DE10051424A1 - Direkteinspritzungssystem für Motoren - Google Patents

Abstract

Ein Verfahren zur Steuerung von Betriebsartübergängen, wie z. B. von der geschichteten auf die homogene Betriebsart, bei einem Motor mit Direkteinspritzung paßt eine Anzahl von Verbrennung ausführenden Zylindern an, um Motordrehmomentstörungen vorzubeugen. Es wird Zylindereinschaltung oder Abschaltung genutzt, wenn Veränderung bei dem Zylinder-Luft/Kraftstoffverhältnis nicht durch Verwendung von Zündzeitpunktanpassungen kompensiert werden können. Zusätzlich wird auch die Anzahl von einzuschaltenden oder abzuschaltenden Zylindern festgestellt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Betriebsart- Übergangssteuerung eines fremdgezündeten Motors mit Direkt­ einspritzung.

Bei fremdgezündeten Motoren mit Direkteinspritzung arbeitet der Motor im geschichteten Betrieb des Luft-/Kraftstoff­ gemischs, bei dem der Verbrennungsraum übereinanderliegende Schichten verschiedener Luft-/Kraftstoffgemische enthält. Die Schicht, die der Zündkerze am nächsten liegt, enthält ein stöchiometrisches Gemisch oder ein etwas fetteres Gemisch als das stöchiometrische, und die anschließenden Schichten ent­ halten zunehmend magerere Mischungen.

Der Motor kann auch in einer homogenen Betriebsart mit einer homogenen Mischung von Luft und Kraftstoff arbeiten, die in dem Verbrennungsraum durch frühes Einspritzen von Kraftstoff in den Verbrennungsraum während des Ansaughubs hergestellt werden kann. Der homogene Betrieb kann entweder magerer als der stöchiometrische sein, dem stöchiometrischen entsprechen oder fetter als der stöchiometrische sein.

Motoren mit Direkteinspritzung werden weiter mit an sich be­ kannten Dreiwegekatalysatoren verbunden, um CO, HC und NOx zu reduzieren. Beim Betrieb mit Luft-/Kraftstoffgemischen, die magerer als stöchiometrische sind, wird typischerweise eine NOx-Falle oder -Katalysator stromab vom Dreiwegekatalysator angeschlossen, um NOx weiter zu reduzieren.

Der geschichtete Betrieb wird typischerweise verwendet, wenn der Motor mit geringen oder mittleren Lasten arbeitet. Der homogene Betrieb wird typischerweise für mittlere bis schwere Lastzustände verwendet. Unter bestimmten Bedingungen ist es notwendig, einen Übergang von einer Betriebsform zur anderen herbeizuführen. Während dieser Übergangsphasen ist es wün­ schenswert, das erforderliche Drehmoment zu liefern, um ein gutes Fahrgefühl zu bieten. Unter bestimmten Umständen über­ schneidet sich jedoch der Bereich akzeptabler magerer Luft- /Kraftstoffgemische im geschichteten Betrieb nicht mit akzep­ tablen Luft-/Kraftstoffgemischen des homogenen Betriebes. Während des Übergangs von einer Betriebsform zur anderen kommt es also wegen der schrittweisen Veränderung des Luft- /Kraftstoffgemischs zu einem Drehmomentstoß.

Ein Verfahren zur Verhinderung der Motordrehmomentstörung während des Übergangs besteht darin, die Einspritzform je­ weils für jeden einzelnen Zylinder entsprechend der erforder­ lichen einzuspritzenden Kraftstoffmenge zu wählen. Dies redu­ ziert die große Drehmomentstörung auf mehrere kleinere Drehmomentstörungen. Ein solches Verfahren wird im U.S. Pa­ tent 5.170.759 beschrieben.

Die Erfinder erkannten einen Nachteil bei dem obigen Ansatz. Obwohl der große Drehmomentsprung während des Übergangs von einer Betriebsart zur anderen vermieden wird, gibt es gleich­ wohl noch mehrere kleinere spürbare Drehmomentsprünge. Mit anderen Worten wird eine große Drehmomentstörung durch mehr­ fache kleinere Drehmomentstörungen ersetzt, die immer noch für den Fahrzeuglenker spürbar sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Motor während der Übergänge zwischen Betriebsarten so zu steuern, daß eine ruckfreie Drehmomentabgabe erfolgt.

Das obige Ziel wird erreicht, und die Vorteile früherer An­ sätze werden überwunden durch ein Verfahren zur Steuerung ei­ nes Motors während eines Zylinder-Luft-/Kraftstoffverhältnis- Änderungsvorgangs von einem ersten Zylinder-Luft-/Kraftstoff­ verhältnis auf ein zweites Zylinder-Luft-/Kraftstoffverhält­ nis. Das Verfahren umfaßt die Schritte der Veränderung des Zylinder-Luft-/Kraftstoffverhältnisses und als Reaktion auf den genannten Schritt der Veränderung des Zylinder-Luft- /Kraftstoffverhältnisses wird eine Anzahl von in dem Motor Verbrennung durchführenden Zylindern in der Weise geändert, daß abrupte Veränderungen beim Drehmoment des Motors während des Wechsels des Luft-/Kraftstoffverhältnisses im Zylinder vermieden werden.

