DE10106000A1 - Regelgerät für einen Verbrennungsmotor der Zylindereinspritzbauart zum Unterdrücken von unerwünschten Drehmomentstössen - Google Patents
Regelgerät für einen Verbrennungsmotor der Zylindereinspritzbauart zum Unterdrücken von unerwünschten DrehmomentstössenInfo
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Abstract
Mit der vorliegenden Erfindung ist beabsichtigt, eine Drehmomentschwankung zu unterdrücken, die durch die Änderung von Regelparametern (z. B. eines Drosselöffnungsgrads, einer EGR-Menge usw.) zur Einstellung verursacht wird, um die stabilen Verbrennungsbedingungen vor und nach dem Schalten der Verbrennungsbetriebsart zu erhalten. Letztendlich wird bei einer homogenen Verbrennungsbetriebsart die angezeigte Drehmomentanforderung auf der Grundlage eines Drehmomentwirkungsgrads (sowohl des Luft-Kraftstoff-Verhältniswirkungsgrads als auch des Zündzeitabstimmungswirkungsgrads), wodurch eine Zielluftmenge gemäß der korrigierten angezeigten Drehmomentanforderung korrigiert wird. Des weiteren wird bei der geschichteten Verbrennungsbetriebsart die angezeigte Drehmomentanforderung auf der Grundlage eines Drehmomentwirkungsgrads (nur der Luft-Kraftstoff-Verhältniswirkungsgrad) korrigiert, wodurch die Zielkraftstoffmenge gemäß der korrigierten angezeigten Drehmomentanforderung korrigiert wird. Des Weiteren ist es bei der homogenen Verbrennungsbetriebsart möglich, die Drehmomentschwankung durch Durchführen der Zündzeitabstimmungskorrektur zusätzlich zu der Zielluftmengenkorrektur zu unterdrücken.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Regelgerät für einen
Verbrennungsmotor, das eine von dem Fahrer nicht beabsichtigte
unerwünschte Drehmomentschwankung unterdrücken kann.
Des weiteren betrifft diese Erfindung einen Verbrennungsmotor
der Zylindereinspritzbauart, der wahlweise die
Verbrennungsbetriebsart gemäß Motorbetriebsbedingungen zwischen
einer geschichteten Verbrennungsbetriebsart bzw. einer
Schichtladebetriebsart (insbesondere einer Betriebsart mit
Kraftstoffeinspritzung bei einem Verdichtungstakt) und einer
homogenen Verbrennungsbetriebsart (insbesondere einer
Betriebsart mit Kraftstoffeinspritzung bei einem Ansaugtakt)
ändert.
Darüber hinaus betrifft diese Erfindung ein Regelgerät für einen
Verbrennungsmotor, das den Motor auf der Grundlage einer
beabsichtigten Drehmomentanforderung regelt.
Der Trend in Richtung niedrigen Kraftstoffverbrauchs, geringer
Abgasemission und einer hohen Abgabeleistung erhöht die
Notwendigkeit des Verbrennungsmotors der Zylindereinspritzbauart
(insbesondere des Direkteinspritzmotors). Die ungeprüfte
Japanische Patentoffenlegungsschrift 10-47111 offenbart einen
Zylindereinspritzmotor. Wenn der Motor bei niedriger Last
betrieben wird, wird eine geringe Kraftstoffmenge direkt in
einen Zylinder bei einem Verdichtungstakt eingespritzt, um ein
geschichtetes Gemisch in den Zylinder zum Realisieren der
geschichteten Verbrennung zu bilden, was hinsichtlich der
Kraftstoffwirtschaftlichkeitsverbesserung vorteilhaft ist.
Andererseits wird eine relativ große Kraftstoffmenge bei hoher
Last direkt in einen Zylinder bei einem Ansaugtakt eingespritzt,
um ein einheitliches oder homogenes Gemisch in dem Zylinder zum
Realisieren der einheitlichen oder homogenen Verbrennung zu
bilden, was hinsichtlich einer hohen Abgabeleistungserzeugung
vorteilhaft ist.
Gemäß dem Zylindereinspritzmotor ist es notwendig, eine stabile
Verbrennungsbedingung vor und nach dem Wechseln der
Verbrennungsbetriebsart zu erhalten. Daher wird im allgemeinen
eine Einstellung eines Drosselöffnungsgrades und/oder eine
Einstellung einer Abgasrückführmenge (d. h. einer BGR-Menge,
wobei BGR hier Abgasrückführung bedeutet) durchgeführt. Jedoch
induziert das Ändern des Drosselöffnungsgrades und/oder des EGR-
Ventilöffnungsgrades eine Änderung des Luft-Kraftstoff-
Verhältnisses (hier auch als A/F bezeichnet) in dem Zylinder
ebenso wie eine Änderung des Pumpverlusts. Diese Möglichkeit
verursacht eine unerwünschte Schwankung oder Abweichung eines
Achsendrehmoments des Motors, wobei ein merklicher
Drehmomentstoß verursacht wird.
Die ungeprüfte Japanische Patentoffenlegungsschrift 11-22517
führt ein Regelsystem ein, das das Luft-Kraftstoff-Verhältnis im
Ansprechen auf das Schalten von der geschichteten
Verbrennungsbetriebsart bzw. der Schichtverbrennungsbetriebsart
(insbesondere der Verbrennungsbetriebsart mit
Kraftstoffeinspritzung bei dem Verdichtungstakt) zu der
homogenen Verbrennungsbetriebsart (insbesondere der
Verbrennungsbetriebsart mit Kraftstoffeinspritzung bei dem
Ansaugtakt) oder umgekehrt korrigiert.
Jedoch verursacht das Einstellen des Luft-Kraftstoff-
Verhältnisses im Ansprechen auf das Schalten der
Verbrennungsbetriebsart eine unerwünschte Verschiebung des Luft-
Kraftstoff-Verhältnisses, was möglicherweise die Verbrennung des
Motors in einen unstabilen Zustand bringt.
Unter Berücksichtigung der unerwünschten Drehmomentschwankung
oder des unerwünschten Drehmomentstoßes, was durch das Schalten
der Verbrennungsbetriebsart verursacht wird, treten ähnliche
Probleme bei Magergemischmotoren (Lean Burn Engines) auf, die
das Luft-Kraftstoff-Verhältnis zwischen einem Magerbetrieb und
einem stoichiometrischen/fetten (bzw. reichen) Betrieb ändern.
Des weiteren ist gemäß neuerer elektronisch geregelter Motoren
die Realisierung guter Fahreigenschaften im Ansprechen auf den
Beschleunigerbetrieb des Fahrers sehr wichtig. Zum Beispiel kann
eine Beschleunigungskraft (ein Drehmoment), das von dem Fahrer
angefordert wird, auf der Grundlage eines Drosselöffnungsgrades,
einer Kraftstoffeinspritzmenge und einer Zündungszeitabstimmung
usw. Geschätzt werden. Dabei wird im allgemeinen auf eine
Drehmoment-Bedarfs-Regelung (d. h. Regelung des Drehmoments nach
Bedarf) Bezug genommen (siehe die ungeprüfte Japanische
Patentoffenlegungsschrift 11-50889).
Wenn jedoch die beabsichtigte Drehmomentanforderung (bzw. der
Drehmomentbedarf) auf der Grundlage von lediglich einem
statischen Drehmomentverlust berechnet wird (wie zum Beispiel
einem mechanischen Reibungsverlust und einem
Pumpdrehmomentverlust), dann erfüllt das Ansprechverhalten des
Fahrzeugs nicht die Anforderungen des Fahrers bei einer
Beschleunigungsbedingung, bei der die Verbrennungsmotordrehzahl
sich in einem weiten Bereich rasch ändert.
Im Hinblick auf die Probleme der herkömmlichen
Motorregelungstechniken hat die vorliegende Erfindung die
Aufgabe, ein Regelgerät für einen Verbrennungsmotor zu schaffen,
das eine unerwünschte Drehmomentschwankung unterdrücken kann,
während die stabile Verbrennung sogar in einer Situation
erhalten wird, bei der Regelparameter, die eine merkliche
Drehmomentschwankung induzieren, eingestellt werden.
Um diese und andere Aufgaben zu lösen, schafft die vorliegende
Erfindung ein erstes Regelgerät für einen Verbrennungsmotor mit
einer Beurteilungseinrichtung zum Beurteilen eines durch einen
Fahrer geforderten Drehmomentbetrags und eine Regeleinrichtung
zum Regeln von Betriebsbedingungen eines Verbrennungsmotors auf
der Grundlage eines angeforderten Drehmomentbetrags. Des
weiteren hat das erste Regelgerät eine
Drehmomentschwankungsunterdrückungseinrichtung, die auf eine
Einstellung eines subjektiven Regelparameters unter Verursachen
einer merklichen Drehmomentschwankung bzw. -abweichung gemäß den
Motorbetriebsbedingungen anspricht, um einen
Drehmomentschwankungsbetrag, der durch die Einstellung des
subjektiven Regelparameters verursacht wird, in einen
äguivalenten Einstellbetrag eines Zusatzregelparameters
umwandelt, der für die Einstellung des subjektiven
Regelparameters nicht relevant ist, und zum Ändern des
Zusatzregelparameters durch den äquivalenten Einstellbetrag, um
den Drehmomentschwankungsbetrag der verursacht wird, zu
unterdrücken.
Wenn zum Beispiel ein Drosselöffnungsgrad und ein
Abgasrückführbetrag (EGR) geändert werden, um eine stabile
Verbrennungsbedingung zu erhalten, wird die
Drehmomentschwankung, die durch diese Regelparameter verursacht
wird, in einen äquivalenten Einstellbetrag eines anderen
Regelparameters umgewandelt, wie zum Beispiel einer
Kraftstoffmenge, einer Zündzeitabstimmung, usw., die nicht für
die Einstellung relevant sind, die durch die oben erwähnten
Regelparameter durchgeführt wurde. Dann werden die nicht
relevanten Regelparameter geändert, um die Drehmomentschwankung,
die durch die Einstellung verursacht wird, die durch die oben
erwähnten Regelparameter durchgeführt wurde, zu löschen bzw. zu
beheben. Folglich wird es möglich, eine unerwünschte
Drehmomentschwankung zu unterdrücken, während die
Verbrennungsstabilität erhalten bleibt. Dadurch wird eine
verbesserte Fahrbarkeit des Fahrzeugs erhalten.
Das erste Regelgerät kann auf entweder einen Magergemischmotor,
einen Ansauganschlusseinspritzmotor oder einen
Zylindereinspritzmotor angewendet werden.
