-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
Gebiet der Erfindung:
-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Zündzeitpunkt-Steuervorrichtung
und ein Zündzeitpunkt-Steuerverfahren
für Verbrennungsmotoren,
und insbesondere auf eine Zündzeitpunkt-Steuervorrichtung
und ein Zündzeitpunkt-Steuerverfahren für einen
Verbrennungsmotor, der einen Nockenphasenänderungsmechanismus zum Ändern der
Nockenphase wenigstens eines Einlaßnockens zum Öffnen/Schließen eines
Einlaßventils
und/oder eines Auslaßnockens
zum Öffnen/Schließen eines
Auslaßventils
aufweist, um eine Soll-Nockenphase
zu erreichen, so daß der
Motor in einem Verbrennungsmodus betrieben wird, der umgeschaltet
wird zwischen einem gleichmäßigen Verbrennungsmodus,
in welchem die Kraftstoffeinspritzung während eines Einlaßhubes durchgeführt wird, und
einem geschichteten Verbrennungsmodus, in welchem die Kraftstoffeinspritzung
während
eines Kompressionshubes durchgeführt
wird.
-
Beschreibung des Standes der Technik:
-
Eine
herkömmliche
Zündzeitpunkt-Steuervorrichtung
für einen
Verbrennungsmotor des obenerwähnten
Typs ist z. B. bekannt aus der
JP 09-209895 AA . Ein in diesem Dokument beschriebener
Verbrennungsmotor umfaßt
einen Nockenphasenänderungsmechanismus,
der die Phase eines Einlaßnockens
(im folgenden mit ”Nockenphase” bezeichnet)
bezüglich
einer Kurbelwelle ändert.
Die Nockenphase wird geregelt, um eine Soll-Nockenphase als einen
Sollwert zu erreichen, um eine Ventileinstellung eines Einlaßventils,
d. h. die Überlappung
des Einlaßventils
mit einem Auslaßventil,
usw. zu ändern, wodurch
die Einlaßeigenschaften
kontrolliert werden, die dargestellt werden durch eine Füllungseffizienz und
eine innere EGR (EGR = Abgasrückführung). Die
Soll-Nockenphase
wird ermittelt auf der Grundlage der Motordrehzahl und einer Last
(einer Einlaßluftmasse
pro Umdrehung des Motors). Ferner ermittelt diese Steuer vorrichtung
einen Grundzündzeitpunkt auf
der Grundlage der Motordrehzahl und der Last, berechnet eine Nockenphasenabweichung,
die die Abweichungsgröße einer
Ist-Nockenphase von der Soll-Nockenphase angibt, und ermittelt eine
Korrekturgröße für den Grundzündzeitpunkt
auf der Grundlage der Motordrehzahl, der Last und der Nockenphasenabweichung.
-
Ferner
spritzt ein neuerer Verbrennungsmotor, der als Direkteinspritzungstyp
bekannt ist, einen Kraftstoff direkt in einen Zylinder ein und wird
in einem Verbrennungsmodus betrieben, der zwischen einem gleichmäßigen Verbrennungsmodus
und einem geschichteten Verbrennungsmodus umgeschaltet wird, um
die Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu verbessern (siehe z. B.
JP 11-22508 AA ).
In diesem Verbrennungsmotor wird während eines Betriebs mit sehr
geringer Last, wie z. B. dem Leerlauf, der geschichtete Verbrennungsmodus
ausgeführt,
indem eine Kraftstoffeinspritzung während eines Einlaßhubes durchgeführt wird,
wobei eine Drosselklappe im wesentlichen vollständig geöffnet ist, um eine große Menge
an Einlaßluft
in einen Zylinder zu leiten und bei einem sehr viel magereren Luft/Kraftstoff-Verhältnis als
dem stöchiometrischen
Luft/Kraftstoff-Verhältnis
zu verbrennen. Andererseits wird der gleichmäßige Verbrennungsmodus während der
anderen Betriebszustände
außer
dem Betrieb mit extrem geringer Last durchgeführt, indem eine Kraftstoffeinspritzung
während
eines Kompressionshubes durchgeführt
wird und eine Drosselklappenöffnung
entsprechend der Motordrehzahl und der Last gesteuert wird, um die
Einlaßluftmenge
für eine
Verbrennung bei einem fetteren Luft/Kraftstoff-Verhältnis als
im geschichteten Verbrennungsmodus zu steuern.
-
Wie
oben beschrieben worden ist, verwendet die herkömmliche Zündzeitpunkt-Steuervorrichtung die Einlaßluftmasse
pro Umdrehung des Motors als Stellvertreter der Last, auf den als
ein Parameter zum Ermitteln des Grundzündzeitpunkts zurückgegriffen wird.