Durch Verwendung der Zylinderabschaltung als zusätzlichem Freiheitsgrad können abrupte Veränderungen beim durchschnitt­ lichen Drehmoment des Motors auch während des Wechsels des Luft-/Kraftstoffverhältnisses vermieden werden. Demzufolge können während eines Betriebsartwechsels, bei dem beispiels­ weise wegen Verbrennungsgrenzen das Luft-/Kraftstoffver­ hältnis zwangsläufig geändert werden muß, abrupte Veränderun­ gen beim durchschnittlichen Drehmoment des Motors dadurch vermieden werden, daß eine Anzahl von aktiven Zylindern geän­ dert wird.

Ein Vorteil des obigen Merkmals der Erfindung ist, daß abrup­ te Veränderungen bei der Drehmomentabgabe des Motors während der Übergänge zwischen Betriebsarten vermieden werden können.

Ein weiterer Vorteil des vorgenannten Merkmals der Erfindung liegt darin, daß der Bereich des geschichteten Betriebs er­ weitert werden kann, da der Bereich verfügbarer Übergänge vergrößert wird.

Ein weiterer Vorteil des vorgenannten Merkmals der Erfindung liegt darin, daß die Emissionen reduziert werden können, da der Motor weiter entfernt von Verbrennungsgrenzen des Luft- /Kraftstoffverhältnisses betrieben werden kann.

Bei einem weiteren Merkmal der Erfindung wird das obige Ziel durch ein Steuerverfahren für einen Motor mit Fremdzündung erreicht, welcher mehrere Verbrennungsräume aufweist, welche in der geschichteten Betriebsart zu arbeiten vermögen, bei der Kraftstoff während eines Verdichtungshubs des Motors ein­ gespritzt wird, wobei der Motor des weiteren in einer homoge­ nen Betriebsart zu arbeiten vermag, bei der Kraftstoff wäh­ rend eines Ansaughubs des Motors eingespritzt wird. Das Ver­ fahren umfaßt den Übergang von der genannten geschichteten Betriebsart auf die genannte homogene Betriebsart aufgrund eines Betriebszustandes; als Reaktion auf den genannten Über­ gang erfolgt das Abschalten einer Anzahl von Zylindern durch Unterbrechung der Kraftstoffeinspritzung in abgeschaltete Zy­ linder, und als Reaktion auf diesen Übergang erfolgt eine Veränderung einer Einspritzsteuerung von Einspritzung während des Verdichtungshubs zur Einspritzung beim Ansaughub und eine Veränderung einer Kraftstoffeinspritzmenge in dem verbleiben­ den Satz von aktivierten Zylindern.

Nach einem noch weiteren Merkmal der Erfindung wird das obige Ziel durch ein Steuerverfahren für einen fremdgezündeten Mo­ tor mit mehreren Verbrennungsräumen erreicht, welche in der geschichteten Betriebsart zu arbeiten vermögen, bei der Kraftstoff während eines Verdichtungshubs des Motors einge­ spritzt wird, wobei der Motor des weiteren in einer homogenen Betriebsart zu arbeiten vermag, bei der Kraftstoff während eines Ansaughubs des Motors eingespritzt wird. Das Verfahren umfaßt den Übergang von der genannten homogenen Betriebsart auf die genannte geschichtete Betriebsart aufgrund eines Be­ triebszustandes; als Reaktion auf den genannten Übergang er­ folgt das Einschalten einer Anzahl von Zylindern durch Beginn der Kraftstoffeinspritzung in abgeschaltete Zylinder, und als Reaktion auf diesen Übergang erfolgt eine Veränderung einer Einspritzsteuerung von Einspritzung während der Einspritzung beim Ansaughub zum Verdichtungshubs und eine Veränderung ei­ ner Kraftstoffeinspritzmenge in dem bereits zugeschalteten Satz von aktivierten Zylindern.

Wenn also beispielsweise vom geschichteten Betrieb auf den homogenen Betrieb übergegangen wird, wobei Unregelmäßigkeiten des Luft-/Kraftstoffverhältnisses unvermeidbar sind, können abrupte Veränderungen des durchschnittlichen Motordrehmoments dadurch vermieden werden, daß das erhöhte Drehmoment in ein­ zelnen Zylindern dadurch kompensiert wird, daß die Kraft­ stoffeinspritzung in eine vorherbestimmte Anzahl von Zylin­ dern abgeschaltet wird. Analog können beim Übergang von der homogenen Betriebsart zur geschichteten Betriebsart abrupte Wechsel beim durchschnittlichen Motordrehmoment dadurch ver­ mieden werden, daß die reduzierte Leistung in einzelnen Zy­ lindern dadurch kompensiert wird, daß die Kraftstoffeinsprit­ zung in eine vorherbestimmte Anzahl von Zylindern reaktiviert wird.