Wenn das erste Regelgerät bei dem Zylindereinspritzmotor
eingesetzt wird, ist es vorzuziehen, dass das erste Regelgerät
weiterhin eine Verbrennungsbetriebsartschalteinrichtung zum
Auswählen von entweder einer geschichteten
Verbrennungsbetriebsart oder einer homogenen
Verbrennungsbetriebsart gemäß den Motorbetriebsbedingungen
aufweist, so dass der Kraftstoff direkt in einen Zylinder bei
einem Ansaugtakt eingespritzt wird, um eine geschichtete
Verbrennung zu bewirken, wenn die geschichtete
Verbrennungsbetriebsart gewählt ist, und bei einem Ansaugtakt,
um die homogene Verbrennung zu verursachen, wenn die homogene
Verbrennungsbetriebsart gewählt ist. Für diesen Fall unterdrückt
die Drehmomentschwankungsunterdrückungseinrichtung die
Drehmomentschwankung im Ansprechen auf eine Änderung eines
Regelparameters, der eingestellt wird, um eine stabile
Verbrennungsbedingung vor und nach dem Schalten der
Verbrennungsbetriebsart durch Korrigieren einer Kraftstoffmenge,
wenn die geschichtete Verbrennungsbetriebsart gewählt ist, und
durch Korrigieren einer Luftmenge und/oder einer
Zündzeitabstimmung, wenn die homogene Verbrennungsbetriebsart
gewählt ist, zu erhalten.
Es ist des weiteren vorzuziehen, dass die
Drehmomentschwankungsunterdrückungseinrichtung des ersten
Regelgeräts den angeforderten Drehmomentbetrag korrigiert, wenn
der angeforderte Drehmomentbetrag in die Kraftstoffmenge bei der
geschichteten Verbrennungsbetriebsart umgewandelt ist, und den
angeforderten Drehmomentbetrag korrigiert, wenn der angeforderte
Drehmomentbetrag in die Luftmenge bei der homogenen
Verbrennungsbetriebsart umgewandelt ist.
Des weiteren schafft die vorliegende Erfindung ein zweites
Regelgerät für einen Verbrennungsmotor der
Zylindereinspritzbauart mit einer
Verbrennungsbetriebsartschalteinrichtung zum Auswählen von
entweder einer geschichteten Betriebsart oder einer homogenen
Betriebsart gemäß Motorbetriebsbedingungen, so dass Kraftstoff
direkt in einen Zylinder bei einem Ansaugtakt eingespritzt wird,
um eine geschichtete Verbrennung zu verursachen, wenn die
geschichtete Verbrennungsbetriebsart gewählt ist, und bei einem
Ansaugtakt, um die homogene Verbrennung zu bewirken, wenn die
homogene Verbrennungsbetriebsart gewählt ist. Das zweite
Regelgerät weist eine Regeleinrichtung der geschichteten
Verbrennungsbetriebsart zum Erhalten einer Zielkraftstoffmenge
auf der Grundlage einer angezeigten Anforderung des Drehmoments,
das von dem Verbrennungsmotor während der geschichteten
Verbrennungsbetriebsart erzeugt werden soll, ebenso wie auf der
Grundlage einer Motordrehzahl, und zum Erhalten anderer
Regelparameter durch Verwenden der Zielkraftstoffmenge auf. Das
zweite Regelgerät weist des weiteren eine Regeleinrichtung der
homogenen Verbrennungsbetriebsart zum Erhalten einer
Zielluftmenge auf der Grundlage einer angezeigten
Drehmomentanforderung, das von dem Verbrennungsmotor während der
homogenen Verbrennungsbetriebsart erzeugt werden soll, ebenso
wie auf der Grundlage einer Motordrehzahl, und zum Erhalten
anderer Regelparameter unter Verwendung der Zielluftmenge auf.
Gemäß dem zweiten Regelgerät ist es vorzuziehen, dass die
Berechnungseinrichtung der angezeigten Drehmomentanforderung zum
Berechnen der angezeigten Drehmomentanforderung vorgesehen ist
und die Regeleinrichtung der geschichteten
Verbrennungsbetriebsart und die Regeleinrichtung der homogenen
Verbrennungsbetriebsart die angezeigte Drehmomentanforderung
verwendet, die durch die Berechnungseinrichtung der angezeigten
Drehmomentanforderung erhalten wird.
Des weiteren ist es gemäß dem zweiten Regelgerät vorzuziehen,
dass eine Festsetzeinrichtung des Ziel-Luft-Kraftstoff-
Verhältnisses zum Festsetzen eines Ziel-Luft-Kraftstoff-
Verhältnisses auf der Grundlage einer angezeigten
Drehmomentanforderung und der Motordrehzahl vorgesehen ist. Die
Regeleinrichtung der geschichteten Verbrennungsbetriebsart
berechnet eine Zielluftmenge und einen Zieldrosselöffnungsgrad
auf der Grundlage eines Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, das
durch die Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Festsetzeinrichtung
ermittelt wird, ebenso wie auf der Grundlage der
Zielkraftstoffmenge. Die Regeleinrichtung der homogenen
Verbrennungsbetriebsart berechnet eine Zielkraftstoffmenge auf
der Grundlage des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, das durch
die Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Festsetzeinrichtung
ermittelt wird, ebenso wie auf der Grundlage eines
Erfassungswerts oder eines geschätzten Werts einer tatsächlichen
Luftmenge.
Darüber hinaus hat die Erfindung im Hinblick auf die Probleme
der herkömmlichen Motorregeltechniken die Aufgabe, ein
Regelgerät für einen Verbrennungsmotor zu schaffen, das eine
hervorragende Drehmoment-Bedarfs-Regelung ausführen kann, wobei
ein gutes Motoransprechen beim Fahrzeugbeschleunigungszustand
sichergestellt wird.
Um die oben genannte und andere Aufgaben zu lösen, schafft die
vorliegende Erfindung ein drittes Regelgerät für einen
Verbrennungsmotor mit einer Berechnungseinrichtung einer
angezeigten Drehmomentanforderung zum Berechnen eines
angezeigten angeforderten Drehmoments, das von dem
Verbrennungsmotor erzeugt werden soll, zum Regeln des
Verbrennungsmotors auf der Grundlage der angezeigten
Drehmomentanforderung. Die Berechnungseinrichtung der
angezeigten Drehmomentanforderung berechnet die angezeigte
Drehmomentanforderung unter Berücksichtigung eines dynamischen
Drehmomentverlustes, der durch eine Trägheitskraft
(Massenträgheit) im Ansprechen auf eine Änderung der
Motordrehzahl verursacht wird, zusätzlich zu einem statischen
Drehmomentverlust des Verbrennungsmotors.
Gemäß dem dritten Regelgerät ist es vorzuziehen, dass die
Berechnungseinrichtung der angezeigten Drehmomentanforderung den
dynamischen Drehmomentverlust durch Multiplizieren eines
Trägheitsmoments eines Drehelements berechnet, das sich synchron
mit einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors mit einer
Rotationswinkelbeschleunigung dreht.
Des weiteren ist es gemäß dem dritten Regelgerät vorzuziehen,
dass die Berechnungseinrichtung der angezeigten
Drehmomentanforderung die angezeigte Drehmomentanforderung durch
Addieren eines angeforderten Achsendrehmoments, des dynamischen
Drehmomentverlusts, des statischen Drehmomentverlusts und des
externen Lastdrehmoments eines Zubehörteils oder dergleichen
erhält, das an dem Verbrennungsmotor installiert ist.
Die Aufgabe, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden aus der folgenden genauen Beschreibung in Verbindung mit
den beigefügten Zeichnungen erkennbar.
Fig. 1 ist ein Diagramm, das eine Gesamtanordnung eines
Regelsystems für einen Zylindereinspritzmotor gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
schematisch zeigt;
Fig. 2 ist ein Blockdiagramm, das eine Drehmoment-Bedarfs-
Regelung für den Zylindereinspritzmotor gemäß dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung schematisch
zeigt;
Fig. 3 ist ein Blockdiagramm, das Details einer Berechnung des
dynamischen Drehmomentverlusts und einer Berechnung des internen
Drehmomentverlusts gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 4 ist ein Blockdiagramm, das Details einer Berechnung des
externen Lastdrehmoments gemäß dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 5A ist ein Blockdiagramm, das Funktionen einer Regelung der
homogenen Verbrennungsbetriebsart zeigt, die gemäß dem
bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
durchgeführt wird;
Fig. 5B ist ein Blockdiagramm, das Funktionen einer Regelung der
geschichteten Verbrennungsbetriebsart zeigt, die gemäß dem
bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
durchgeführt wird;
Fig. 6 ist ein Graph, das ein Beispiel einer Darstellung zeigt,
die zum Ermitteln eines Zündzeitabstimmungswirkungsgrads in
Relation zu einem Parameter eines
Zündzeitabstimmungsverzögerungsbetrags gemäß dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 7 ist eine Graphik, die ein Beispiel einer Abbildung zeigt,
die zum Ermitteln eines Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Wirkungsgrads
in Relation zu einem Parameter eines Ziel-Luft-Kraftstoff-
Verhältnisses gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 8 ist ein Flussdiagramm (Teil I), das schematisch die
Drehmoment-Bedarfs-Regelung für den Zylindereinspritzmotor gemäß
dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
erklärt; und
Fig. 9 ist ein Flussdiagramm (Teil II), das die Drehmoment-
Bedarfs-Regelung für den Zylindereinspritzmotor gemäß dem
bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
schematisch erklärt.
Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung in Anwendung auf einen
Zylindereinspritzmotor (oder Direkteinspritzmotor) unter
Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erklärt. Fig. 1 ist
ein Diagramm, das schematisch eine Gesamtanordnung eines
Motorregelsystems zeigt. Ein Motor 11 ist ein Verbrennungsmotor
der Zylindereinspritzbauart. Ein (nicht gezeigter) Luftfilter
bzw. Luftreiniger ist an einem stromaufwärtigen Ende eines
Ansaugrohrs 12 dieses Motors 11 vorgesehen. Ein
Luftdurchflussmessgerät 13 ist an einer stromabwärtigen Seite
des Luftfilters vorgesehen. Ein Drosselventil 15 ist an einer
stromabwärtigen Seite des Luftdurchflussmessgeräts 13
vorgesehen. Ein Motor 14, wie zum Beispiel ein Gleichstrommotor
(DC-Motor), ist mit dem Drosselventil 15 verbunden, um einen
Öffnungsgrad des Drosselventils 15 einzustellen. Ein
elektronischer Motorregelschaltkreis (im folgenden als ECU
bezeichnet) 16 führt dem Motor 14 ein Regelsignal zu. Der Motor
14 dreht das Drosselventil 15 gemäß dem gegebenen Regelsignal,
um den Öffnungsgrad des Drosselventils 15 (insbesondere den
Drosselöffnungsgrad) auf einen beabsichtigten Wert einzustellen.
Folglich ist eine jedem Zylinder zugeführte Ansaugluftmenge
(insbesondere die In-Zylinder-Luftmenge) gemäß dem
Drosselöffnungsgrad einstellbar.
Ein Druckausgleichsbehälter 17 ist an einer stromabwärtigen
Seite des Drosselventils 15 vorgesehen. Ein Ansaugdrucksensor
18, der einen Ansaugdruck Pm erfasst, ist an dem
Ausgleichsbehälter 17 angebracht. Ein Ansaugkrümmer 19, der mit
dem Ausgleichsbehälter 17 verbunden ist, führt Luft in jeden
Zylinder des Motors 11 ein. Ein Wirbelregelventil 20, das in
diesem Ansaugkrümmer 19 vorgesehen ist, regelt eine
Wirbelströmung, die in dem Zylinder des Motors 11 ausgebildet
wird.
