DE10064000A1 - Hybrider Betriebsmodus für fremdgezündete Verbrennungskraftmaschinen mit Kraftstoff-Direkteinspritzung (DISI) - Google Patents

Hybrider Betriebsmodus für fremdgezündete Verbrennungskraftmaschinen mit Kraftstoff-Direkteinspritzung (DISI)

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Abstract

Ein Verfahren zur Steuerung einer fremdgezündeten Verbrennungskraftmaschine mit Kraftstoff-Direkteinspritzung, welche ein Luftansaugrohr mit einem darin angeordneten Drosselklappenventil und eine Mehrzahl von Zylindern aufweist, welche mindestens in einem homogenen Betriebsmodus mit einem homogenen Luft-/Kraftstoffgemisch und einem damit verbundenen Bereich von zulässigen homogenen Luft-/Kraftstoffverhältnissen und einem geschichteten Modus mit einem geschichteten Luft-/Kraftstoffgemisch und einem damit verbundenen Bereich zulässiger geschichteter Luft-/Kraftstoffverhältnisse betrieben werden kann, wobei sich der homogene Bereich und der geschichtete Bereich nicht überlappen, umfaßt die Bestimmung eines gewünschten Wertes für ein Motorbetriebsparameter auf der Grundlage aktueller Motorbetriebszustände, wobei der gewünschte Wert dazu führt, daß ein Luft-/Kraftstoffverhältnis zwischen dem homogenen Bereich und dem geschichteten Bereich von zulässigen Luft-/Kraftstoffverhältnissen geplant wird, das Betreiben eines ersten Teils von Zylindern im homogenen Betriebsmodus und das Betreiben eines zweiten Teils von Zylindern im gespeicherten Betriebsmodus in der Weise, daß ein kombiniertes, jeweils mit den ersten und zweiten Teilen der Zylinder verbundenes Luft-/Kraftstoffverhältnis sich dem gewünschten Luft-/Kraftstoffverhältnis annähert. Die Erfindung liefert einen zusätzlichen Freiheitsgrad bei der Steuerung einer Verbrennungskraftmaschine mit Kraftstoff-Direkteinspritzung ...

Description

Die Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zur Steuerung einer fremdgezündeten Verbrennungskraftmaschine mit Kraftstoff-Direkteinspritzung.
Fremdgezündete Verbrennungskraftmaschinen mit Kraftstoff- Direkteinspritzung (DISI) können beispielsweise je nach den zu einem bestimmten Zeitpunkt zu erreichenden Zielen mit Be­ tonung auf Leistungsabgabe, Kraftstoffverbrauch und/oder ge­ ringe Emissionen in verschiedenen Betriebsmodi betrieben wer­ den. Betriebsmodi können umfassen einen homogenen Modus, bei dem die Verbrennungskammern eine im wesentlichen homogene Mi­ schung von Luft- und Kraftstoff enthalten, oder aber einen geschichteten Modus, bei dem die Verbrennungsräume stratifi­ zierte Schichten verschiedener Luft-/Kraftstoffgemische ent­ halten. Der geschichtete Modus umfaßt im allgemeinen Schich­ ten, welche in der Nähe der Zündkerze ein stöchiometrisches Luft-/Kraftstoffgemisch enthalten, wobei tiefer liegende Schichten zunehmend magerere Luft-/Kraftstoffgemische enthal­ ten.
Typischerweise gibt es einen Bereich von Luft-/Kraftstoffver­ hältnissen, bei dem eine stabile Verbrennung im geschichteten Modus erreicht werden kann, so z. B. zwischen 25 : 1 und 40 : 1, und einen zweiten Bereich, bei dem stabile Verbrennung im ho­ mogenen Modus erreicht werden kann, z. B. zwischen 12 : 1 und 20 : 1. Insofern gibt es typischerweise eine signifikante Lücke zwischen dem magersten Luft-/Kraftstoffverhältnis des homoge­ nen Modus (bei diesem Beispiel 20) und dem fettesten Luft- /Kraftstoffverhältnis beim geschichteten Modus (bei diesem Beispiel 25). Diese Lücke wirft bei der Auswahl des zweck­ dienlichen Betriebsmodus und der Steuerung des Motors eine Reihe von Problemen auf.
Beispielsweise ist die beste Kraftstoffökonomie häufig ver­ bunden mit dem höchstzulässigen Krümmerdruck, was möglicher­ weise ein Luft-/Kraftstoffverhältnis vorgibt, das in die Lüc­ ke fällt und demzufolge in keinem Betriebsmodus erreichbar ist. Demzufolge betreibt das Motorsteuergerät den Motor bei einem fetteren Luft-/Kraftstoffverhältnis, um eine stabile Verbrennung aufrechtzuerhalten, was im Ergebnis zu schlechte­ rer Kraftstoffökonomie führt.