Ein Vorteil des vorgenannten Merkmals der Erfindung liegt darin, daß abrupte Veränderungen beim abgegebenen Drehmoment des Motors während der Übergänge zwischen Betriebsarten ver­ mieden werden können.

Ein weiterer Vorteil des vorgenannten Merkmals der Erfindung liegt darin, daß der Bereich des geschichteten Betriebs er­ weitert werden kann, da der Bereich verfügbarer Übergänge vergrößert wird.

Ein weiterer Vorteil des vorgenannten Merkmals der Erfindung liegt darin, daß die Emissionen reduziert werden können, da der Motor weiter entfernt von Verbrennungsgrenzen des Luft- /Kraftstoffverhältnisses betrieben werden kann.

Weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Er­ findung gehen aus der nachstehenden Beschreibung hervor, in der mit Bezug auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele erläu­ tert werden. In den Zeichnungen zeigen

Fig. 1 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform, bei der die Erfindung vorteilhaft genutzt wird;

Fig. 2-3 auf hohe Leistung bezogene Flußdiagramme, die ei­ nen Teil des Betriebs der in Fig. 1 gezeigten Aus­ führungsform der Erfindung ausführen.

Ein fremdgezündeter Innenverbrennungsmotor mit Direktein­ spritzung 10, welcher eine Mehrzahl von Verbrennungsräumen aufweist, wird durch ein elektronisches Motorsteuergerät 12 gesteuert. In Fig. 1 wird ein Verbrennungsraum 30 des Motors 10 gezeigt, welcher Verbrennungsraumwände 32 mit darin einge­ setztem Kolben 36 umfaßt, welcher mit der Kurbelwelle 40 ver­ bunden ist. Bei diesem besonderen Beispiel weist der Kolben 36 eine (nicht gezeigte) Aussparung oder Mulde auf, um die Bildung von geschichteten Füllungen von Luft und Kraftstoff zu unterstützen. Der Verbrennungsraum oder der Zylinder 30 wird so dargestellt, daß er über jeweilige (nicht gezeigte) Einlaßventile 52a und 52b und (nicht gezeigte) Auslaßventile 54a und 54b mit einem Ansaugkrümmer 44 und einem Auspuffkrüm­ mer 48 verbunden ist. Eine Kraftstoffeinspritzdüse 66 wird so dargestellt, daß sie direkt mit dem Verbrennungsraum 30 ver­ bunden ist, um in diesen entsprechend der Pulsbreite eines vom Steuergerät 12 über einen konventionellen elektronischen Treiber 68 erhaltenen Signals fpw flüssigen Kraftstoff direkt einzuspritzen. Der Kraftstoff wird der Einspritzdüse 66 durch ein (nicht gezeigtes) an sich bekanntes Hochdruckkraftstoff­ system geliefert, das einen Kraftstofftank, Kraftstoffpumpen und eine Kraftstoffleitung aufweist.

Der Ansaugkrümmer 44 wird als über eine Drosselklappe 62 mit einem Drosselklappenkörper 58 in Verbindung stehend gezeigt. In diesem besonderen Beispiel ist die Drosselklappe 62 in der Weise mit einem Elektromotor 94 verbunden, daß die Position der Drosselklappe 62 vom Steuergerät 12 über den Elektromotor 94 gesteuert wird. Diese Konfiguration wird allgemein als elektronisches Gaspedal (ETC) bezeichnet, welches auch zur Steuerung der Leerlaufdrehzahl genutzt wird. In einem (nicht gezeigten) alternativen Ausführungsbeispiel, das dem Fachmann an sich bekannt ist, wird parallel zur Drosselklappe 62 ein Bypass-Luftkanal angeordnet, um während der Leerlaufregelung einen aufgebauten Luftstrom über ein innerhalb des Luftdurch­ laßweges angeordnetes Drosselklappen-Steuerventil zu steuern.

Der Abgassauerstoffsensor (EGOS) 76 wird so dargestellt, daß er stromauf des Katalysators 70 mit dem Auspuffkrümmer 78 verbunden ist. In diesem besonderen Beispiel liefert der Sen­ sor 76 ein EGO-Signal an das Steuergerät 12, das das EGO- Signal in ein Zweistufensignal EGOS umwandelt. Ein Zustand hoher Spannung des EGOS-Signals gibt an, daß die Auspuffgase fetter sind als das stöchiometrische Gemisch, und ein Nieder­ spannungszustand des EGOS-Signals gibt an, daß die Auspuffga­ se magerer sind als das stöchiometrische Gemisch. Das EGOS- Signal wird vorteilhafterweise in an sich bekannter Weise für die Rückmeldungs-Luft-/Kraftstoffgemischsteuerung genutzt, um das durchschnittliche Luft-/Kraftstoffgemisch während des stöchiometrischen homogenen Funktionsmodus beim stöchiometri­ schen Verhältnis zu halten.