Ein Kraftstoffeinspritzventil 21, das an einem oberen Abschnitt
jedes Zylinders des Motors 11 installiert ist, spritzt
Kraftstoff direkt in den Zylinder. Ein Kraftstoffbehälter 22
speichert Kraftstoff. Eine Kraftstoffpumpe 23 beaufschlagt den
aus dem Kraftstoffbehälter 22 zugeführten Kraftstoff mit Druck
und fördert den druckbeaufschlagten Kraftstoff zu dem
Kraftstoffeinspritzventil 21 jedes Zylinders. Ein
Kraftstoffdrucksensor 24 erfasst den Druck des
druckbeaufschlagten Kraftstoffs (insbesondere den
Kraftstoffdruck). Für jeden Zylinder ist eine Zündkerze 25 an
einem Zylinderkopf des Motors 11 installiert. Die Zündkerze 25
verursacht eine Funkenentladung, um das Luft-Kraftstoff-Gemisch
in jedem Zylinder zu entzünden.
Der Motor 11 hat Ansaugventile (Einlassventile) 21 und
Auslassventile 27, die durch Nockenwellen 28 bzw. 29 angetrieben
werden. Die ansaugseitige Nockenwelle 28 ist im Eingriff mit
einem variablen Ventilzeitabstimmungsmechanismus 30 der
hydraulischen Bauart. Der variable
Ventilzeitabstimmungsmechanismus 30 ändert die Öffnungs-
und/oder Schließzeitabstimmung des Ansaugventils 26 gemäß den
Betriebsbedingungen des Motors 11. Ein Öldruckregelventil 31
regelt den Öldruck zum Betätigen des variablen
Ventilzeitabstimmungsmechanismus 30. Eine Kurbelwelle 33 dreht
sich im Ansprechen auf eine hin- und hergehende Bewegung eines
Kolbens 32, der in jedem Zylinder des Motors 11 untergebracht
ist. Ein Rotationsdrehmoment der Kurbelwelle 33 wird verwendet,
um eine externe Last 34 anzutreiben, wie zum Beispiel einen
Klimaanlagenverdichter, eine Lichtmaschine, eine
Servolenkungspumpe oder ähnliches, und um ebenso ein
Fahrzeugantriebssystem anzutreiben. Ein Wassertemperatursensor
35, der die Temperatur von Kühlwasser erfasst, ist an einen
Zylinderblock des Motors 11 angebracht.
Ein Katalysator 37, wie zum Beispiel ein ternärer Katalysator,
ist an einem geeigneten Abschnitt eines Abgasrohrs 36 zum
Peinigen des Abgases vorgesehen. Ein Luft-Kraftstoff-
Verhältnissensor 38, der an einer stromaufwärtigen Seite dieses
Katalysators 37 vorgesehen ist, erfasst ein Luft-Kraftstoff-
Verhältnis des Abgases. Ein EGR-Rohr 39, das eine
stromaufwärtige Seite vom Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor 38
mit dem Ausgleichsbehälter 17 verbindet, führt einen Teil des
Abgases von dem Abgasrohr 36 zu der Ansaugseite zurück oder
zirkuliert ihn. Ein FOR-Ventil 40, das an einem
Zwischenabschnitt dieses EGR-Rohrs 39 vorgesehen ist, regelt
eine Abgasrückführmenge (insbesondere eine EGR-Menge).
Eine ECU 16, die Motorbetriebsbedingungen regelt, besteht
hauptsächlich aus einem Mikrocomputer, in den ein ROM
(Aufzeichnungsmedium) eingebaut ist, das ein Drehmoment-Bedarfs-
Regelprogramm speichert. Fig. 2 zeigt funktionelle Merkmale der
ECU 16, die durch Ausführen des Drehmoment-Bedarfs-
Regelprogramms ausgeführt werden. Wie in Fig. 2 gezeigt ist,
weist die ECU 16 einen Berechnungsabschnitt 51 der angezeigten
Drehmomentanforderung, einen
Verbrennungsbetriebsartschaltabschnitt 52, einen Regelabschnitt
53 der homogenen Verbrennungsbetriebsart, einen Regelabschnitt
54 der geschichteten Verbrennungsbetriebsart und eine Ziel-Luft-
Kraftstoff-Verhältnisfestsetzabschnitt 55 auf. Im folgenden
werden die Funktionen der jeweiligen Abschnitte 51 bis 55
genauer beschrieben.
Der Berechnungsabschnitt 51 der angezeigten
Drehmomentanforderung berechnet eine angezeigte
Drehmomentanforderung auf der Grundlage eines Ausgangssignals
eines Beschleunigersensors 41 (siehe Fig. 1) der einen
Herabdrückwinkel eines Gaspedals (insbesondere einen
Beschleunigerwinkel) erfasst. Die angezeigte
Drehmomentanforderung ist ein Anforderungswert (insbesondere ein
Zielwert) des angezeigten Drehmoments. Das angezeigte Drehmoment
ist ein Drehmoment, das durch die Verbrennung des
Verbrennungsmotors 11 erzeugt werden soll, insbesondere ein
Drehmoment einschließlich des dynamischen Drehmomentverlusts,
des internen Drehmomentverlusts und des externen Lastdrehmoments
(wie zum Beispiel eine Zubehörvorrichtungslast oder ähnliches).
Dem gemäß ist ein Achsendrehmoment (insbesondere ein
Nenndrehmoment), das von der Kurbelwelle 33 entnommen wird, eine
Differenz, die durch Subtrahieren des dynamischen
Drehmomentverlusts, des internen Drehmomentverlust (insbesondere
des statischen Drehmomentverlusts) und des externen
Lastdrehmoments von dem angezeigten Drehmoment erhalten wird.
Das Achsendrehmoment ist für das Fahrzeugantriebssystem
verfügbar. Genauer gesagt, weist der Berechnungsabschnitt 51 der
angezeigten Drehmomentanforderung einen Berechnungsabschnitt 511
des angeforderten Achsendrehmoments, einen Berechnungsabschnitt
512 des dynamischen Drehmomentverlusts, einen
Berechnungsabschnitt 513 des internen Drehmomentverlusts, einen
Berechnungsabschnitt 514 des externen Lastdrehmoments und einen
ISC-Drehmomentkorrekturberechnungsabschnitt 515 auf.
Der Berechnungsabschnitt 511 des angeforderten Achsendrehmoments
berechnet ein angefordertes Achsendrehmoment auf der Grundlage
eines Ausgabesignals (insbesondere eines Beschleunigerwinkels)
des Beschleunigersensors 41, der Motordrehzahl Ne, der
Fahrzeuggeschwindigkeit und dergleichen, unter Bezugnahme auf
eine vorbereitete Abbildung. Es ist jedoch möglich, das
angeforderte Achsendrehmoment auf der Grundlage des
Beschleunigeröffnungsgrads und der Motordrehzahl Ne zu
berechnen. Das angeforderte Achsendrehmoment wird zu den später
beschriebenen verschiedenartigen Drehmomentverlusten addiert und
wird dann unter Berücksichtigung einer Drehmomentschwankung
(insbesondere einem Drehmomentanstiegs/-abfallbetrag) berechnet,
der durch eine Leerlaufdrehzahlregelung (insbesondere eine ISC)
verursacht wird, wodurch die angezeigte Drehmomentanforderung
erhalten wird.
Genauer gesagt berechnet der Berechnungsabschnitt 512 des
dynamischen Drehmomentverlusts einen dynamischen
Drehmomentverlust, der durch eine Trägheitskraft im Ansprechen
auf die Änderung der Motordrehzahl oder dergleichen verursacht
wird. Im folgenden wird ein Verfahren zum Berechnen des
dynamischen Drehmomentverlusts unter Bezugnahme auf Fig. 3
erklärt. Zuerst wird die Motordrehzahl Ne (rpm) mit 2π/60
multipliziert, um die Rotationswinkelgeschwindigkeit ωe
(insbesondere ωe = Nex2π/60). Dann erhält der
Berechnungsabschnitt 512 des dynamischen Drehmomentverlusts eine
Drehwinkelbeschleunigung dωe/dt durch Anwenden des
Zeitdifferentialvorgangs auf die Rotationswinkelgeschwindigkeit
ωe. Die Rotationswinkelbeschleunigung dωe/dt wird dann mit einem
Trägheitsmoment Ie eines Rotationsträgheitssystems
multipliziert, um einen dynamischen Drehmomentverlust Ie.dωe/dt
zu erhalten.
Das Trägheitsmoment Ie wird im allgemeinen durch die Trägheit
von Drehelementen verursacht, wie zum Beispiel einem Schwungrad
des Motors 11, das sich synchron mit den Kolben 32, den
Kurbelmechanismus und der Kurbelwelle 33 für den Fall eines
Handschaltgetriebefahrzeugs dreht, oder einem Flügelrad
(Impeller) eines Drehmomentwandlers, der mit der
Motorabgabewelle für den Fall eines Automatikgetriebefahrzeugs
verbunden ist. Das Trägheitsmoment Ie ist ein konstanter Wert,
der nicht durch die Drehzahländerung beeinflusst wird. Daher ist
es wünschenswert, das Drehmoment Ie auf der Grundlage von
praktischen Gestalts-/Dichtedaten (spezifische Masse) der
Drehträgheitselemente zu berechnen und den berechneten Wert in
dem ROM der ECU 16 vorweg zu speichern.
Es ist ebenso vorzuziehen, eine Abbildung bzw. Darstellung eines
dynamischen Drehmomentsverlust mit einem Parameter der
Rotationswinkelbeschleunigung dωe/dt vorzubereiten und diese
Darstellung in dem ROM der ECU 16 vorweg zu speichern. Der
dynamische Drehmomentverlust Ie.dωe/dt, der einem willkürlichen
bzw. frei wählbaren Wert einer Drehwinkelbeschleunigung dωe/dt
entspricht, kann unter Bezugnahme auf diese Abbildung erhalten
werden.
Der interne Drehmomentverlust, der zu dem angeforderten
Achsendrehmoment addiert werden soll, schließt einen
mechanischen Reibungsverlust Tlm und einen Pumpverlust Tlp ein,
wie in Fig. 3 gezeigt ist. Der mechanische Reibungsverlust des
Motors 11 hängt von der Viskosität des Schmieröls ab, die gemäß
der Temperaturänderung schwankt, und hängt ebenso von der
Motordrehzahl ab. Um den mechanischen Reibungsverlust Tlm zu
berechnen, berechnet der Berechnungsabschnitt 513 des internen
Drehmomentverlusts den mechanischen Reibungsverlust Tlm
entsprechend den vorliegenden Daten der Motordrehzahl Ne und der
Kühlwassertemperatur THW unter Bezugnahme auf eine
zweidimensionale Abbildung, die die Charakteristik des
mechanischen Reibungsverlusts darstellt. Für diesen Fall ist es
möglich, anstelle der Verwendung der Kühlwassertemperatur THW
eine Öltemperatur zu verwenden, um die Viskosität des Schmieröls
zu ermitteln.