Die Luft-/Kraftstoffverhältnis-Lücke zwischen den Betriebsmo­ di wirft auch Steuerprobleme auf, um ein Zyklusverhalten zu vermeiden, bei dem eine geringe Veränderung beim abgerufenen Drehmoment eine Zyklusbewegung zwischen geschichteten und ho­ mognen Modi verursacht, die eine große Veränderung bei den entsprechenden Luft-/Kraftstoffverhältnissen auslöst.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System und ein Verfahren zur Steuerung einer fremdgezündeten Verbrennungs­ kraftmaschine mit Kraftstoff-Direkteinspritzung unter Verwen­ dung eines hybriden Betriebsmodus auf der Grundlage des Be­ triebs des Motors über eine Anzahl von Motorvorgängen, wie z. B. Zylinderzündungen oder Zyklen, zu liefern.
Bei der Lösung der obigen und weiterer Erfindungsaufgaben und zur Schaffung der Vorteile und Merkmale der Erfindung wird ein Verfahren zur Steuerung einer fremdgezündeten Verbren­ nungskraftmaschine mit Kraftstoff-Direkteinspritzung, welche eine Mehrzahl von Zylindern aufweist, die mindestens in einem homogenen Betriebsmodus mit homogenem Luft-/Kraftstoffgemisch und einem damit verbundenen Bereich von zulässigen homogenen Luft-/Kraftstoffverhältnissen und einem geschichteten Modus mit einem geschichteten Luft-/Kraftstoffgemisch und einem da­ mit verbundenen Bereich von zulässigen geschichteten Luft- /Kraftstoffverhältnissen betrieben werden kann, geliefert. Typischerweise überlappen sich der homogene Bereich und der geschichtete Bereich zulässiger Luft-/Kraftstoffverhältnisse nicht, und sie sind weit voneinander getrennt. Das Verfahren umfaßt die Bestimmung eines gewünschten Wertes für einen Mo­ torbetriebsparameter auf der Grundlage aktueller Motorbe­ triebsbedingungen, wobei der gewünschte Wert zur Einstellung eines Luft-/Kraftstoffverhältnisses zwischen dem homogenen Bereich und dem geschichteten Bereich zulässiger Luft- /Kraftstoffverhältnisse führt. Das Verfahren umfaßt des wei­ teren den Betrieb eines ersten Teils von Zylindern im homoge­ nen Betriebsmodus und den Betrieb eines zweiten Teils von Zy­ lindern im geschichteten Betriebsmodus in der Weise, daß sich ein kombiniertes, mit dem ersten und dem zweiten Teil der Zy­ linder verbundenes Luft-/Kraftstoffverhältnis dem geplanten Luft-/Kraftstoffverhältnis annähert. Bei einem Ausführungs­ beispiel ist der Motorbetriebsparameter das Motordrehmoment. Der Betriebsmodus jedes Zylinders wird so gewählt, daß ein gewünschtes durchschnittliches Motordrehmoment während mehr­ facher Motorvorgänge, wie z. B. Zylinderzündungen, geliefert wird.
Die Erfindung bietet eine Reihe von Vorteilen gegenüber Steu­ erstrategien nach dem Stand der Technik. Beispielsweise lie­ fert die Erfindung einen zusätzlichen Freiheitsgrad bei der Drehmomentsteuerung, ohne zusätzliche Sensoren/Aktuatoren- Kosten. Die Erfindung liefert eine alternative Strategie für Mehrfacheinspritzungen, um die Luft-/Kraftstoffverhältnis- Lücke zwischen geschichteten und homogenen Betriebsmodi wirk­ sam zu schließen und somit die Motoreffizienz zu steigern.
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 mit der Darstellung eines Motor­ steuersystems für eine Verbrennungskraftmaschine mit Kraftstoff-Direkteinspritzung nach der Erfindung und
Fig. 2 ein Diagramm mit der Darstellung des Betriebs eines Systems und eines Verfahrens zur Steuerung einer Ver­ brennungskraftmaschine mit Kraftstoff-Direkteinsprit­ zung durch Lieferung eines hybriden Betriebsmodus nach der Erfindung.