Ein an sich bekanntes kontaktloses Zündsystem 88 liefert ent­ sprechend dem Vorzündungssignal SA aus dem Steuergerät 12 über eine Zündkerze 92 den Zündfunken an den Verbrennungsraum 30.

Indem es den Einspritzzeitpunkt steuert bewirkt das Steuerge­ rät 12, daß der Verbrennungsraum 30 entweder in einer homoge­ nen Luft-/Kraftstoffgemischbetriebsart oder in einer ge­ schichteten Luft-/Kraftstoffgemischbetriebsart arbeitet. In der geschichteten Betriebsart aktiviert das Steuergerät 12 die Einspritzdüse 66 während des Verdichtungshubs des Motors in der Weise, daß Kraftstoff direkt in die Mulde des Kolbens 36 eingespritzt wird. Somit werden stratifizierte Luft- /Kraftstoffgemisch-Schichten gebildet. Die Schicht, die am nächsten bei der Zündkerze liegt, enthält ein stöchiometri­ sches Gemisch oder ein etwas fetteres Gemisch als das stöchiometrische Gemisch, und die daran anschließenden Schichten enthalten ein zunehmend mageres Gemisch. Während der homogenen Betriebsart aktiviert das Steuergerät 12 die Einspritzdüse 66 während des Ansaughubs, so daß ein im we­ sentlichen homogenes Luft-/Kraftstoffgemisch gebildet wird, wenn vom Zündsystem 88 Zündstrom an die Zündkerze 92 gelie­ fert wird. Das Steuergerät 12 steuert die von der Einspritz­ düse 66 abgegebene Kraftstoffmenge in der Weise, daß das ho­ mogene Luft-/Kraftstoffgemisch im Verbrennungsraum 30 so ge­ wählt werden kann, daß es stöchiometrisch ist, einen fetteren Wert als den stöchiometrischen oder aber einen magereren Wert als den stöchiometrischen Wert annimmt. Das geschichtete Luft-/Kraftstoffgemisch wird immer einen magereren Wert haben als den stöchiometrischen, wobei das genaue Luft-/Kraftstoff­ gemisch eine Funktion der zum Verbrennungsraum 30 geführten Kraftstoffmenge ist.

Ein Stickoxyd(NOx)-Absorber bzw. eine Falle 72 wird als stromab vom Katalysator 70 angeordnet dargestellt. Die NOx- Falle 72 absorbiert NOx, wenn der Motor im magereren als dem stöchiometrischen Betrieb arbeitet. Das absorbierte NOx rea­ giert anschließend mit HC und wird während eines NOx- Spülzyklus katalysiert, wenn das Steuergerät 12 veranlaßt, daß der Motor 10 entweder in einer fetten homogenen Betriebs­ art oder in einer stöchiometrischen homogenen Betriebsart ar­ beitet.

Das Steuergerät 12 wird in Fig. 1 als ein an sich bekannter Mikrocomputer gezeigt, welcher umfaßt: eine Mikroprozes­ soreinheit 102, Eingangs-/Ausgangsanschlüsse 104, ein elek­ tronisches Speichermedium für Arbeitsprogramme und Kalibrier­ werte, in diesem besonderen Beispiel dargestellt als ein Todspeicherchip 106, einen Informationsspeicher mit wahlfrei­ em Zugang (RAM) 108, einen Hilfsspeicher 110 und einen kon­ ventionellen Datenbus. Das Steuergerät 12 wird so darge­ stellt, daß es zusätzlich zu den vorstehend erörterten Signa­ len verschiedene Signale von mit dem Motor 10 verbundenen Sensoren empfängt, hierin eingeschlossen: Messung des aufge­ bauten Luftmassenstroms (MAF) aus dem mit dem Drosselklappen­ körper 58 verbundenen Luftmassenstromsensor 100; Motorkühl­ mitteltempteratur (ECT) aus dem mit der Kühlschlange 114 ver­ bundenen Temperatursensor; ein Profil-Zündabgriffsignal (PIP) aus einem mit der Kurbelwelle 40 verbundenen Hall-Effekt­ sensor 118 und die Drosselklappenstellung TP aus dem Drossel­ klappensensor 120 sowie ein absolutes Ansaugkrümmerdrucksi­ gnal (MAP) aus dem Sensor 122. Das Motordrehzahlsignal RPM wird vom Steuergerät 12 in einer an sich bekannten Weise auf­ grund des PIP-Signals generiert, und das Ausaugkrümmerdruck­ signal (MAP) liefert eine Angabe der Motorlast.