Der Pumpverlust hängt von dem Ansaugdruck Pm und der
Motordrehzahl Ne ab. Um den Pumpverlust Tlp zu berechnen,
berechnet der Berechnungsabschnitt 513 des internen
Drehmomentverlusts den Pumpverlust Tlp entsprechend vorliegender
Daten der Motordrehzahl Ne und des Ansaugdrucks Pm unter
Bezugnahme auf eine zweidimensionale Abbildung, die die
Charakteristik des Pumpverlusts darstellt.
Des weiteren besteht das externe Lastdrehmoment, das zu dem
angeforderten Achsendrehmoment addiert werden soll, aus
Lastdrehmomenten von Zubehörteilen (insbesondere von einem
Klimaanlagenverdichter, einer Lichtmaschine, einer
Servolenkungspumpe oder ähnlichem), die von der Leistung des
Motors 11 angetrieben werden.
Im folgenden wird der Berechnungsabschnitt 514 des externen
Lastendrehmoments unter Bezugnahme auf Fig. 4 beschrieben. Der
Berechnungsabschnitt 514 des externen Lastdrehmoments berechnet
ein Lastdrehmoment einer externen Last (gleich Zubehörteile) 34,
wie zum Beispiel eines Klimaanlagenverdichters (insbesondere
eines A/C-Verdichters), einer Lichtmaschine, einer
Servolenkungspumpe oder ähnlichem.
Genauer gesagt liest der Berechnungsabschnitt 514 des externen
Lastdrehmoments zur Berechnung eines A/C-
Verdichterlastdrehmoments Tlac ein Ein-Aus-Signal (A/CSW) eines
Klimaanlagenschalters ein. Wenn der A/C-Schalter aus ist, ist
das Verdichterlastdrehmoment Tlac zu Null gesetzt. Wenn der A/C-
Schalter eingeschaltet ist, dann wird die Motordrehzahl Ne mit
einem Riemenscheibenverhältnis multipliziert, um eine
Verdichterdrehzahl Nc zu berechnen. Dann berechnet der
Berechnungsabschnitt 514 des externen Lastdrehmoments ein A/C-
Verdichterlastdrehmoment Tlac entsprechend der
Verdichterdrehzahl Nc unter Bezugnahme auf eine zweidimensionale
Abbildung, welche die Charakteristik der A/C-Verdichterlast
darstellt.
Um ein Lichtmaschinenlastdrehmoment Tlalt zu berechnen, liest
der Berechnungsabschnitt 514 des externen Lastdrehmoments eine
Batteriespannung VB und einen Feldstrom I der Lichtmaschine
ein. Dann berechnet der Berechnungsabschnitt 514 des externen
Lastdrehmoments das Lichtmaschinenlastdrehmoment Tlalt
entsprechend der Batteriespannung VB und dem Feldstrom I unter
Bezugnahme auf eine zweidimensionale Abbildung, die die
Charakteristik der Lichtmaschinenlast darstellt.
Um ein Drehmomentwandlerlastdrehmoment Tltor zu berechnen, liest
der Berechnungsabschnitt 514 des externen Lastdrehmoments eine
Turbinendrehzahl Nt des Drehmomentwandlers ein (insbesondere die
T/C) und ein Schaltsignal des Getriebes. Wenn die Schaltposition
in dem N-Bereich vorliegt (insbesondere in der neutralen
Position), dann ist das Drehmomentwandlerlastdrehmoment Tltor
auf einen neutralen Lastwiderstand (= ein fester Wert) gesetzt.
Wenn die Schaltposition in dem D-Bereich vorliegt (insbesondere
in der Fahrposition), dann wird die Turbinendrehzahl Nt durch
die Motordrehzahl Ne geteilt, um eine Schlupfrate "e" zu
erhalten. Dann berechnet der Berechnungsabschnitt 514 des
externen Lastdrehmoments eine Drehmomentkapazität "C"
entsprechend einer Schlupfrate "e" unter Bezugnahme auf eine
zweidimensionale Abbildung, wie die Charakteristik einer T/C-
Drehmomentkapazität darstellt. Nachfolgend wird die
Drehmomentkapazität "C" mit Ne2 multipliziert, um einen D-
Bereichslastwiderstand zu erhalten, welcher als das
Drehmomentwandlerlastdrehmoment Tltor abgegeben wird.
Um ein P/S-Pumplastdrehmoment Tlpow der Servolenkungsvorrichtung
(P/S) zu berechnen, ist der Berechnungsabschnitt 514 des
externen Lastdrehmoments einen Lenkungswinkelbetrag (insbesondere
eine Lenkungswinkelgeschwindigkeit θs) ein und berechnet ein
entsprechendes P/S-Pumplastdrehmoment Tlpow unter Bezugnahme auf
eine zweidimensionale Abbildung, die die Charakteristik der P/S-
Pumpenlast darstellt.
Der Berechnungsabschnitt 514 des externen Lastdrehmoments
addiert die A/C-Verdichterlastdrehmoment Tlac, das
Lichtmaschinenlastdrehmoment Tlalt, das
Drehmomentwandlerlastdrehmoment Tltor und das P/S-
Pumplastdrehmoment Tlpow, um dadurch schließlich das externe
Lastdrehmoment auszugeben. Bei der oben beschriebenen Berechnung
jedes Lastdrehmoments ist es möglich, eine Formel anstelle einer
Abbildung zu verwenden.
Der ISC-Korrekturdrehmomentberechnungsabschnitt 515 berechnet
eine Drehmomentschwankung, die durch die
Leerlaufdrehzahlregelung (insbesondere die ISC) als ein ISC-
Korrekturdrehmoment verursacht wird. Die
Leerlaufdrehzahlregelung ist eine PID-Regelung oder eine
vergleichbare Rückführregelung zum Angleichen der Motordrehzahl
Ne an die Zielleerlaufdrehzahl Netarget auf der Grundlage einer
Differenz zwischen der Zielleerlaufdrehzahl Netarget und der
Motordrehzahl Ne.
Nach dem Addieren des dynamischen Drehmomentverlusts (
Ie.dωe/dt), des statischen Drehmomentverlusts (= Tlm + Tlp) und
des externen Lastdrehmoments zu dem angeforderten
Achsendrehmoment, korrigiert schließlich der
Berechnungsabschnitt 51 der angezeigten Drehmomentanforderung
das angeforderte Achsendrehmoment unter Berücksichtigung der
Drehmomentschwankung (insbesondere des Drehmomentanstiegs-
/Abfallbetrags), die durch die Leerlaufdrehzahlregelung
(insbesondere die ISC) verursacht wird, wodurch die angezeigte
Drehmomentanforderung erhalten wird.
Der Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisfestsetzabschnitt 55 setzt
ein Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis fest (insbesondere ein Ziel-
A/F) auf der Grundlage der angezeigten Drehmomentanforderung,
die durch den Berechnungsabschnitt 51 der angezeigten
Drehmomentanforderung berechnet wird, und ebenso auf der
Grundlage der Motordrehzahl Ne unter Bezugnahme auf eine
vorbereitete Abbildung oder gemäß einer vorbestimmten Formel.
Das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist ein gemeinsamer Wert,
der sowohl bei dem Regelabschnitt 53 der homogenen
Verbrennungsbetriebsart als auch bei dem Regelabschnitt 54 der
geschichteten Verbrennungsbetriebsart verwendet wird.
Um die Verbrennungsbetriebsart zu schalten, wählt der
Verbrennungsbetriebsartschaltabschnitt 52 entweder den
Regelabschnitt 53 der homogenen Verbrennungsbetriebsart oder den
Regelabschnitt 54 der geschichteten Verbrennungsbetriebsart auf
der Grundlage der Motordrehzahl Ne und der angezeigten
Drehmomentanforderung unter Bezugnahme auf eine vorbereitete
Abbildung oder dergleichen aus. Zum Beispiel wählt der
Verbrennungsbetriebsartschaltabschnitt 52 den Regelabschnitt 54
der geschichteten Verbrennungsbetriebsart bei geringer
Geschwindigkeit und/oder Motorbetriebsbedingungen mit niedrigem
Drehmoment, so dass der Motor 11 gemäß der geschichteten
Verbrennungsbetriebsart betrieben werden kann. Wenn die
geschichtete Verbrennungsbetriebsart ausgewählt ist, dann wird
eine relativ kleine Kraftstoffmenge direkt in den Zylinder
während eines Verdichtungstakts des Motors 11 eingespritzt, um
ein geschichtetes Gemisch in dem Zylinder für die geschichtete
Verbrennung auszubilden. Die geschichtete
Verbrennungsbetriebsart kann die Kraftstoffwirtschaftlichkeit
verbessern. Andererseits wählt der
Verbrennungsbetriebsartschaltabschnitt 52 den Regelabschnitt 53
der homogenen Verbrennungsbetriebsart bei mittlerer bis hoher
Geschwindigkeit und/oder Motorbetriebsbedingungen mit mittlerem
bis hohem Drehmoment aus, so dass der Motor 11 gemäß der
homogenen Verbrennungsbetriebsart betrieben werden kann. Wenn
die homogene Verbrennungsbetriebsart gewählt ist, dann wird eine
erhöhte Kraftstoffmenge direkt in den Zylinder während eines
Ansaugtakts des Motors 11 eingespritzt, um ein einheitliches
oder homogenes Gemisch in dem Zylinder zum Realisieren der
einheitlichen oder homogenen Verbrennung auszubilden. Die
homogene Verbrennungsbetriebsart kann die Motorabgabeleistung
ebenso wie das Achsendrehmoment des Motors erhöhen.
Als nächstes werden genaue Funktionsweisen des Regelabschnitts
53 der homogenen Verbrennungsbetriebsart unter Bezugnahme auf
Fig. 5A erklärt. Der Regelabschnitt 53 der homogenen
Verbrennungsbetriebsart weist einen
Drehmomentwirkungsgradkorrekturabschnitt 56 (entsprechend einer
Drehmomentschwankungsunterdrückungseinrichtung) auf, der eine
Drehmomentschwankung im Ansprechen auf das Schalten der
Verbrennungsbetriebsart unterdrückt. Die angezeigte
Drehmomentanforderung, die von dem
Drehmomentwirkungsgradkorrekturabschnitt 65 erzeugt wird, wird
in eine Zielluftmenge umgewandelt. Der Drosselöffnungsgrad wird
gemäß der Zielluftmenge eingestellt. Hierbei wird auf eine
Drehmoment-Bedarfs-Regelung der Luftprioritätsbauart Bezug
genommen. Der Drehmomentwirkungsgradkorrekturabschnitt 56
korrigiert die angezeigte Drehmomentanforderung auf der
Grundlage eines Zündungszeitabstimmungswirkungsgrads
(insbesondere eines SA-Wirkungsgrads) und eine Luft-Kraftstoff-
Verhältniswirkungsgrads (A/F-Wirkungsgrads) mit Bezug auf die
folgende Formel, unter Berücksichtigung einer
Drehmomentschwankung im Ansprechen auf Regelparameter (z. B. die
Zündungszeitabstimmung, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem
Zylinder usw.), die eingestellt werden sollen, um die stabilen
Verbrennungsbedingungen vor und nach dem Schalten der
Verbrennungsbetriebsart zu erhalten.