Beste(r) Modus(Modi) für die Ausführung der Erfindung
Ein Blockdiagramm mit der Darstellung eines Motorsteuerungs­ systems für eine Verbrennungskraftmaschine mit Kraftstoff- Direkteinspritzung nach der Erfindung wird in Fig. 1 gezeigt. Das System 10 ist vorzugsweise ein Innenverbrennungsmotor mit einer Mehrzahl von Zylindern, welche durch den Zylinder 12 dargestellt werden und welche entsprechende Verbrennungsräume 14 aufweisen. Wie es für den Fachmann offensichtlich ist, um­ faßt das System 10 verschiedene Sensoren 10 und Aktuatoren, um die Steuerung des Motors durchzuführen. Für jeden Zylinder 12 können ein oder mehrere Sensoren oder Aktuatoren vorgese­ hen werden, oder es kann ein einzelner Sensor oder Aktuator für den gesamten Motor vorgesehen werden. Beispielsweise kann jeder Zylinder 12 vier Aktuatoren aufweisen, welche die Ein­ laßventile 16 und die Auslaßventile 18 betätigen. Jedoch kann der Motor auch nur einen einzigen Motorkühlmittel-Tempera­ tursensor 20 aufweisen.
Das System 10 weist vorzugsweise ein Steuergerät 22 auf, wel­ ches einen Mikroprozessor 24 aufweist, der mit verschiedenen computerlesbaren Speichermedien in Verbindung steht. Die com­ puterlesbaren Speichermedien umfassen vorzugsweise einen Festspeicher (ROM) 26, einen Schreib-Lese-Speicher (RAM) 28 und einen Hilfsspeicher (KAM) 30. Die computerlesbaren Spei­ chermedien können umgesetzt werden, indem eine beliebige un­ ter einer Anzahl von bekannten Speichervorrichtungen ausge­ wählt wird, wie z. B. PROMs, EPROMs, EEPROMs, Flash-Speicher oder beliebige sonstige elektrische, magnetische oder opti­ sche Speicher, welche vom Mikroprozessor 24 bei der Steuerung des Motors verwendete Daten zu speichern vermögen. Der Mikro­ prozessor 24 kommuniziert über eine Input/Output(I/O)- Schnittstelle 32 mit verschiedenen Sensoren und Aktuatoren.
Im Betrieb strömt Luft durch ein Ansaugrohr 34, wo sie auf die Mehrzahl von Zylindern über einen allgemein mit dem Be­ zugszeichen 36 bezeichneten Auspuffkrümmer verteilt werden kann. Das System 10 weist vorzugsweise einen Luftmassensensor 38 auf, welcher ein entsprechendes Signal (MAF) an das Steu­ ergerät 22 entsprechend dem Luftmassenstrom liefert. Eine Drosselklappe 40 wird dazu verwendet, den Luftstrom durch das Ansaugrohr 34 zu regeln. Die Drosselklappe 40 wird Vorzugs­ weise durch einen entsprechenden Aktuator 42 auf der Grundla­ ge eines entsprechenden, durch das Steuergerät 22 generierten Drosselklappenstellungssignals elektronisch gesteuert. Ein Drosselklappenstellungssensor 44 liefert ein Rückmeldungs­ signal (TP), welches die aktuelle Stellung der Drosselklappe 40 an das Steuergerät 22 liefert, um eine Steuerung der Dros­ selklappe 40 im geschlossenen Kreis durchzuführen.
Ein Absolutdrucksensor für den Krümmer 46 wird verwendet, um ein Signal (MAP) entsprechend dem Krümmerdruck an das Steuer­ gerät 22 zu liefern. Durch den Auspuffkrümmer 36 strömt durch entsprechende Steuerung eines oder mehrerer Einlaßventile 16 Luft in den Verbrennungsraum 14 ein. Die Einlaßventile 16 und die Auslaßventile 18 können vom Steuergerät 22 unter Einsatz variabler Nockensteuerungsanwendungen gesteuert werden. Al­ ternativ können die Einlaßventile 16 und die Auslaßventile 18 unter Verwendung einer konventionellen Nockenwellenanordnung gesteuert werden. Ein Kraftstoffinjektor 48 spritzt je nach dem aktuellen Betriebsmodus auf der Grundlage eines durch das Steuergerät 22 und den Treiber 50 verarbeiteten Signals (FPW) in einem oder mehreren Vorgängen eine entsprechende Kraft­ stoffmenge ein.