Bei diesem besonderen Beispiel werden die Temperatur Tcat des Katalysators 70 und die Temperatur Ttrap der NOx-Falle 72 in der Weise aus dem Motorbetrieb abgeleitet, wie dies im US- Patent Nr. 5.414.994 offengelegt wird, dessen Beschreibung hierin durch Bezugnahme darauf übernommen wird. Bei einem al­ ternativen Ausführungsbeispiel wird die Temperatur Tcat von einem Temperatursensor 124 geliefert, und die Temperatur Ttrap wird von einem Temperatursensor 126 geliefert.

Unter Bezugnahme auf Fig. 2 wird nunmehr eine Routine zur Durchführung der Betriebsartübergänge von Schichtladung auf homogene und von homogener auf Schichtladung beschrieben. Zu­ nächst wird bei Schritt 210 festgestellt, ob ein Betriebsart­ wechsel erforderlich ist. Ein Betriebsartwechsel wird auf­ grund der Motorbetriebsbedingungen erforderlich. Wenn bei­ spielsweise das erforderliche Motordrehmoment graduell von einem hohen Wert auf einen geringen Wert reduziert wird, kann möglicherweise ein Übergang von der homogenen Betriebart auf die geschichtete Betriebart erforderlich sein. Wenn anderer­ seits das erforderliche Motordrehmoment graduell von einem niedrigen auf einen hohen Wert geändert wird, ist möglicher­ weise der Übergang von der geschichteten Betriebsart auf die homogene Betriebsart erforderlich. Des weiteren erfordern möglicherweise Kraftstoffverbrauchserfordernisse oder Zustän­ de der Emissionsvorrichtungen Betriebsartübergänge. Wenn bei­ spielsweise die Falle 72 eine gewisse Kapazität von gespei­ cherten NOx erreicht, ist möglicherweise ein Übergang von der geschichteten Betriebsart auf die homogene Betriebsart erfor­ derlich, so daß ein fetteres Luft-/Kraftstoffverhältnis als das stöchiometrische verbrannt werden kann, wodurch ein Spü­ len der Falle 72 ermöglicht wird. Des weiteren ist es erfor­ derlich, daß dieser Übergang weich erfolgt, so daß der Fahr­ komfort nicht beeinträchtigt wird.

Die Beschreibung wird mit Fig. 2 fortgesetzt; wenn die Ant­ wort bei Schritt 210 ja ist, erfolgt bei Schritt 212 die Feststellung, ob der Motor aktuell in der geschichteten Be­ triebsart arbeitet. Wenn die Antwort bei Schritt 212 ja ist, erfolgt eine neue Feststellung bei Schritt 214, ob Zylinder­ abschaltung erforderlich ist. Die Feststellung bei Schritt 214 erfolgt unter Verwendung der Kennfelddaten des Motors, welche durch die folgende Gleichung beschrieben werden:

hierin bestimmt die Gleichung, ob das angegebene Mindest­ drehmoment (T ⁱ) über verfügbare Zündzeitpunkte (Funke) für die homogene Betriebsart bei dem maximal mageren Homogen- Luft-/Kraftstoffverhältnis (a/f  homogen| max) größer ist als das ma­ ximale angegebene Drehmoment über verfügbare Zündzeitpunkte für den geschichteten Betrieb bei dem minimalen Mager-Luft- /Kraftstoffverhältnis bei Schichtbetrieb (a/f  homogen| max) bei aktu­ ellen Betriebsbedingungen, welche beispielsweise definiert werden durch Motordrehzahl (RPM), Frischluftstrom, Menge der Abgasrückführung und weitere Variablen, von denen die Fach­ leute wissen, daß sie das angegebene Drehmoment des Motors beeinflussen. Mit anderen Worten, wenn dieser Zustand ein­ tritt, dann wird eine Drehmomentstörung eintreten, wenn von der geschichteten auf die homogene Betriebsart übergegangen wird, falls nur der Zündzeitpunkt herangezogen wird, um den Betriebsartwechsel zu kompensieren. Diese Drehmomentberech­ nungen werden für die aktuelle Anzahl von aktiven Zylindern (Ncyl) skaliert. Entsprechend wird ein normaler Fachmann die allgemeine Anwendbarkeit der Erfindung auf eine beliebige An­ zahl von Zylindern auch für den Fall erkennen, daß einige Zy­ linder möglicherweise abgeschaltet werden.