Der Zündzeitabstimmungswirkungsgrad ist ein dimensionsloser
Parameter, der den Einfluss des Zündverzögerungsbetrags auf das
angezeigte Drehmoment evaluiert. Fig. 6 zeigt eine Einstellung
des Zündzeitabstimmungswirkungsgrads in Relation mit dem
Zündverzögerungsbetrag. Das angezeigte Drehmoment wird
maximiert, wenn der Zündverzögerungsbetrag 0 ist. Unter
Betrachtung dieser Tatsache ist der
Zündzeitabstimmungswirkungsgrad auf 1 gesetzt, wenn der
Zündverzögerungsbetrag 0 ist. Mit anderen Worten ist der
Zündzeitabstimmungswirkungsgrad das angezeigte Drehmoment
ausgedrückt durch "1" bei dem Zündverzögerungsbetrag von 0. Der
Zündzeitabstimmungswirkungsgrad entsprechend dem anderen
Zündverzögerungsbetrag ist das angezeigte Drehmoment ausgedrückt
durch einen relativen Wert im Hinblick auf den Bezugswert "1".
Der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Wirkungsgrad ist ein
dimensionsloser Parameter, der den Einfluss des Luft-Kraftstoff-
Verhältnisses in dem Zylinder auf das angezeigte Drehmoment
evaluiert. Fig. 7 zeigt eine Einstellung des Luft-Kraftstoff-
Verhältniswirkungsgrads in Relation mit dem Ziel-Luft-
Kraftstoff-Verhältnis. Mit anderen Worten ist der Luft-
Kraftstoff-Verhältniswirkungsgrad das angezeigte Drehmoment
durch "1" bei dem Standartluft-Kraftstoff-Verhältnis
ausgedrückt. Der Luft-Kraftstoff-Verhältniswirkungsgrad
entsprechend zu dem anderen Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist
das angezeigte Drehmoment ausgedrückt durch einen relativen Wert
im Hinblick auf den Bezugswert "1". Die Daten von den Fig. 6
und 7 zum Festsetzen des Zündzeitabstimmungswirkungsgrads und
des Luft-Kraftstoff-Verhältniswirkungsgrads werden vorweg durch
Experimente und Simulationen erhalten und als Abbildungen in dem
ROM der ECU 16 gespeichert.
Der Regelabschnitt 53 der homogenen Verbrennungsbetriebsart
berechnet die Zielluftmenge auf der Grundlage der angezeigten
Drehmomentanforderung, das von dem
Drehmomentwirkungsgradkorrekturabschnitt 56 und der
Motordrehzahl Ne unter Bezugnahme auf eine vorbereitete
Abbildung oder dergleichen erzeugt wird. Dann berechnet der
Regelabschnitt 53 der homogenen Verbrennungsbetriebsart einen
Anweisungswert für den Drosselöffnungsgrad durch Verwendung
eines inversen Luft-Modells auf der Grundlage der Zielluftmenge,
der Motordrehzahl Ne, der Ziel-EGR-Menge und der internen EGR-
Menge (insbesondere der Vorlaufwinkel des variablen
Ventilzeitabstimmungsmechanismus 30). Das inverse Luftmodell
wird durch inverses Lösen der Angabe/Ausgabebeziehung eines
Luftmodells erhalten, das den Luftstrom in dem Einlassdurchgang
simuliert, der sich von dem Drosselventil 15 zu dem
Ansauganschluss erstreckt. Der Anweisungswert für den
Drosselöffnungsgrad, der durch das inverse Luftmodell berechnet
ist, wird in ein entsprechendes Regelsignal umgewandelt, das den
Motor 14 des elektronischen Drosselsystems zugeführt wird. Der
Motor 14 regelt den Öffnungsgrad des Drosselventils 15 gemäß dem
Regelsignal.
Des weiteren berechnet der Regelabschnitt 53 der homogenen
Verbrennungsbetriebsart eine Zielkraftstoffmenge, die durch
Teilen einer geschätzten In-Zylinderluftmenge (oder eine
tatsächliche Luftmenge) durch das Ziel-Luft-Kraftstoff-
Verhältnis erhalten wird. Die Zielkraftstoffmenge wird mit
verschiedenen Korrekturkoeffizienten multipliziert (zum Beispiel
dem Wassertemperaturkorrekturkoeffizient, dem
Rückführkorrekturkoeffizient, dem Lernkorrekturkoeffizient,
usw.), um schließlich die Kraftstoffeinspritzmenge zu erhalten.
Die erhaltene Kraftstoffeinspritzmenge legt die Pulsbreite eines
Einspritzimpulses fest, der dem Kraftstoffeinspritzventil 21
jedes Zylinders zugeführt wird, um die vorgesehene
Kraftstoffmenge in dem Zylinder bei dem Ansaugtakt
einzuspritzen. Wenn der Motor 11 sich in der homogenen
Verbrennungsbetriebsart befindet, wird auf diese Weise
Kraftstoff direkt in die Zylinder bei dem Ansaugtakt
eingespritzt, um ein einheitliches oder homogenes Gemisch in dem
Zylinder auszubilden, wodurch die einheitliche oder homogene
Verbrennung realisiert wird.
Des weiteren berechnet der Regelabschnitt 53 der homogenen
Verbrennungsbetriebsart die Ziel-EGR-Menge auf der Grundlage der
Motorantriebsbedingungen unter Bezugnahme auf eine vorbereitete
Abbildung oder dergleichen, und regelt dann das EGR-Ventil 40,
um eine tatsächliche EGR-Menge auf die Ziel-EGR-Menge
einzustellen. Es ist jedoch möglich, die Ziel-EGR-Menge an einem
anderen Abschnitt als dem Regelabschnitt 53 der homogenen
Verbrennungsbetriebsart festzusetzen, so dass die Ziel-EGR-Menge
gemeinsam durch den Regelabschnitt 53 der homogenen
Verbrennungsbetriebsart und dem Regelabschnitt 54 der
geschichteten Verbrennungsbetriebsart verwendet werden kann.
Des weiteren berechnet der Regelabschnitt 53 der homogenen
Verbrennungsbetriebsart eine Zündzeitabstimmung jedes Zylinders
auf der Grundlage von Motorantriebsbedingungen unter Bezugnahme
auf eine vorbereitete Abbildung oder dergleichen, und bringt
dann eine Hochspannung auf die Zündkerze 25 mit einer
berechneten Zündzeitabstimmung auf, um eine Funkenentladung zu
bewirken. Ein Verzögerungsbetrag dieser Zündzeitabstimmung kann
verwendet werden, um den oben beschriebenen
Zündzeitabstimmungswirkungsgrad unter Bezugnahme auf die
Abbildung von Fig. 6 zu berechnen.
Nachfolgend werden genaue Funktionen des Regelabschnitts 54 der
geschichteten Verbrennungsbetriebsart unter Bezugnahme auf Fig.
5A beschrieben. Der Regelabschnitt 54 der geschichteten
Verbrennungsbetriebsart weist einen
Drehmomentwirkungsgradkorrekturabschnitt 57 (entsprechend der
Drehmomentschwankungsunterdrückungseinrichtung) auf, der die
Drehmomentschwankung im Ansprechen auf das Schalten der
Verbrennungsbetriebsart unterdrückt. Die angezeigte
Drehmomentanforderung, die aus dem
Drehmomentwirkungsgradkorrekturabschnitt 57 erzeugt wird, wird
in eine Zielkraftstoffmenge umgewandelt. Die Zielkraftstoffmenge
wird mit dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis multipliziert, um
eine Zielluftmenge zu erhalten. Der Drosselöffnungsgrad wird
gemäß der Zielluftmenge eingestellt. Hierbei wird auf eine
Drehmoment-Bedarfs-Regelung der Kraftstoffvorzugsbauart Bezug
genommen. Der Drehmomentwirkungsgradkorrekturabschnitt 57
korrigiert die angezeigte Drehmomentanforderung auf der
Grundlage des Luft-Kraftstoff-Verhältniswirkungsgrads unter
Bezugnahme auf die folgende Formel unter Berücksichtigung einer
Drehmomentschwankung im Ansprechen auf Regelparameter (zum
Beispiel das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem Zylinder, usw.),
die eingestellt werden sollen, um die stabilen
Verbrennungsbedingungen vor und nach dem Schalten der
Verbrennungsbetriebsart zu erhalten.
Das Berechnungsverfahren für den Luft-Kraftstoff-
Verhältniswirkungsgrad ist identisch mit demjenigen, das für den
Regelabschnitt 53 der homogenen Verbrennungsbetriebsart
beschrieben ist. Der Luft-Kraftstoffwirkungsgrad ist nämlich von
dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis abhängig und wird unter
Bezugnahme die in Fig. 7 gezeigte Abbildung berechnet. Nebenbei
bemerkt kann gemäß der geschichteten Verbrennungsbetriebsart nur
ein sehr enger Bereich der Zündzeitabstimmung eine stabile
Verbrennung sicherstellen. Dem gemäß ist die Durchführung der
Verzögerungskorrektur der Zündzeitabstimmung nicht
wünschenswert, da sie eine Drehmomentschwankung induzieren kann.
Das ist der Grund, warum der Zündzeitabstimmungswirkungsgrad im
Gegensatz zu der homogenen Verbrennungsbetriebsart für die
geschichtete Verbrennungsbetriebsart nicht in Betracht gezogen
wird.
Der Regelabschnitt 54 der geschichteten Verbrennungsbetriebsart
berechnet eine Zielkraftstoffmenge auf der Grundlage der
angezeigten Drehmomentanforderung, die von dem
Drehmomentwirkungsgradkorrekturabschnitt 57 und der
Motordrehzahl Ne unter Bezugnahme auf eine vorbereitete
Abbildung oder dergleichen erzeugt wird. Die Zielkraftstoffmenge
wird mit verschiedenen Korrekturkoeffizienten (z. B. dem
Wassertemperaturkorrekturkoeffizient, dem
Rückkoppelungskorrekturkoeffizient, dem Lernkorrekturkoeffizient
usw.) multipliziert, um schließlich eine
Kraftstoffeinspritzmenge zu erhalten. Die erhaltene
Kraftstoffeinspritzmenge legt eine Pulsbreite eines
Einspritzimpulses fest, der dem Kraftstoffeinspritzventil 21 des
Zylinders zugeführt wird, um die vorgesehene Kraftstoffmenge in
den Zylinder bei dem Verdichtungstakt einzuspritzen. Auf diese
Weise wird Kraftstoff direkt in den Zylinder bei dem
Verdichtungstakt eingespritzt, wenn der Motor 11 sich in der
geschichteten Verbrennungsbetriebsart befindet, um ein
geschichtetes Gemisch in dem Zylinder auszubilden, wodurch die
geschichtete Verbrennung realisiert wird.
Des weiteren berechnet der Regelabschnitt 54 der geschichteten
Verbrennungsbetriebsart eine Zündzeitabstimmung jedes Zylinders
auf der Grundlage einer Zielkraftstoffmenge und der
Motordrehzahl Ne unter Bezugnahme auf eine vorbereitete
Abbildung oder dergleichen und bringt eine Hochspannung auf die
Zündkerze 25 bei der berechneten Zündzeitabstimmung auf, um eine
Funkenentladung zu bewirken.