Wie in Fig. 1 dargestellt, spritzt der Kraftstoffinjektor 48 in einem oder mehreren Einspritzvorgängen eine entsprechende Kraftstoffmenge direkt in den Verbrennungsraum 14 ein. Die Steuerung der Kraftstoffeinspritzvorgänge basiert im allge­ meinen auf der Lage des Kolbens 52 im Zylinder 12. Die Posi­ tionsinformation wird durch einen entsprechenden Sensor 54 abgerufen, welcher ein Positionssignal (PIP) entsprechend der Rotationsposition der Kurbelwelle 56 liefert.
Erfindungsgemäß kann der Betriebsmodus jedes einzelnen Zylin­ ders oder einer Gruppe (eines Teils) der Zylinder auf den ak­ tuellen Betriebsbedingungen basieren, um einen gewünschten Wert für einen Motorbetriebsparameter, wie z. B. das Drehmo­ ment, zu erhalten. Demzufolge kann jeder Zylinder 12 im homo­ genen Modus in der Weise betrieben werden, daß eine im we­ sentliche homogene Mischung von Luft und Kraftstoff im Ver­ brennungsraum 14 vorhanden ist, oder aber im geschichteten Modus, bei dem der Verbrennungsraum 14 verschiedene Schichten umfaßt, welche unterschiedliche Luft-/Kraftstoffgemische oder -verhältnisse aufweisen. Zu dem zweckmäßigen Zeitpunkt wäh­ rend des Verbrennungszyklus generiert das Steuergerät 22 ein Zündsignal (SA), das durch das Zündsystem 58 verarbeitet wird, um die Zündkerze 60 anzusteuern und die Verbrennung im Verbrennungsraum 14 auszulösen. Das Steuergerät 22 (oder eine konventionelle Nockenwelle) steuert eines oder mehrere Aus­ laßventile 18, um das verbrannte Luft-/Kraftstoffgemisch durch einen Auspuffkrümmer abzuleiten. Ein Auspuffgas- Sauerstoffsensor 62 liefert ein Signal (EGO) entsprechend dem Sauerstoffgehalt der Auspuffgase an das Steuergerät 22. Die­ ses Signal kann dazu verwendet werden, das Luft-/Kraft­ stoffverhältnis anzupassen oder aber den Betriebsmodus eines oder mehrerer Zylinder zu steuern. Das Auspuffgas wird durch den Auspuffkrümmer und durch einen Katalysator 64 sowie eine NOx-Falle 66 geleitet, bevor es an die Atmosphäre abgegeben wird.
Wie bekannt, können fremdgezündete Motoren mit Direktein­ spritzung, wie in Fig. 1 dargestellt, im Prinzip in minde­ stens zwei Betriebsmodi betrieben werden. Um eine stabile Verbrennung aufrechtzuerhalten, sollte das Luft-/Kraftstoff­ verhältnis so eingestellt sein, daß es in dem Schichtbe­ triebsmodus zwischen ca. 25 : 1 und 40 : 1 liegt. Für stabile Verbrennung im homogenen Modus sollte das Luft-/Kraftstoff­ verhältnis so eingestellt werden, daß es zwischen ca. 12 : 1 und 20 : 1 liegt. Insofern gibt es typischerweise eine Lücke zwischen den beiden mit stabiler Verbrennung verbundenen Luft-/Kraftstoffbereichen. Die Erfindung schlägt vor, einen ersten Teil der Zylinder im homogenen Modus und einen zweiten Teil der Zylinder im geschichteten Modus auf der Grundlage des Erreichens eines gewünschten Wertes eine Motorbetriebspa­ rameters, wie z. B. Motordrehmoment, über mehrere Motorbe­ triebsvorgänge zu betreiben. Motorbetriebsvorgänge umfassen z. B. Zylinderzündungen, Motorzyklen oder Kurbelwellendrehun­ gen. Vorzugsweise wird die Steuervariable über verschiedene Motorbetriebsvorgänge in der Weise gemittelt, daß das Steuer­ gerät 22 einen entsprechenden Zündzeitpunkt, ein Luft- /Kraftstoffverhältnis, eine Auspuffgasrückführung (EGR) und ähnliches bestimmen kann, um für das Steuergerät einen ge­ wünschten Durchschnittswert zu erreichen. Bei einem Vierzy­ lindermotor gestattet die Erfindung beispielsweise, daß zwei Zylinder im homogenen Modus mit einem Luft-/Kraftstoffver­ hältnis von ca. 20 : 1 und zwei Zylinder im geschichteten Modus mit einem Luft-/Kraftstoffverhältnis von ca. 25 : 1 betrieben werden, um ein gewünschtes durchschnittliches Motordrehmoment zu erreichen. In der Tat arbeitet der Motor bei einem durch­ schnittlichen oder mittleren Luft-/Kraftstoffverhältnis von ca. 22,5 : 1, welches höher liegt als das Luft-/Kraftstoffver­ hältnis von ca. 20, welches bei Fehlen der Lehre der vorlie­ genden Erfindung obligatorisch wäre. Demzufolge kann die Er­ findung insofern zu verbesserter Effizienz führen, als ein zusätzlicher Freiheitsgrad für die Drehmomentsteuerung gelie­ fert wird, d. h. es werden die früheren Luft-/Kraftstoffver­ hältnis-Zwänge beseitigt, die dadurch gegeben waren, daß ent­ weder im homogenen oder im geschichteten Betriebsmodus gear­ beitet werden mußte.