Wenn diese Bedingung anhält, wird die Zylinderabschaltung ge­ nutzt. Wenn die Zylinderabschaltung nicht verwendet wird, kann ein Betriebsartübergang unter Verwendung anderer Steu­ ervariablen, wie z. B. Zündzeitpunkt, bei Schritt 216 durchge­ führt werden. Ansonsten wird bei Schritt 218 die Anzahl der abzuschaltenden Zylinder festgelegt. Die Anzahl der abzu­ schaltenden Zylinder basiert auf der Größe der Drehmomentlüc­ ke und mehreren weiteren Faktoren, wie dies hierin weiter un­ ten unter besonderer Bezugnahme auf Fig. 3 beschrieben wird. Als nächstes wird bei Schritt 220 die festgestellte Anzahl von Zylindern deaktiviert, während gleichzeitig die Betriebs­ art der verbleibenden Zylinder geändert wird. Zusätzlich wird während des Betriebsartwechsels auch das Luft-/Kraftstoffver­ hältnis abrupt geändert. Erfindungsgemäß vermeidet jedoch die durchschnittliche Drehmomentabgabe des Motors abrupte Verän­ derungen.

Die Beschreibung wird mit Fig. 2 fortgesetzt; wenn die Ant­ wort auf Schritt 212 nein ist, dann arbeitet der Motor aktu­ ell in der homogenen Betriebsart, und der Übergang von der homogenen Betriebsart auf die geschichtete Betriebsart ist erforderlich. Bei Schritt 230 erfolgt auf der Grundlage der folgenden Gleichung eine Feststellung, ob eine Zylinderwie­ dereinschaltung erforderlich ist.

Ist die Antwort auf Schritt 230 nein, setzt sich die Routine fort mit dem vorstehend hierin beschriebenen Schritt 216. An­ sonsten wird bei Schritt 232 die Anzahl der einzuschaltenden Zylinder, wie später unter besonderer Bezugnahme auf Fig. 3 beschrieben, festgestellt. Dann wird bei Schritt 234 die festgestellte Anzahl von Zylindern eingeschaltet, und die Be­ triebsart des Motors wird gleichzeitig von der homogenen Be­ triebsart auf die geschichtete Betriebsart umgestellt. Zu­ sätzlich wird während dieses Übergangs das Luft-/Kraftstoff­ verhältnis in den Zylindern ruckartig geändert.

Unter Bezugnahme auf Fig. 3 wird nun eine Routine für die Be­ stimmung der abzuschaltenden/einzuschaltenden Zylinder be­ schrieben. Bei Schritt 312 erfolgt eine Feststellung, ob der Motor aktuell in der geschichteten Betriebsart arbeitet. Wenn die Antwort auf Schritt 312 ja ist, wird bei Schritt 314 die Anzahl der abzuschaltenden Zylinder (M) auf der Grundlage der folgenden Gleichungen festgestellt, worin:

Wiederum sind diese Drehmomentberechnungen für die aktuelle Zahl von aktiven Zylindern (Ncyl) skaliert. Demzufolge ist die allgemeine Anwendbarkeit der Erfindung auf die jeweilige Anzahl von Zylindern, einschließlich bereits abgeschalteter Zylinder, für den Fachmann erkennbar.

Ist die Antwort auf Schritt 312 nein, wird bei Schritt 316 die Anzahl der einzuschaltenden Zylinder (P) aufgrund der folgenden Gleichung festgelegt. Hierin ist.

Demzufolge werden erfindungsgemäß während des Betriebs­ artübergangs, bei dem das Luft-/Kraftstoffverhältnis aufgrund von Zwängen der Motorleistung in nicht kontinuierlicher Weise ruckartig verändert wird, abrupte Veränderungen beim Motor­ drehmoment entweder durch Einschalten oder Abschalten von Zy­ lindern gleichzeitig mit dem Luft-/Kraftstoffverhältnis- Sprung vermieden.

Demzufolge wird die "Abrundungs"-Funktion genutzt, da die An­ zahl der zur Kompensation des Motordrehmoments während der Zylinder-Luft-/Kraftstoffverhältnis-Veränderungen einzuschal­ tenden oder abzuschaltenden Zylinder möglicherweise nicht ge­ nau gleich einer ganzen Zahl ist. Deshalb kann die verblei­ bende Drehmomentdifferenz unter Verwendung von dem Fachmann bekannten Verfahren, wie z. B. durch Zündzeitpunktsteuerung, ausgeglichen werden.