Des weiteren multipliziert der Regelabschnitt 54 der
geschichteten Verbrennungsbetriebsart die Zielkraftstoffmenge
mit dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis, um die Zielluftmenge zu
erhalten. Dann berechnet der Regelabschnitt 54 der geschichteten
Verbrennungsbetriebsart einen Anweisungswert für den
Drosselöffnungsgrad durch Verwendung eines inversen Luftmodells
auf der Grundlage einer Zielluftmenge, der Motordrehzahl Ne, der
Ziel-EGR-Menge und der internen EGR-Menge (insbesondere dem
Vorstellwinkel des variablen Ventilzeitabstimmungsmechanismus
30). Der Anweisungswert für den Drosselöffnungsgrad wird dann in
ein entsprechendes Regelsignal umgewandelt, das dem Motor 14 des
elektronischen Drosselsystems zugeführt wird. Der Motor 14
regelt den Öffnungsgrad des Drosselventils 15 gemäß dem
Regelsignal. Des weiteren betätigt der Regelabschnitt 54 der
geschichteten Verbrennungsbetriebsart das EGR-Ventil 40, um eine
tatsächliche EGR-Menge zu einer gegebenen Ziel-EGR-Menge
einzustellen.
Die Fig. 8 und 9 sind Flussdiagramme, die den Regelvorgang
der ECU 16 zeigen, die die oben beschriebene Drehmoment-Bedarfs-
Regelung für den Zylindereinspritzmotor 11 durchführt. Zunächst
berechnet die ECU 16 im Schritt 101 das angeforderte
Achsendrehmoment auf der Grundlage des Ausgangssignals
(insbesondere des Beschleunigerwinkels) des Beschleunigersensors
41, der Motordrehzahl Ne, der Fahrzeuggeschwindigkeit und
dergleichen. In dem nächsten Schritt 102 addiert die CPU 16 das
berechnete angeforderte Achsendrehmoment zu dem internen
Drehmomentverlust (z. B. dem mechanischen Reibungsverlust und dem
Pumpverlust) und dem externen Lastdrehmoment. Dann korrigiert
die CPU 16 den aufsummierten Wert um einen Drehmomentwert, der
durch die ISC-Regelung verbraucht wird, wodurch die angezeigte
Drehmomentanforderung erhalten wird. Nachfolgend schreitet die
CPU 16 zu Schritt 103 vor, um entweder die homogene
Verbrennungsbetriebsart oder die geschichtete
Verbrennungsbetriebsart auf der Grundlage der angezeigten
Drehmomentanforderung und der Motordrehzahl Ne unter Bezugnahme
auf eine vorbereitete Abbildung oder dergleichen auszuwählen.
Wenn die homogene Verbrennungsbetriebsart ausgewählt ist,
schreitet die CPU 16 zum Schritt 105 über Schritt 104 fort. In
Schritt 105 ermittelt die CPU 16 das Ziel-Luft-Kraftstoff-
Verhältnis auf der Grundlage der angezeigten
Drehmomentanforderung, die im Schritt 102 erhalten wird, und der
Motordrehzahl unter Bezugnahme auf eine vorbereitete Abbildung
oder dergleichen. Des weiteren ermittelt die CPU 16 die Ziel-
EGR-Menge gemäß den Motorbetriebsbedingungen. Dann schreitet die
CPU 16 zum Schritt 106 fort, um die angezeigte
Drehmomentanforderung, die in Schritt 102 erhalten wurde, auf
der Grundlage von sowohl des Zündzeitabstimmungswirkungsgrads
und des Luft-Kraftstoff-Verhältniswirkungsgrads gemäß der
folgenden Formel zu korrigieren.
Nachfolgend schreitet die CPU 16 zum Schritt 107 fort, um die
Zielluftmenge auf der Grundlage der angezeigten
Drehmomentanforderung (nach der Korrektur) und der Motordrehzahl
Ne unter Bezugnahme auf eine vorbereitete Abbildung oder
dergleichen zu berechnen. Dann berechnet die CPU 16 im Schritt
108 den Anweisungswert für den Drosselöffnungsgrad unter
Verwendung des inversen Luftmodells auf der Grundlage der
Zielluftmenge, der Motordrehzahl Ne, der EGR-Rate usw. Des
weiteren führt im Schritt 109 die CPU 16 das Regelsignal, das
den berechneten Anweisungswert für den Drosselöffnungsgrad
darstellt, den Motor 14 des elektronischen Drosselsystems zu.
Der Motor 14 regelt den Öffnungsgrad des Drosselventils 15 gemäß
dem Regelsignal.
Des weiteren führt die CPU 16 die Zündzeitabstimmungsregelung
für den Motor 11 durch, der sich in der homogenen
Verbrennungsbetriebsart befindet. Schließlich berechnet in
Schritt 110 die CPU 16 die Zündzeitabstimmung gemäß den
Motorbetriebsbedingungen unter Bezugnahme auf eine vorbereitete
Abbildung oder dergleichen. Dann betätigt im Schritt 111 die CPU
16 einen (nicht gezeigten) Zünder bzw. eine Zündvorrichtung
synchron mit der berechneten Zündzeitabstimmung, um das
einheitliche oder homogene Gemisch in dem Motorzylinder zu
zünden. Des weiteren berechnet die CPU 16 im Schritt 112 einen
Zielöffnungsgrad des EGR-Ventils 40 gemäß der Ziel-EGR-Menge.
Dann schätzt im Schritt 113 die CPU 16 eine EGR-Rate. Die
geschätzte EGR-Rate wird bei der Berechnung des
Drosselöffnungsgrads verwendet, die im Schritt 108 durchgeführt
wird. Als nächstes betätigt die CPU 16 im Schritt 114 das EGR-
Ventil 40, um den Zielöffnungsgrad zu erreichen, wodurch eine
tatsächliche EGR-Menge der Ziel-EGR-Menge angeglichen wird.
Während der homogenen Verbrennungsbetriebsart liest bei den
Schritten 115 und 116 die CPU 16 eine Ausgabe des
Luftdurchflussmessgeräts 13 (insbesondere des
Luftdurchflussbetrags, der durch die Drossel läuft) und eine
Ausgabe des Ansaugdrucksensors 18 (insbesondere einen
Ansaugdruck Pm) ein, um sowohl den Luftdurchflussbetrag, der
durch die Drossel 15 läuft, als auch den Ansaugdruck Pm zu
erfassen. Der erfasste Ansaugdruck Pm wird verwendet, um den
Pumpverlust zu berechnen, der im Schritt 102 erforderlich ist,
um die angezeigte Drehmomentanforderung zu erhalten. Der
Pumpverlust kann auf der Grundlage des Ansaugdrucks Pm und der
Motordrehzahl Ne unter Bezugnahme auf eine vorbereitete
Abbildung oder gemäß einer vorbestimmten Form berechnet werden.
Nach dem Erfassen der Luftdurchflussmenge, die durch die Drossel
15 läuft, und des Ansaugdrucks Pm, schreitet die CPU 16 zum
Schritt 117 fort, um eine geschätzte Zylinderluftmenge unter
Verwendung eines Zylinderluftmengenschätzmodells auf der
Grundlage der Luftdurchflussmenge, die durch die Drossel 15
läuft, eines Ansaugdrucks Pm und der Motordrehzahl Ne zu
berechnen. Bei dem nächsten Schritt 118 berechnet die CPU 16 die
Zielkraftstoffmenge durch Teilen der geschätzten In-
Zylinderluftmenge (Luftmenge in dem Zylinder) durch das Ziel-
Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Dann berechnet beim Schritt 119 die
CPU die endgültige Kraftstoffeinspritzmenge durch Multiplizieren
der Zielkraftstoffmenge mit verschiedenen Korrekturkoeffizienten
(z. B. dem Wassertemperaturkorrekturkoeffizient, dem
Rückführkorrekturkoeffizient, dem Lernkorrekturkoeffizient
usw.). Darauf führt die CPU 16 im Schritt 120 dem
Kraftstoffeinspritzventil 21 den Einspritzimpuls mit einer
Pulsbreite entsprechend der Kraftstoffeinspritzmenge jedes
Zylinders zu, um die vorgesehene Kraftstoffmenge in den Zylinder
bei dem Ansaugtakt einzuspritzen. Durch den oben beschriebenen
Regelvorgang betreibt die CPU 16 den Motor 11 gemäß der
homogenen Verbrennungsbetriebsart, bei der Kraftstoff direkt in
den Zylinder bei dem Ansaugtakt eingespritzt wird, um ein
einheitliches oder homogenes Gemisch in dem Zylinder
auszubilden, um die einheitliche oder homogene Verbrennung zu
realisieren.
Wenn andererseits die geschichtete Verbrennungsbetriebsart
gewählt ist, schreitet die CPU 16 vom Schritt 104 zu Schritt
121, wie in Fig. 9 gezeigt ist. Im Schritt 121 ermittelt die CPU
16 ein Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf der Grundlage der
angezeigten Drehmomentanforderung, die in Schritt 102 erhalten
wird, und der Motordrehzahl Ne unter Bezugnahme auf eine
vorbereitete Abbildung oder dergleichen. Des weiteren ermittelt
die CPU 16 die Ziel-EGR-Menge gemäß den
Motorbetriebsbedingungen. Dann schreitet die CPU 16 zum Schritt
122 fort, um die angezeigte Drehmomentanforderung, die im
Schritt 102 erhalten wird, auf der Grundlage des
Luftkraftstoffverhältniswirkungsgrads gemäß der folgenden Formel
zu korrigieren.
Nachfolgend schreitet die CPU 16 zu Schritt 123 fort, um die
Zielluftmenge auf der Grundlage der angezeigten
Drehmomentanforderung (nach der Korrektur) und der Motordrehzahl
Ne unter Bezugnahme auf eine vorbereitete Abbildung oder
dergleichen zu berechnen. Dann berechnet im Schritt 124 die CPU
die endgültige Kraftstoffeinspritzmenge durch Multiplizieren der
Zielkraftstoffmenge mit verschiedenen Korrekturkoeffizienten
(z. B. dem Wassertemperaturkorrekturkoeffizient, dem
Rückkoppelungskorrekturkoeffizient, dem Lernkorrekturkoeffizient
usw.). Darauf führt in Schritt 125 die CPU 16 dem
Kraftstoffeinspritzventil 21 jedes Zylinders den Einspritzimpuls
mit einer Pulsbreite entsprechend der endgültigen
Kraftstoffeinspritzmenge zu, um die vorgesehene Kraftstoffmenge
in den Zylinder bei dem Verdichtungstakt einzuspritzen. Über den
oben beschriebenen Regelvorgang betreibt die CPU 16 den Motor 11
gemäß der geschichteten Verbrennungsbetriebsart, bei der der
Kraftstoff direkt in die Zylinder bei dem Verdichtungstakt
eingespritzt wird, um ein geschichtetes Gemisch in dem Zylinder
zu bilden, um die geschichtete Verbrennung zu realisieren.