Ein Diagramm mit der Darstellung des Betriebs eines Systems und eines Verfahrens zur Steuerung einer Verbrennungskraftma­ schine mit Kraftstoff-Direkteinspritzung durch Bereitstellung eines hybriden Betriebsmodus entsprechend der vorliegenden Erfindung wird in Fig. 2 gezeigt. Das Diagramm der Fig. 2 stellt die Steuerlogik einer Ausführungsform eines Systems bzw. eines Verfahrens nach der Erfindung dar. Für den Fach­ mann ist offensichtlich, daß das Diagramm der Fig. 2 eine be­ liebige unter einer Anzahl an sich bekannter Verarbeitungs­ strategien, wie z. B. Ereignis-gesteuert, Unterbrechungs- gesteuert, Multitasking, Mehrpfadprogramme und ähnliches dar­ stellen kann. Demzufolge können verschiedene Schritte oder Funktionen nach der Darstellung in der dargestellten Abfolge parallel durchgeführt oder in einigen Fällen weggelassen wer­ den. Analog ist die angegebene Reihenfolge der Verarbeitung nicht notwendigerweise erforderlich, um die Zwecke, Merkmale und Vorteile der Erfindung zu erreichen, sondern wird ledig­ lich zur Erläuterung und Beschreibung angegeben. Vorzugsweise wird die Steuerlogik in Software implementiert, die durch ein Mikroprozessor-basiertes Motorsteuergerät ausgeführt wird. Natürlich kann die Steuerlogik je nach der besonderen Anwen­ dung in Software, Hardware oder in einer Kombination von Software und Hardware, implementiert werden. Wenn sie in Form von Software implementiert wird, wird die Steuerlogik vor­ zugsweise in einem computerlesbaren Speichermedium geliefert, in dem Daten gespeichert sind, welche die Befehle darstellen, die von einem Computer ausgeführt werden, um den Motor zu steuern. Das computerlesbare Speichermedium kann beliebig aus einer Anzahl von an sich bekannten physischen Vorrichtungen ausgewählt werden, die elektrische, magnetische oder optische Speicherung nutzen, um auszuführende Befehle und damit zusam­ menhängende Kalibrierinformation, Betriebsvariablen usw. auf­ zubewahren.
Block 80 stellt das Ermitteln eines gewünschten Wertes für ein Motorbetriebsparameter auf der Grundlage der aktuellen Motorbetriebsbedingungen dar, die Anforderungen des Fahrers einschließen können. Die Erfindung erlaubt die Bestimmung ei­ nes gewünschten Wertes, der zur Einstellung eines Luft- /Kraftstoffverhältnisses zwischen dem homogenen Bereich und dem geschichteten Bereich von zulässigen Luft-/Kraftstoffver­ hältnissen resultiert. Der Motorbetriebsparameter kann ein beliebiger unter zahlreichen Parametern, einschließlich Drehmoment 82, Luftfüllung 84 und Kraftstofffluß 86, sein. Beispielsweise kann ein gewünschter Wert für das angegebene Motordrehmoment so ermittelt werden, wie dies durch die Blöc­ ke 80 und 82 dargestellt wird. Die Erfindung kann auch dazu verwendet werden, die Luftfüllung wie in Block 84 dargestellt zu steuern. Bei Anwendungen der variablen Nockensteuerung kann die Luftfüllung durch Änderung der Ventilzeiten gesteu­ ert werden. Die Luftfüllung kann auch bei elektronischen Drosselklappenanwendungen durch Steuern der Drosselklappen­ stellung gesteuert werden. Alternativ können konventionelle Ventilsteuerungsmotoren die Kraftstoffflußsteuerung, wie in Block 86 dargestellt, umsetzen.