Bei einer alternativen Ausführungsform kann die Drehmoment­ differenz entsprechend der folgenden Formel berechnet werden:

Bei einem weiteren alternativen Ausführungsbeispiel, bei dem das Zylinder-Luft-/Kraftstoffverhältnis aus anderen Gründen als dem Betriebsartwechsel abrupt geändert wird, kann das Vorstehende unter besonderer Bezugnahme auf die Fig. 2 bis 3 angewandt werden. Insbesondere können Zunahmen oder Abnah­ men bei dem Motordrehmoment herangezogen werden, um das Ein­ schalten oder Abschalten von Zylindern auszuwählen. Wenn bei­ spielsweise eine Zunahme des Motordrehmoments erzeugt wird (das aktuelle Motordrehmoment ist geringer als das zukünftige Motordrehmoment, dies entspricht der Umschaltung von der ge­ schichteten auf die homogene Betriebsart), kann die Zylinder­ abschaltung genutzt werden. Wenn analog eine Abnahme des Mo­ tordrehmoments erzeugt wird (das aktuelle Motordrehmoment ist größer als das zukünftige Motordrehmoment, dies entspricht der Umschaltung von der homogenen auf die geschichtete Be­ triebsart), kann die Zylindereinschaltung genutzt werden. Die entsprechenden aktuellen und zukünftigen Motordrehmomentwerte und Luft-/Kraftstoffverhältnisse können in den obigen Glei­ chungen eingesetzt werden.

Während die Erfindung mit ihren bevorzugten Ausführungsformen dargestellt und beschrieben wurde, ist es für den einschlägi­ gen Fachmann klar, daß daran zahlreiche Änderungen und Modi­ fikationen vorgenommen werden können, ohne den Erfindungsrah­ men zu verlassen. Demzufolge ist beabsichtigt, daß der Erfin­ dungsrahmen lediglich durch die nachfolgenden Patentansprüche eingeschränkt wird.

Claims (22)

1. Verfahren zur Steuerung eines Motors während einer Zy­ linder-Luft-/Kraftstoffverhältnis-Veränderung von einem ersten Zylinder-Luft-/Kraftstoffverhältnis zu einem zweiten Zylinder-Luft-/Kraftstoffverhältnis, wobei das Verfahren durch folgende Schritte gekennzeichnet ist:
Änderung des Zylinder-Luft-/Kraftstoffverhältnisses, und
als Reaktion auf den genannten Schritt der Änderung des genannten Zylinder-Luft-/Kraftstoffverhältnisses Ände­ rung einer Anzahl von Verbrennung im Motor auslösenden Zylindern in der Weise, daß abrupte Änderungen beim Mo­ tordrehmoment während des Wechsels des Zylinder-Luft- /Kraftstoffverhältnisses vermieden werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, das des weiteren gekenn­ zeichnet ist durch den Schritt der Feststellung der ge­ nannten Anzahl von Verbrennung ausführenden Zylindern.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Schritt der Veränderung der genannten An­ zahl von Verbrennung im Motor ausführenden Zylindern gleichzeitig mit dem genannten Schritt der Veränderung des genannten Zylinder-Luft-/Kraftstoffverhältnisses erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Schritt der Feststellung der genannten An­ zahl von Verbrennung ausführenden Zylindern des weite­ ren die Feststellung einer Anzahl von abzuschaltenden Zylindern aufgrund einer Drehmomentdifferenz zwischen einem ersten von dem ersten Zylinder-Luft-/Kraftstoff­ verhältnis erzeugten Drehmoment und einem zweiten von einem zweiten Zylinder-Luft-/Kraftstoffverhältnis er­ zeugten Drehmoment umfaßt.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Schritt der Feststellung der genannten An­ zahl von Verbrennung ausführenden Zylindern des weite­ ren die Feststellung einer Anzahl von einzuschaltenden Zylindern aufgrund einer Drehmomentdifferenz zwischen einem ersten von dem ersten Zylinder-Luft-/Kraftstoff­ verhältnis erzeugten Drehmoment und einem zweiten von einem zweiten Zylinder-Luft-/Kraftstoffverhältnis er­ zeugten Drehmoment umfaßt.

6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es des weiteren den Schritt der Feststellung einer An­ zahl von einzuschaltenden Zylindern auf der Grundlage einer Drehmomentdifferenz zwischen einem ersten durch eine aktuelle Betriebsart des Motors bei einem ersten Zylinder-Luft-/Kraftstoffverhältnis erzeugten Drehmo­ ment und einem erforderlichen Drehmoment umfaßt.

7. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es des weiteren den Schritt der Feststellung einer An­ zahl von abzuschaltenden Zylindern auf der Grundlage einer Drehmomentdifferenz zwischen einem ersten durch eine aktuelle Betriebsart des Motors bei einem ersten Zylinder-Luft-/Kraftstoffverhältnis erzeugten Drehmo­ ment und einem erforderlichen Drehmoment umfaßt.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Anzahl von einzuschaltenden Zylindern weiter auf einer Anzahl von aktuell die Verbrennung ausführenden Zylindern basiert.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Anzahl von abzuschaltenden Zylindern wei­ ter auf einer Anzahl von aktuell die Verbrennung aus­ führenden Zylindern basiert.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Schritt der Veränderung des genannten Zy­ linder-Luft-/Kraftstoffverhältnisses einen Betriebs­ artübergang darstellt, wobei der Motor ein Motor mit Direkteinspritzung ist.