Des weiteren erhält gemäß der geschichteten
Verbrennungsbetriebsart die CPU 16 die Zielluftmenge durch
Multiplizieren des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses mit der
Zielkraftstoffmenge (Schritt 126) und berechnet den
Anweisungswert für den Drosselöffnungsgrad unter Verwendung des
inversen Luftmodells auf der Grundlage der Zielluftmenge, der
Motordrehzahl Ne usw. (Schritt 127). Des weiteren führt die CPU
16 das Regelsignal, das den berechneten Anweisungswert für den
Drosselöffnungsgrad darstellt, dem Motor 14 des elektronischen
Drosselsystems zu. Der Motor 14 regelt den Öffnungsgrad des
Drosselventils 15 gemäß dem Regelsignal (Schritt 128). Darüber
hinaus berechnet die CPU 16 in Schritt 129 einen
Zielöffnungsgrad des EGR-Ventils 40 gemäß der Ziel-EGR-Menge.
Dann schätzt die CPU 16 in Schritt 130 eine EGR-Rate. Die
geschätzte EGR-Rate wird bei der Berechnung des
Drosselöffnungsgrads verwendet, die in Schritt 127 durchgeführt
wird. Als nächstes betätigt die CPU 16 in Schritt 131 das EGR-
Ventil 40, um den Zielöffnungsgrad zu erreichen, wodurch eine
tatsächliche EGR-Menge an die Ziel-EGR-Menge angeglichen wird.
Des weiteren berechnet die CPU 16 in Schritt 132 die
Zündzeitabstimmung gemäß den Motorbetriebsbedingungen unter
Bezugnahme auf eine vorbereitete Abbildung oder dergleichen.
Dann betätigt die CPU 16 in Schritt 133 den (nicht gezeigten)
Zünder bzw. die Zündvorrichtung synchron mit der berechneten
Zündzeitabstimmung, um das geschichtete Gemisch in dem
Motorzylinder zu zünden.
Wie oben beschrieben ist, zieht das Regelsystem für den
Zylindereinspritzmotor 11 dieses Ausführungsbeispiels die
Drehmomentschwankung im Ansprechen auf Regelparameter (zum
Beispiel zumindest des Drosselöffnungsgrads und der EGR-Menge)
zum Einstellen in Betracht, um stabile Verbrennungsbedingungen
vor und nach dem Schalten der Verbrennungsbetriebsart zu
erhalten. Schließlich wird bei der geschichteten
Verbrennungsbetriebsart die Zielkraftstoffmenge korrigiert, um
die Drehmomentschwankung zu unterdrücken (Schritte 122 und 123).
Bei der homogenen Verbrennungsbetriebsart wird die Zielluftmenge
korrigiert, um die Drehmomentschwankung zu unterdrücken
(Schritte 106 und 107). Folglich wird es möglich, die
Drehmomentschwankung zu unterdrücken, während die
Verbrennungsstabilität erhalten wird, und ebenso wird es
möglich, die Fahrbarkeit bzw. die Fahreigenschaften zu
verbessern.
Allgemein stellt die homogene Verbrennungsbetriebsart eine
stabile Verbrennung in einem relativ breiten Bereich der
Zündzeitabstimmung sicher. Folglich kann die Korrektur der
Zündzeitabstimmung verwendet werden, um die Drehmomentschwankung
zu unterdrücken. Die Zündzeitabstimmungskorrektur ist
hervorragend hinsichtlich der Ansprechgeschwindigkeit im
Vergleich mit der Luftmengenkorrektur. Dem entsprechend ist die
Ermittlung der Zündzeitabstimmungskorrektur wirksam, um die
Drehmomentschwankung bei einer Situation geeignet zu
unterdrücken, bei der die Luftmengenkorrektur nicht schnell
ansprechen kann.
Entsprechend diesem Ausführungsbeispiel wird die angezeigte
Drehmomentanforderung auf der Grundlage des
Drehmomentwirkungsgrads (insbesondere des Luft-Kraftstoff-
Verhältniswirkungsgrads, des Zündzeitpunktswirkungsgrads)
korrigiert, um im wesentlichen die Zielluftmenge und die
Zielkraftstoffmenge zu korrigieren. Jedoch ist es anstelle des
Korrigierens der angezeigten Drehmomentanforderung auf der
Grundlage des Drehmomentwirkungsgrads möglich, die Zielluftmenge
und die Zielkraftstoffmenge gemäß dem Drehmomentwirkungsgrad
direkt zu korrigieren, nachdem die Zielluftmenge und die
Zielkraftstoffmenge berechnet sind.
Des weiteren ist die vorliegende Erfindung nicht auf den
Einspritzmotor beschränkt und kann daher auf den
Magergemischmotor oder auf den Ansauganschlusseinspritzmotor
angewendet werden. Wenn zum Beispiel die vorliegende Erfindung
auf den Magergemischmotor angewendet wird, wird es möglich, die
Drehmomentschwankung zu unterdrücken, die bei dem Schalten
zwischen dem Magerbetrieb und dem stoichiometrischen/reichen
(fetten) Betrieb auftritt. Wenn des weiteren die vorliegende
Erfindung auf den Ansauganschlusseinspritzmotor angewendet wird,
wird es möglich, die Drehmomentschwankung zu unterdrücken, die
bei dem Schalten zwischen einer spezifischen
Zündzeitabstimmungsregelung zum Zweck des Katalysatoraufheizens
oder aus anderen Gründen und der gewöhnlichen
Zündzeitabstimmungsregelung auftritt. Kurz gesagt kann die
vorliegende Erfindung mit jeder Bauart von Motoren ausgeführt
werden. Wenn ein subjektiver Regelparameter, der eine merkliche
Drehmomentschwankung verursacht, gemäß den
Motorbetriebsbedingungen geändert wird, dann wird der
Drehmomentschwankungsbetrag, der durch die Einstellung dieses
Regelparameters verursacht werden soll, in einen Änderungsbetrag
eines Zusatzregelungsparameters umgewandelt, der für den
subjektiven Regelparameter nicht relevant ist. Der
Zusatzregelparameter wird geregelt, um die Drehmomentschwankung
zu löschen bzw. zu beheben, die durch die Änderung des
subjektiven Regelparameters verursacht wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es beim Berechnen der
angezeigten Drehmomentanforderung möglich, weitere Verluste oder
Lasten außer dem dynamischen Verlust, dem internen Verlust und
der externen Last zu addieren, wie in Fig. 2 gezeigt ist.
Dagegen ist es für den Zweck der Vereinfachung der Berechnung
möglich, einen Teil des dynamischen Verlusts, des internen
Verlusts und der externen Last zu löschen, wie in Fig. 2 gezeigt
ist.
Die vorliegenden Ausführungsbeispiele beabsichtigen gemäß der
Beschreibung nur darstellend und nicht beschränkend zu sein, da
der Anwendungsbereich der Erfindung durch die beigefügten
Ansprüche eher definiert ist, als durch die Beschreibung. Alle
Änderungen, die innerhalb der Grenzen der Ansprüche liegen oder
äquivalente solcher Grenzen sollen daher durch die Ansprüche
umfasst werden.
Somit ist mit der vorliegenden Erfindung, die
Drehmomentschwankung zu unterdrücken, die durch die Änderung von
Regelparametern (z. B. eines Drosselöffnungsgrads, einer EGR-
Menge usw.) zur Einstellung verursacht wird, um die stabilen
Verbrennungsbedingungen vor und nach dem Schalten der
Verbrennungsbetriebsart zu erhalten. Letztendlich wird bei der
homogenen Verbrennungsbetriebsart die angezeigte
Drehmomentanforderung auf der Grundlage des
Drehmomentwirkungsgrads (sowohl des Luft-Kraftstoff-
Verhältniswirkungsgrads als auch des
Zündzeitabstimmungswirkungsgrads), wodurch die Zielluftmenge
gemäß der korrigierten angezeigten Drehmomentanforderung
korrigiert wird. Des weiteren wird bei der geschichteten
Verbrennungsbetriebsart die angezeigte Drehmomentanforderung auf
der Grundlage des Drehmomentwirkungsgrads (nur der Luft-
Kraftstoff-Verhältniswirkungsgrad) korrigiert, wodurch die
Zielkraftstoffmenge gemäß der korrigierten angezeigten
Drehmomentanforderung korrigiert wird. Des weiteren ist es bei
der homogenen Verbrennungsbetriebsart möglich, die
Drehmomentschwankung durch Durchführen der
Zündzeitabstimmungskorrektur zusätzlich zu der
Zielluftmengenkorrektur zu unterdrücken.
Claims (9)
1. Regelgerät für einen Verbrennungsmotor mit:
einer Beurteilungseinrichtung (51) zum Beurteilen eines von einem Fahrer angeforderten Drehmomentbetrags; und
einer Regeleinrichtung (52 bis 55) zum Regeln von Betriebsbedingungen eines Verbrennungsmotors auf der Grundlage des angeforderten Drehmomentbetrags;
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Drehmomentschwankungsunterdrückungseinrichtung (55- 57) vorgesehen ist, die auf eine Einstellung eines subjektiven Regelparameters anspricht, der eine merkliche Drehmomentschwankung gemäß den Motorbetriebsbedingungen verursacht, um einen Drehmomentschwankungsbetrag, der durch die Einstellung des subjektiven Regelparameters verursacht wird, in einen äquivalenten Einstellungsbetrag eines Zusatzregelparameters umzuwandeln, der für die Einstellung des subjektiven Regelparameters nicht relevant ist, und um den Zusatzregelparameter durch den äquivalenten Einstellungsbetrag zu ändern, um den verursachten Drehmomentschwankungsbetrag zu unterdrücken.
einer Beurteilungseinrichtung (51) zum Beurteilen eines von einem Fahrer angeforderten Drehmomentbetrags; und
einer Regeleinrichtung (52 bis 55) zum Regeln von Betriebsbedingungen eines Verbrennungsmotors auf der Grundlage des angeforderten Drehmomentbetrags;
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Drehmomentschwankungsunterdrückungseinrichtung (55- 57) vorgesehen ist, die auf eine Einstellung eines subjektiven Regelparameters anspricht, der eine merkliche Drehmomentschwankung gemäß den Motorbetriebsbedingungen verursacht, um einen Drehmomentschwankungsbetrag, der durch die Einstellung des subjektiven Regelparameters verursacht wird, in einen äquivalenten Einstellungsbetrag eines Zusatzregelparameters umzuwandeln, der für die Einstellung des subjektiven Regelparameters nicht relevant ist, und um den Zusatzregelparameter durch den äquivalenten Einstellungsbetrag zu ändern, um den verursachten Drehmomentschwankungsbetrag zu unterdrücken.