Ein Wert, der für den aktuellen Wert für den ausgewählten Mo­ torparameter steht, wird auf der Grundlage mehrerer Motorvor­ gänge ermittelt, wie dies in Block 88 dargestellt wird. Vor­ zugsweise basiert der für den aktuellen Wert stehende Wert auf einer Mehrzahl von Motorvorgängen und nicht nur auf einem einzigen Motorvorgang.
Wenn beispielsweise der Motorbetriebsparameter das Drehmoment ist, wird angenommen, daß das Fahrverhalten dann nicht schlechter wird, wenn der durchschnittlich abgegebene Drehmo­ mentwert auf der Grundlage aktueller Motorbetriebsbedingungen trotz des Eintretens eines Sprungs beim Drehmoment über eine Mehrzahl von Motorvorgängen bezogen auf den zeitlichen Ablauf der Motorvorgänge auf einem relativ konstanten Wert gehalten wird. Der angegebene augenblickliche Motordrehmomentwert zum Zeitpunkt t kann dargestellt werden durch:
Ti(t) = Ti(Zündzeitpunkt(t), A/F(t), Luft(t), EGR(t), N(t)).
Hierin stellt Ti den augenblicklich abgegebenen Drehmoment­ wert zum Zeitpunkt t dar, welcher eine Funktion des augenblickli­ chen Zündzeitpunkt-, Luft-/Kraftstoffverhältnis-, Luftstrom-, EGR- und Motordrehzahlwertes ist.
Der durchschnittliche Drehmomentwert über T-Motorvorgänge kann dann entsprechend wie folgt ermittelt werden:
hierin bedeutet der Motorvorgang eine Zylinderzündung, einen Motorzyklus, eine Kurbelwellendrehung oder ähnliches.
Nach der Erfindung kann das Motorsteuergerät verschiedene an­ dere Motorsteuerparameter, einschließlich Zündzeitpunkt, Luft-/Kraftstoffverhältnis, Luftstrom und EGR, in der Weise frei einstellen, daß sich der Durchschnittswert des Motor­ drehmoments an den gewünschten Wert annähert, während gleich­ zeitig die Kraftstoffökonomie verbessert und eine akzeptable Motorleistung erreicht wird. Dies kann dazu führen, daß einer oder mehrere Zylinder in einem ersten Betriebsmodus, wie z. B. dem homogenen Modus, betrieben werden, und ein zweiter Zylin­ der oder eine Gruppe von Zylindern in einem zweiten Betriebs­ modus, wie z. B. dem geschichteten Modus, betrieben werden. Demzufolge nähert sich das mit der ersten und zweiten Gruppe oder Teilen von Zylindern verbundene Luft-/Kraftstoffver­ hältnis dem angestrebten Luft-/Kraftstoffverhältnis an, das nicht den Zwängen der Einhaltung der Bereiche stabiler Ver­ brennung unterliegt, welche jeweils mit dem homogenen und dem geschichteten Betriebsmodus verbunden sind.
Nachdem die gewünschten und tatsächlichen Werte für die Mo­ torbetriebsparameter, wie durch die Blöcke 80 und 88 darge­ stellt, bestimmt wurden, können verschiedene weitere Parame­ ter in der Weise gesteuert werden, daß sich der tatsächliche Wert dem gewünschten Wert annähert, wie dies durch Block 98 dargestellt wird. Dies kann umfassen die Bestimmung eines Luft-/Kraftstoffverhältnisses für die erste und zweite Gruppe bzw. Teile von Zylindern, wie in Block 90 dargestellt. Analog kann ein zweckmäßiger Betriebsmodus für den ersten und den zweiten Teil von Zylindern so ermittelt werden, wie dies durch Block 92 dargestellt wird. Die Betriebsmodi können u. a. einen homogenen Modus 94 und einen geschichteten Modus 96 um­ fassen. Block 98 steuert dann die verschiedenen Aktuatoren, die die Steuerung von Kraftstoff 100, Ventilzeit 102, Luft­ strom (Drosselklappenstellung) 104, Zündzeitpunkt 106, EGR 108 und/oder Verwirbelungssteuerung 110 beeinflussen können. Wie bekannt, kann die Kraftstoffsteuerung 100 das Steuern der Kraftstoffmenge und des Einspritzzeitpunktes entsprechend der Position des Kolbens innerhalb des Zylinders mit umfassen. Analog kann die Verwirbelungssteuerung 110 die Steuerung ei­ nes oder mehrerer Verwirbelungsventile umfassen.