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Schritt der Veränderung des genannten Zy­ linder-Luft-/Kraftstoffverhältnisses des weiteren den Schritt der Veränderung des genannten Zylinder-Luft- /Kraftstoffverhältnisses von einer geschichteten Luft- /Kraftstoffverhältnis-Grenze beim geschichteten Betrieb auf eine homogene Luft-/Kraftstoffverhältnis-Grenze beim homogenen Betrieb umfaßt.

12. Verfahren zur Steuerung eines fremdgezündeten Motors mit mehreren Verbrennungsräumen, welcher in einer ge­ schichteten Betriebsart zu arbeiten vermag, bei der Kraftstoff während eines Verdichtungshubs des Motors eingespritzt wird, wobei der Motor des weiteren in ei­ ner homogenen Betriebsart zu arbeiten vermag, bei der Kraftstoff während eines Ansaughubs des Motors einge­ spritzt wird, wobei dieses Verfahren gekennzeichnet ist durch:
den Übergang von der genannten geschichteten Betriebs­ art auf die genannte homogene Betriebsart auf der Grundlage eines Betriebszustandes,
als Reaktion auf den genannten Übergang Abschalten ei­ ner Anzahl von Zylindern durch Unterbrechen der Kraft­ stoffeinspritzung in die abgeschalteten Zylinder und
als Reaktion auf diesen Übergang Veränderung eines Ein­ spritzzeitpunktes von der Einspritzung während des Ver­ dichtungshubs in die Einspritzung während des Ansaug­ hubs und Veränderung der Kraftstoffeinspritzmenge in eine verbleibende Anzahl von aktivierten Zylindern.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Anzahl von Zylindern auf einem ersten bei der genannten geschichteten Betriebsart erzeugten Drehmoment und einem erforderlichen Drehmoment beruht.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Anzahl von Zylindern des weiteren auf ei­ ner Anzahl von aktuell Verbrennung ausführenden Zylin­ dern basiert.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Anzahl von Zylindern weiterhin beruht auf dem Verhältnis einer Drehmomentdifferenz zwischen dem genannten ersten Drehmoment und dem genannten erforder­ lichen Drehmoment.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Betriebszustand das genannte erforderliche Drehmoment ist.

17. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Betriebszustand eine Menge von in einer mit dem Motor verbundenen Emissionsminderungsvorrich­ tung gespeicherten Nox ist.

18. Verfahren zur Steuerung eines fremdgezündeten Motors mit mehreren Verbrennungsräumen, welcher in einer ge­ schichteten Betriebsart zu arbeiten vermag, bei der Kraftstoff während eines Verdichtungshubs des Motors eingespritzt wird, wobei der Motor des weiteren in ei­ ner homogenen Betriebsart zu arbeiten vermag, bei der Kraftstoff während eines Ansaughubs des Motors einge­ spritzt wird, wobei dieses Verfahren gekennzeichnet ist durch:
den Übergang von der genannten homogenen Betriebsart auf die genannte geschichtete Betriebsart auf der Grundlage eines Betriebszustandes,
als Reaktion auf den genannten Übergang Einschalten ei­ ner Anzahl von Zylindern durch Beginn der Kraftstoff einspritzung in die abgeschalteten Zylinder und
als Reaktion auf den genannten Übergang Veränderung ei­ nes Einspritzzeitpunktes von der Einspritzung währen des Ansaughubs in die Einspritzung während des Verdich­ tungshubs und Veränderung der Kraftstoffeinspritzmenge in einer Anzahl von bereits eingeschalteten aktivierten Zylindern.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Anzahl von Zylindern auf einem ersten bei der genannten geschichteten Betriebsart erzeugten Drehmoment und einem erforderlichen Drehmoment beruht.

20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Anzahl von Zylindern des weiteren auf ei­ ner Anzahl von aktuell Verbrennung ausführenden Zylin­ dern basiert.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Anzahl von Zylindern weiterhin beruht auf dem Verhältnis einer Drehmomentdifferenz zwischen dem genannten ersten Drehmoment und dem genannten erforder­ lichen Drehmoment.

22. Industrieprodukt, das gekennzeichnet ist durch:
ein Computerspeichermedium mit einem dort encodierten Computerprogramm zur Steuerung eines Motors während ei­ ner Veränderung des Zylinder-Luft-/Kraftstoffverhält­ nisses von einem ersten Zylinder-Luft-/Kraftstoffver­ hältnis auf ein zweites Zylinder-Luft-/Kraftstoffver­ hältnis, wobei das genannte Computerspeichermedium um­ faßt:
einen Code zur Veränderung des Zylinder-Luft-/Kraft­ stoffverhältnisses,
einen Code zur Veränderung der Anzahl der Verbrennung im Motor ausführenden Zylinder als Reaktion auf den ge­ nannten Schritt der Veränderung des genannten Zylinder- Luft-/Kraftstoffverhältnisses.