der oben beschriebenen ersten Ausführungsform ein stabilerer Brennzustand erhalten werden, das heißt, eine stabilere (Kurbel-)Wellenausgangsleistung der Verbrennungskraftmaschine kann erhalten werden. Daher kann das Auftreten von Klopfen aufgrund von Frühzündung und das Auftreten von Fehlzündung weiter unterdrückt werden.
In der ersten und zweiten Ausführungsform, die oben beschrieben wurden, wurde der Fall, bei dem die vorliegende Erfindung an die Verbrennungskraftmaschine mit Funkenzündung angewendet wird, beispielhaft beschrieben. Jedoch ist die Verbrennungskraftmaschine, bei der die vorliegende Erfindung angewendet wird, nicht auf darauf beschränkt. Die vorliegende Erfindung kann bei der Verbrennungskraftmaschine ohne Funkenzündung angewendet werden (beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine, die durch Kompressionsselbstzündungsverbrennung betrieben wird (Selbstzündung)).
Es ist denkbar, dass die Luft-Kraftstoff-Mischungstemperatur auch durch einen Unterschied der Temperatur der Ansaugluft oder dergleichen beeinflusst wird, wenn die vorliegende Erfindung bei der Verbrennungskraftmaschine angewendet wird, die in dem Fahrzeug verbaut ist. Daher kann beispielsweise die Verbrennungsreaktionsrate (Verbrennungsgeschwindigkeit) oder Verbrennungsstabilität unter Verwendung des Zylinderinnendrucksensors 22 erhalten werden, der in der Brennkammer 5 vorgesehen ist, sodass der Ventilschließzeitpunkt des Abgasventils 14 korrigiert wird, indem zusätzlich die erhaltenen Ergebnisse in Betracht gezogen werden.

Claims

Steuergerät für eine Verbrennungskraftmaschine, das in der Lage ist einen variablen Ventilsteuermechanismus (15, 16, 17, 18) zu steuern, der in der Lage ist einen Ventilschließzeitpunkt eines Abgasventils (14) zu verändern, und das in der Lage ist den variablen Ventilsteuermechanismus (15, 16, 17, 18) zu steuern, sodass das Abgasventil (14) bei einem optimalem Wert des Abgasventilschließzeitpunktes (EVC) geschlossen wird, der durch Optimierung eines eingestellten Ventilschließzeitpunktes des Abgasventils (14) in jedem Zyklus erhalten wird, wobei das Steuergerät aufweist: einen Parameterbeschaffungsabschnitt (101), der ausgebildet ist, um eine Abgastemperatur, einen Abgasdruck, eine Ansauglufttemperatur und einen Betrag an Ansaugluft der Verbrennungskraftmaschine zu beschaffen; einen Wärmeberechnungsabschnitt (102) für die Luft-Kraftstoff-Mischung, der ausgebildet ist, um eine erste Verarbeitung des Berechnens einer Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung als einer Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung basierend auf einer Beziehung zwischen einer internen AGR-Gaswärme und einer Ansaugluftwärme auszuführen, wobei die interne AGR-Gaswärme berechnet wird durch Berechnen eines Brennkammervolumens gemäß einem momentan eingestellten Ventilschließzeitpunkt und durch Berechnen einer Wärme eines internen AGR-Gases, das in der Brennkammer vorhanden ist, basierend auf einer Beziehung zwischen dem berechneten Brennkammervolumen, und der Abgastemperatur und dem Abgasdruck, die von dem Parameterbeschaffungsabschnitt (101) beschafft wurden, wobei die Ansaugluftwärme berechnet wird durch Berechnen einer Wärme der Ansaugluft basierend auf einer Beziehung zwischen der Ansauglufttemperatur und dem Betrag an Ansaugluft, die von dem Parameterbeschaffungsabschnitt (101) beschafft wurden; einen Berechnungsabschnitt (103) für das Veränderungsverhältnis der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung, der ausgebildet ist, um eine zweite Verarbeitung des Berechnens eines Veränderungsverhältnisses der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung auszuführen, wobei das Veränderungsverhältnis der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung ein Index ist, der anzeigt wie die Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung, die von dem Wärmeberechnungsabschnitt (102) für die Luft-Kraftstoff-Mischung berechnet wird, um dem momentan eingestellten Ventilschließzeitpunkt in einem momentanen Zyklus zu entsprechen, sich von einer Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung, die einem optimalen Wert des Abgasventilschließzeitpunktes (EVC) entspricht, der in einem vorangegangenen Zyklus ermittelt wurde, verändert; und einen Beschaffungsabschnitt (104) für den optimalen Wert des Abgasventilschließzeitpunktes (EVC), der ausgebildet ist um eine dritte Verarbeitung des Ermittelns, ob oder nicht das Veränderungsverhältnis der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung in einen voreingestellten zulässigen Bereich fällt auszuführen und um eine vierte Verarbeitung des Ermittelns des derzeit eingestellten Ventilschließzeitpunktes als den optimalen Wert des Abgasventilschließzeitpunktes (EVC) in dem momentanen Zyklus auszuführen, wenn ermittelt wird, dass das Veränderungsverhältnis der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung in den zulässigen Bereich fällt und der einen korrigierten, eingestellten Ventilschließzeitpunkt ermittelt durch Korrigieren des momentan eingestellten Ventilschließzeitpunktes, sodass das Veränderungsverhältnis der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung in den zulässigen Bereich fällt, um den momentan eingestellten Ventilschließzeitpunkt als den korrigierten, eingestellten Ventilschließzeitpunkt zu aktualisieren, wenn ermittelt wird, dass das Veränderungsverhältnis der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung nicht in den zulässigen Bereich fällt, wobei die erste Verarbeitung, die von dem Wärmeberechnungsabschnitt (102) für die Luft-Kraftstoff-Mischung ausgeführt wird, die zweite Verarbeitung, die von dem Berechnungsabschnitt (103) für das Veränderungsverhältnis der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung ausgeführt wird, und die dritte Verarbeitung und die vierte Verarbeitung, die von dem Beschaffungsabschnitt (104) für den optimalen Wert des Abgasventilschließzeitpunktes (EVC) ausgeführt werden, wiederholt ausgeführt werden, bis ermittelt wird, dass das Veränderungsverhältnis der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung in den zulässigen Bereich fällt, unter Verwendung des aktualisierten, momentan eingestellten Ventilschließzeitpunktes.
Steuergerät für eine Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1, bei dem der Beschaffungsabschnitt (104) für den optimalen Wert des Abgasventilschließzeitpunktes (EVC) die dritte Verarbeitung und die vierte Verarbeitung ausführt durch: Ermitteln, dass das Veränderungsverhältnis der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung in den zulässigen Bereich fällt, wenn ein absoluter Wert des Veränderungsverhältnisses der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung gleich oder geringer als ein voreingestellter Bezugswert ist, der gleich oder größer als 0% ist; Ermitteln, dass das Veränderungsverhältnis der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung nicht in den zulässigen Bereich fällt, wenn der absolute Wert des Veränderungsverhältnisses der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung größer ist als der Bezugswert und das Veränderungsverhältnis der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung positiv ist, gefolgt vom Korrigieren des momentan eingestellten Ventilschließzeitpunktes hin zu einer Spätseite; und Ermitteln, dass das Veränderungsverhältnis der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung nicht in den zulässigen Bereich fällt, wenn der absolute Wert des Veränderungsverhältnisses der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung größer ist als der Bezugswert und das Veränderungsverhältnis der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung negativ ist, gefolgt vom Korrigieren des momentan eingestellten Ventilschließzeitpunktes hin zu einer Frühseite.