Demzufolge liefert die Erfindung eine alternative Strategie zu mehrfachen Einspritzvorgängen, um wirksam die Luft- /Kraftstoffverhältnis-Lücke zwischen geschichteten und homo­ gene Betriebsmodi zu schließen, um somit die Motoreffizienz und die Steuerbarkeit zu verbessern. Durch Beseitigen der Zwänge bei den Luft-/Kraftstoffverhältnissen für stabile Ver­ brennung bei homogenen und geschichteten Betriebsmodi liefert die Erfindung einen zusätzlichen Freiheitsgrad, der vom Mo­ torsteuergerät genutzt werden kann. Demzufolge kann sich eine verbesserte Kraftstoffökonomie ergeben, da es dem Motorsteu­ ergerät möglich ist, den Motor angesichts der aktuellen Be­ triebsbedingungen bei einem optimalen Luft-/Kraftstoffver­ hältnis zu betreiben, was zu einem höheren Krümmerdruck und reduzierten Pumpverlusten führen kann.
Während die beste Ausführungsform der Erfindung im Detail be­ schrieben wurde, werden die Fachleute, an die sich die Erfin­ dung wendet, verschiedene alternative Konstruktionen und Aus­ führungsformen zur Umsetzung der Erfindung erkennen, die durch die folgenden Patentansprüche definiert wird.

Claims (20)

1. Verfahren zur Steuerung einer fremdgezündeten Verbren­ nungskraftmaschine mit Kraftstoff-Direkteinspritzung, welche ein Luftansaugrohr mit einer darin positionier­ ten Drosselklappe und einer Mehrzahl von Zylindern auf­ weist, welche mindestens in einem homogenen Betriebsmo­ dus mit einem homogenen Luft-/Kraftstoffgemisch und ei­ nem damit verbundenen Bereich von zulässigen homogenen Luft-/Kraftstoffverhältnissen und einem geschichteten Modus mit einem geschichteten Luft-/Kraftstoffgemisch und einem damit verbundenen Bereich zulässiger ge­ schichteter Luft-/Kraftstoffverhältnisse betrieben wer­ den kann, wobei sich der homogene Bereich und der ge­ schichtete Bereich nicht überlappen, und wobei das Ver­ fahren dadurch gekennzeichnet ist, daß es umfaßt:
Bestimmung eines gewünschten Wertes für einen Motorbe­ triebsparameter auf der Grundlage eines aktuellen Mo­ torbetriebszustandes, wobei der gewünschte Wert zum Einstellen eines gewünschten Luft-/Kraftstoffverhält­ nisses zwischen dem homogenen Bereich und dem geschichteten Bereich von zulässigen Luft-/Kraftstoffverhält­ nissen führt;
Betreiben eines ersten Teils von Zylindern im homogenen Betriebsmodus und
Betreiben eines zweiten Teils von Zylindern im ge­ schichteten Betriebsmodus in der Weise, daß ein kombi­ niertes, jeweils mit den ersten und zweiten Teilen der Zylinder verbundenes Luft-/Kraftstoffverhältnis sich dem gewünschten Luft-/Kraftstoffverhältnis annähert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schritte des Betreibens des ersten und des zweiten Teil von Zylindern das Betreiben des ersten und des zweiten Teils von Zylindern in der Weise umfaßt, daß sich das durchschnittliche Luft-/Kraftstoffverhältnis dem gewünschten Luft-/Kraftstoffverhältnis annähert.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Motorbetriebsparameter das Motordrehmoment ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Motorbetriebsparameter der Zündzeitpunkt ist.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Motorbetriebsparameter der Krümmerdruck ist.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Motorbetriebsparameter die Kraftstoffmenge ist.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Motorbetriebsparameter der Luftstrom ist.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es des weiteren die Steuerung von Kraftstoffmenge, Zündzeitpunkt, Krümmerdruck oder Luftstrom in der Weise umfaßt, daß sich das kombinierte Luft-/Kraftstoffver­ hältnis dem gewünschten Luft-/Kraftstoffverhältnis an­ nähert und ein aktueller Wert des Motorparameters sich dem gewünschten Wert annähert.