2. Regelgerät für einen Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 1,
gekennzeichnet durch
eine Verbrennungsbetriebsartschalteinrichtung (52) zum Auswählen von entweder einer geschichteten Verbrennungsbetriebsart oder einer homogenen Verbrennungsbetriebsart gemäß den Motorbetriebsbedingungen, so dass Kraftstoff direkt in einen Zylinder bei einem Verdichtungstakt eingespritzt wird, um eine geschichtete Verbrennung zu verursachen, wenn die geschichtete Verbrennungsbetriebsart gewählt ist, und bei einem Ansaugtakt, um eine homogene Verbrennung zu verursachen, wenn die homogene Verbrennungsbetriebsart gewählt ist,
wobei die Drehmomentschwankungsunterdrückungseinrichtung (56, 57) die Drehmomentschwankung im Ansprechen auf eine Änderung eines Regelparameters unterdrückt, der eingestellt wird, um eine stabile Verbrennungsbedingung vor und nach dem Schalten der Verbrennungsbetriebsart durch Korrigieren einer Kraftstoffmenge zu erhalten, wenn die geschichtete Verbrennungsbetriebsart gewählt ist, und durch Korrigieren einer Luftmenge und/oder einer Zündzeitabstimmung zu erhalten, wenn die homogene Verbrennungsbetriebsart gewählt ist.
eine Verbrennungsbetriebsartschalteinrichtung (52) zum Auswählen von entweder einer geschichteten Verbrennungsbetriebsart oder einer homogenen Verbrennungsbetriebsart gemäß den Motorbetriebsbedingungen, so dass Kraftstoff direkt in einen Zylinder bei einem Verdichtungstakt eingespritzt wird, um eine geschichtete Verbrennung zu verursachen, wenn die geschichtete Verbrennungsbetriebsart gewählt ist, und bei einem Ansaugtakt, um eine homogene Verbrennung zu verursachen, wenn die homogene Verbrennungsbetriebsart gewählt ist,
wobei die Drehmomentschwankungsunterdrückungseinrichtung (56, 57) die Drehmomentschwankung im Ansprechen auf eine Änderung eines Regelparameters unterdrückt, der eingestellt wird, um eine stabile Verbrennungsbedingung vor und nach dem Schalten der Verbrennungsbetriebsart durch Korrigieren einer Kraftstoffmenge zu erhalten, wenn die geschichtete Verbrennungsbetriebsart gewählt ist, und durch Korrigieren einer Luftmenge und/oder einer Zündzeitabstimmung zu erhalten, wenn die homogene Verbrennungsbetriebsart gewählt ist.
3. Regelgerät für einen Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Drehmomentschwankungsunterdrückungseinrichtung (56, 57)
den angeforderten Drehmomentbetrag korrigiert, wenn der
angeforderte Drehmomentbetrag in die Kraftstoffmenge bei der
geschichteten Verbrennungsbetriebsart umgewandelt wird, und den
angeforderten Drehmomentbetrag korrigiert, wenn der angeforderte
Drehmomentbetrag in die Luftmenge bei der homogenen
Verbrennungsbetriebsart umgewandelt wird.
4. Regelgerät für einen Verbrennungsmotor der
Zylindereinspritzbauart mit:
einer Verbrennungsbetriebsartschalteinrichtung (52) zum Wählen von entweder einer geschichteten Verbrennungsbetriebsart oder einer homogenen Verbrennungsbetriebsart gemäß Motorbetriebsbedingungen, so dass Kraftstoff direkt in einen Zylinder bei einem Verdichtungstakt eingespritzt wird, um die geschichtete Verbrennung zu verursachen, wenn die geschichtete Verbrennungsbetriebsart gewählt ist, und bei einem Ansaugtakt, um die homogene Verbrennung zu verursachen, wenn die homogene Verbrennungsbetriebsart gewählt ist, dadurch gekennzeichnet, dass
eine Regeleinrichtung (54) der geschichteten Verbrennungsbetriebsart zum Erhalten einer Zielkraftstoffmenge auf der Grundlage eines angezeigten angeforderten Drehmoments, das von dem Verbrennungsmotor während der geschichteten Verbrennungsbetriebsart erzeugt werden soll, ebenso wie auf der Grundlage einer Motordrehzahl, und zum Erhalten anderer Regelparameter durch Verwenden der Zielkraftstoffmenge vorgesehen ist; und
eine Regeleinrichtung (53) der homogenen Verbrennungsbetriebsart zum Erhalten einer Zielluftmenge auf der Grundlage eines angezeigten angeforderten Drehmoments, das von dem Verbrennungsmotor während der homogenen Verbrennungsbetriebsart erzeugt werden soll, ebenso wie auf der Grundlage einer Motordrehzahl und zum Erhalten anderer Regelparameter durch Verwenden der Zielluftmenge vorgesehen ist.
einer Verbrennungsbetriebsartschalteinrichtung (52) zum Wählen von entweder einer geschichteten Verbrennungsbetriebsart oder einer homogenen Verbrennungsbetriebsart gemäß Motorbetriebsbedingungen, so dass Kraftstoff direkt in einen Zylinder bei einem Verdichtungstakt eingespritzt wird, um die geschichtete Verbrennung zu verursachen, wenn die geschichtete Verbrennungsbetriebsart gewählt ist, und bei einem Ansaugtakt, um die homogene Verbrennung zu verursachen, wenn die homogene Verbrennungsbetriebsart gewählt ist, dadurch gekennzeichnet, dass
eine Regeleinrichtung (54) der geschichteten Verbrennungsbetriebsart zum Erhalten einer Zielkraftstoffmenge auf der Grundlage eines angezeigten angeforderten Drehmoments, das von dem Verbrennungsmotor während der geschichteten Verbrennungsbetriebsart erzeugt werden soll, ebenso wie auf der Grundlage einer Motordrehzahl, und zum Erhalten anderer Regelparameter durch Verwenden der Zielkraftstoffmenge vorgesehen ist; und
eine Regeleinrichtung (53) der homogenen Verbrennungsbetriebsart zum Erhalten einer Zielluftmenge auf der Grundlage eines angezeigten angeforderten Drehmoments, das von dem Verbrennungsmotor während der homogenen Verbrennungsbetriebsart erzeugt werden soll, ebenso wie auf der Grundlage einer Motordrehzahl und zum Erhalten anderer Regelparameter durch Verwenden der Zielluftmenge vorgesehen ist.
5. Regelgerät für einen Verbrennungsmotor der
Zylindereinspritzbauart gemäß Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Berechnungseinrichtung (51) der angezeigten Drehmomentanforderung zum Berechnen des angezeigten angeforderten Drehmoments vorgesehen ist, und
jede der Regeleinrichtung (54) der geschichteten Verbrennungsbetriebsart und der Regeleinrichtung (53) der homogenen Verbrennungsbetriebsart die von der Berechnungseinrichtung (51) der angezeigten Drehmomentanforderung erhaltene angezeigte Drehmomentanforderung verwendet.
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Berechnungseinrichtung (51) der angezeigten Drehmomentanforderung zum Berechnen des angezeigten angeforderten Drehmoments vorgesehen ist, und
jede der Regeleinrichtung (54) der geschichteten Verbrennungsbetriebsart und der Regeleinrichtung (53) der homogenen Verbrennungsbetriebsart die von der Berechnungseinrichtung (51) der angezeigten Drehmomentanforderung erhaltene angezeigte Drehmomentanforderung verwendet.
6. Regelgerät für einen Verbrennungsmotor der
Zylindereinspritzbauart gemäß Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnissetzeinrichtung (55) zum Setzen eines Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses auf der Grundlage der angezeigten Drehmomentanforderung und der Motordrehzahl vorgesehen ist,
die Regeleinrichtung (54) der geschichteten Verbrennungsbetriebsart eine Zielluftmenge und einen Zieldrosselöffnungsgrad auf der Grundlage des Ziel-Luft- Kraftstoff-Verhältnisses, das von der Ziel-Luft-Kraftstoff- Verhältnissetzeinrichtung (55) ermittelt wird, ebenso wie auf der Grundlage der Zielkraftstoffmenge berechnet, und
die Regeleinrichtung (53) der homogenen Verbrennungsbetriebsart eine Zielkraftstoffmenge auf der Grundlage des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, das von der Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnissetzeinrichtung (55) ermittelt wird, ebenso wie auf der Grundlage eines Erfassungswerts oder eines geschätzten Werts einer tatsächlichen Luftmenge berechnet.
eine Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnissetzeinrichtung (55) zum Setzen eines Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses auf der Grundlage der angezeigten Drehmomentanforderung und der Motordrehzahl vorgesehen ist,
die Regeleinrichtung (54) der geschichteten Verbrennungsbetriebsart eine Zielluftmenge und einen Zieldrosselöffnungsgrad auf der Grundlage des Ziel-Luft- Kraftstoff-Verhältnisses, das von der Ziel-Luft-Kraftstoff- Verhältnissetzeinrichtung (55) ermittelt wird, ebenso wie auf der Grundlage der Zielkraftstoffmenge berechnet, und
die Regeleinrichtung (53) der homogenen Verbrennungsbetriebsart eine Zielkraftstoffmenge auf der Grundlage des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, das von der Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnissetzeinrichtung (55) ermittelt wird, ebenso wie auf der Grundlage eines Erfassungswerts oder eines geschätzten Werts einer tatsächlichen Luftmenge berechnet.
7. Regelgerät für einen Verbrennungsmotor mit:
einer Berechnungseinrichtung (51) der angezeigten Drehmomentanforderung zum Berechnen eines angezeigten angeforderten Drehmoments, das von dem Verbrennungsmotor erzeugt werden soll, zum Regeln des Verbrennungsmotors auf der Grundlage der angezeigten Drehmomentanforderung;
dadurch gekennzeichnet, dass
die Berechnungseinrichtung (51) der angezeigten Drehmomentanforderung die angezeigte Drehmomentanforderung unter Berücksichtigung eines dynamischen Drehmomentverlusts (= Ie.dωe/dt), der durch eine Trägheitskraft im Ansprechen auf eine Änderung einer Motordrehzahl verursacht wird, zusätzlich zu einem statischen Drehmomentverlust (= Tlm + Tlp) des Verbrennungsmotors berechnet.
einer Berechnungseinrichtung (51) der angezeigten Drehmomentanforderung zum Berechnen eines angezeigten angeforderten Drehmoments, das von dem Verbrennungsmotor erzeugt werden soll, zum Regeln des Verbrennungsmotors auf der Grundlage der angezeigten Drehmomentanforderung;
dadurch gekennzeichnet, dass
die Berechnungseinrichtung (51) der angezeigten Drehmomentanforderung die angezeigte Drehmomentanforderung unter Berücksichtigung eines dynamischen Drehmomentverlusts (= Ie.dωe/dt), der durch eine Trägheitskraft im Ansprechen auf eine Änderung einer Motordrehzahl verursacht wird, zusätzlich zu einem statischen Drehmomentverlust (= Tlm + Tlp) des Verbrennungsmotors berechnet.
8. Regelgerät für einen Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Berechnungseinrichtung (51) der angezeigten
Drehmomentanforderung den dynamischen Drehmomentverlust (=
Ie.dωe/dt) durch Multiplizieren eines Trägheitsmoments eines
Drehelements berechnet, das sich synchron mit einer Kurbelwelle
des Verbrennungsmotors mit einer Drehwinkelbeschleunigung dreht.
9. Regelgerät für einen Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 7 oder
8,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Berechnungseinrichtung (51) der angezeigten
Drehmomentanforderung die angezeigte Drehmomentanforderung durch
Addieren eines angeforderten Achsendrehmoments, des dynamischen
Drehmomentverlusts, des statischen Drehmomentverlusts und eines
externen Lastmoments eines an dem Verbrennungsmotor
installiertem Zubehörteils oder dergleichen erhält.
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