Steuergerät für eine Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Parameterbeschaffungsabschnitt (101) ferner eine Last der Verbrennungskraftmaschine ermittelt und wobei, in einem Fall, in dem die Last, die in dem momentanen Zyklus beschafft wird, gleich oder größer als die Last ist, die in dem vorangegangenen Zyklus beschafft wurde, der Beschaffungsabschnitt (104) für den optimalen Wert des Abgasventilschließzeitpunktes (EVC) die dritte und die vierte Verarbeitung durchführt, durch: Ermitteln, dass das Veränderungsverhältnis der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung in den zulässigen Bereich fällt, wenn das Veränderungsverhältnis der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung gleich oder größer als 0% ist und ein absoluter Wert des Veränderungsverhältnisses der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung gleich oder geringer als ein voreingestellter Bezugswert ist, der gleich oder größer als 0% ist; Ermitteln, dass das Veränderungsverhältnis der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung nicht in den zulässigen Bereich fällt, wenn das Veränderungsverhältnis der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung gleich oder größer als 0% ist und der absolute Wert des Veränderungsverhältnisses der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung größer als der Bezugswert ist, gefolgt vom Korrigieren des momentan eingestellten Ventilschließzeitpunktes hin zu einer Spätseite; und Ermitteln, dass das Veränderungsverhältnis der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung nicht in den zulässigen Bereich fällt, wenn das Veränderungsverhältnis der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung kleiner ist als 0%, gefolgt vom Korrigieren des momentan eingestellten Ventilschließzeitpunktes hin zu einer Frühseite.
Steuergerät für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem der Parameterbeschaffungsabschnitt (101) ferner eine Last der Verbrennungskraftmaschine ermittelt, und wobei, in einem Fall, in dem die Last, die in dem momentanen Zyklus ermittelt wurde, geringer als die Last ist, die in dem vorangegangenen Zyklus ermittelt wurde, der Beschaffungsabschnitt (104) für den optimalen Wert des Abgasventilschließzeitpunktes (EVC) die dritte Verarbeitung und die vierte Verarbeitung durchführt, durch: Ermitteln, dass das Veränderungsverhältnis der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung in den zulässigen Bereich fällt, wenn das Veränderungsverhältnis der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung gleich oder geringer als 0% ist und ein absoluter Wert des Veränderungsverhältnisses der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung gleich oder geringer als ein voreingestellter Bezugswert ist, der gleich oder größer als 0% ist; Ermitteln, dass das Veränderungsverhältnis der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung nicht in den zulässigen Bereich fällt, wenn das Veränderungsverhältnis der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung gleich oder geringer als 0% ist und der absolute Wert des Veränderungsverhältnisses der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung größer als der Bezugswert ist, gefolgt vom Korrigieren des momentan eingestellten Ventilschließzeitpunktes hin zu einer Frühseite, und Ermitteln, dass das Veränderungsverhältnis der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung nicht in den zulässigen Bereich fällt, wenn das Veränderungsverhältnis der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung größer als 0% ist, gefolgt vom Korrigieren des momentan eingestellten Ventilschließzeitpunktes hin zu einer Spätseite.
Steuergerät für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, bei dem der Parameterbeschaffungsabschnitt (101) ferner einen Betrag an Abstrahlung der Luft-Kraftstoff-Mischung ermittelt, und bei dem der Wärmeberechnungsabschnitt (102) für die Luft-Kraftstoff-Mischung die erste Verarbeitung durchführt durch Berechnen der Wärme der Luft-Kraftstoff-Mischung basierend auf einer Beziehung zwischen dem Betrag an Abstrahlung, der internen AGR-Gaswärme und der Ansaugluftwärme.
Steuergerät für eine Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 5, bei dem der Parameterbeschaffungsabschnitt (101) den Betrag an Abstrahlung ermittelt durch Abschätzen des Betrages an Abstrahlung basierend auf einer Beziehung zwischen einer Strömungsrate von Kühlwasser zum Kühlen der Verbrennungskraftmaschine und einer Differenz zwischen einer Temperatur des Kühlwassers vor dem Kühlen der Verbrennungskraftmaschine und einer Temperatur des Kühlwassers nach dem Kühlen der Verbrennungskraftmaschine.
Steuergerät für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 6, bei dem der Bezugswert ein Wert ist, der größer gleich als 3% und kleiner gleich 10% ist.