9. Verfahren zur Steuerung einer fremdgezündeten Verbren­ nungskraftmaschine mit einer Mehrzahl von Zylindern, welche in einem homogenen Betriebsmodus mit einem homo­ genen Luft-/Kraftstoffgemisch und einem geschichteten Betriebsmodus mit einem geschichteten Luft-/Kraftstoff­ gemisch betrieben werden können, welches Verfahren da­ durch gekennzeichnet ist, daß es umfaßt:
Bestimmung eines gewünschten Wertes für einen Motorbe­ triebsparameter,
Bestimmung eines Wertes, welcher den aktuellen Wert des Motorbetriebsparameters auf der Grundlage mehrfacher Motorbetriebsvorgänge repräsentiert,
Steuerung des Motors in der Weise, daß der für den ak­ tuellen Wert des Motorbetriebsparameters stehende Wert sich dem gewünschten Wert für den Motorbetriebsparame­ ter annähert, wobei die Steuerung des Motors die Wahl eines ersten Betriebsmodus für einen ersten Teil der Mehrzahl von Zylindern und eines zweiten Betriebsmodus für den zweiten Teil der Zylinder umfaßt.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß das Ermitteln eines gewünschten Wertes für einen Motor­ betriebsparameter das Bestimmen eines gewünschten Mo­ tordrehmoments umfaßt und dadurch,
daß ein für den aktuellen Wert des Motorbe­ triebsparameters stehender Wert das Bestimmen eines durchschnittlichen Motordrehmoments umfaßt.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Bestimmen des durchschnittlichen Motordrehmomentes das Bestimmen des durchschnittlichen. Drehmoments auf der Grundlage von Luftstrom, Zündzeitpunkt, Luft- /Kraftstoffgemisch, Motordrehzahl und Auspuffgasrück­ führung umfaßt.
12. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuern des Motors mindestens das Steuern von je­ weils Luftmenge, Kraftstoffmenge und Zündzeitpunkt um­ faßt.
13. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Bestimmen des für den aktuellen Wert stehenden Wer­ tes das Bestimmen eines durchschnittlichen Wertes des Motorbetriebsparameters umfaßt.
14. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Betriebsmodus den homogenen Betriebsmodus um­ faßt.
15. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Betriebsmodus den geschichteten Betriebsmodus umfaßt.
16. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Betriebsmodi den homogenen und geschichteten Betriebsmodus umfassen.
17. Computerlesbares Speichermedium, welches aufweist ge­ speicherte Daten, welche Befehle darstellen, die von einem Computer auszuführen sind, um eine fremdgezündete Verbrennungskraftmaschine mit Kraftstoff-Direktein­ spritzung zu steuern, welche eine Mehrzahl von Zylin­ dern aufweist, die mindestens in einem homogenen Be­ triebsmodus mit einem homogenen Luft-/Kraftstoffgemisch und einem damit verbundenen Bereich von zulässigen homogenen Luft-/Kraftstoffverhältnissen und einen ge­ schichteten Modus mit einem geschichteten Luft- /Kraftstoffgemisch und einem damit verbundenen Bereich zulässiger geschichteter Luft-/Kraftstoffverhältnisse betrieben werden kann, wobei sich der homogene Bereich und der geschichtete Bereich nicht überlappen, wobei das computerlesbare Speichermedium dadurch gekennzeich­ net ist, daß es umfaßt:
Befehle für die Bestimmung eines gewünschten Wertes für einen Motorbetriebsparameter auf der Grundlage eines aktuellen Motorbetriebszustandes, wobei der gewünschte Wert dazu führt, daß ein Luft-/Kraftstoffverhältnisses zwischen dem homogenen Bereich und dem geschichteten Bereich von zulässigen Luft-/Kraftstoffverhältnissen geplant wird;
Befehle für den Betrieb eines ersten Teils von Zylin­ dern im homogenen Betriebsmodus und
Befehle für den Betrieb eines zweiten Teils von Zylin­ dern im geschichteten Betriebsmodus in der Weise, daß ein kombiniertes, jeweils mit den ersten und zweiten Teilen der Zylinder verbundenes Luft-/Kraftstoffver­ hältnis sich dem gewünschten Luft-/Kraftstoffverhältnis annähert.
18. Computerlesbares Speichermedium nach Anspruch 17, da­ durch gekennzeichnet, daß die Befehle für die Bestim­ mung eines gewünschten Wertes für einen Motorbetrieb­ sparameter Befehle für die Bestimmung eines durch­ schnittlichen Motordrehmoments umfassen.
19. Computerlesbares Speichermedium nach Anspruch 17, da­ durch gekennzeichnet, daß die Befehle für die Bestim­ mung eines gewünschten Wertes für einen Motorbetrieb­ sparameter Anweisungen für die Bestimmung eines durchschnittlichen Motordrehmoments auf der Grundlage mehr­ facher Motorbetriebsvorgänge umfaßt.
20. Computerlesbares Speichermedium nach Anspruch 19, da­ durch gekennzeichnet, daß die Motorbetriebsvorgänge Zy­ linderzündungen umfassen.
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