Andererseits ändert
sich die Last, wenn sich die Ist-Nockenphase
des Nockenphasenänderungsmechanismus ändert, um
eine Änderung
der Füllungseffizienz,
der Einlaßluftmenge
usw. zu bewirken. Als Ergebnis leidet diese Zündzeitpunkt-Steuervorrichtung
unter einer Verzögerung
der Konvergenz des Zündzeitpunkts
gegen einen optimalen Wert aufgrund des kontinuierlich schwankenden
Grundzündzeitpunkts,
der aus der variierenden Ist-Nockenphase
resultiert, und hat daher Schwierigkeiten, jederzeit einen optimalen Zündzeitpunkt
gemäß den Motorbetriebsbedingungen
einzustellen.
-
Dieses
Problem ist insbesondere auffällig, wenn
die Zündzeitpunkt-Steuervorrichtung
in dem obenerwähnten
Direkteinspritzungstyp-Verbrennungsmotor verwendet wird, und insbesondere, wenn
der Motor im geschichteten Verbrennungsmodus betrieben wird. Genauer,
da wie oben beschrieben die Verbrennung im geschichteten Verbrennungsmodus
in einem extrem mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnis durchgeführt wird,
ist der Kraftstoff im geschichteten Verbrennungsmodus inhärent schwieriger
zu verbrennen als im gleichmäßigen Verbrennungsmodus.
Wenn daher der Zündzeitpunkt
verzögert
gegen einen optimalen Wert konvergiert, insbesondere im geschichteten
Verbrennungsmodus, wird der Verbrennungszustand wahrscheinlicher
beeinträchtigt,
was zu einer geringeren Betriebsfähigkeit und zu schlechteren
Abgaseigenschaften führt.
-
Aus
Ottomotor-Managment. Robert Bosch GmbH (Hrsg.), Braunschweig, Wiesbaden:
Vieweg, 1998, 1. Aufl. Seiten 306–312, 324–326, 330–334, 360–364, ist eine Steuervvorichtung
für Verbrennungsmotoren
(Motronic MED7 für
Direkteinspritzung, basiert auf Motronic ME7 für Saugrohreinspritzung) bekannt.
Im unteren Lastbereich betreibt die Steuervorrichtung den Motor
im geschichteten Verbrennungsmodus (Schichtbetrib). Dabei ist das
indizierte Moment nahezu proportional zur eingespritzten Kraftstoffmenge.
Im oberen Lastbereich hingegen, arbeitete der Motor im gleichmäßigen Verbrennungsmodus
(Homogenbetrieb), d. h. das Moment wird über die angesaugte Luftmasse
eingestellt. Diese Steuervorrichtung bildet aus der Stellung des
Gaspedals (Fahrpedal) ein Soll-Drehmoment
(Sollwert für
das Motormoment) und rechnet dieses unter Berücksichtigung der aktuellen
Betriebsdaten (z. B. Motordrehzahl) in das Motormoment bestimmende
Größen wie
Kraftstoffeinspritzzeitpunkt und Grundzündzeitpunkt (Grundzündwinkel)
um. Der Grundzündzeitpunkt
(Grundzündwinkel)
wird bei gleichmäßigem Verbrennungsmodus
(Homogenbetrieb durch das Soll-Drehmoment (Füllung aus Gaspedalstellung) und
die Motordrehzahl sowie die Gemischzusammensetzung (Lambda) bestimmt.
Der tatsächlich ausgegebene
Zündwinkel
wird bereits korrigiert, um z. B. Phasenfehler des Motordrehzahlsensors
auszugleichen.
-
Zur
Steuerung des Ladungswechsels verfügt diese Steuervorrichtung
weiterhin über
eine Nockenwellenverstellung oder eine Nockenwellenumschaltung.
Variable Steuerzeiten erlauben eine Anpassung an verschiedene Drehzahlen.
Die Nockenwellenstellung wird erfasst und zur Ansteuerung der Zündung herangezogen.
-
Die
DE 40 28 442 A1 zeigt,
die Soll-Phasenlage und die Ist-Phasenlage der Nockenwelle zu vergleichen,
und bei einer Abweichung (Fehlstellung) den Zündzeitpunkt anzupassen.
-
AUFGABE UND ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
-
Die
vorliegende Erfindung soll das obenerwähnte Problem lösen, wobei
ihre Aufgabe darin besteht, eine Zündzeitpunkt-Steuervorrichtung
und ein Zündzeitpunkt-Steuerverfahren für einen
Verbrennungsmotor zu schaffen, die einen Zündzeitpunkt auf einen optimalen
Wert einstellen können
in Abhängigkeit
von einer Änderung
der Einlaßeigenschaften,
die einer Änderung
der Nockenphase zugeordnet ist, so daß der Zündzeitpunkt in einem Direkteinspritzungstyp-Verbrennungsmotor
mit einem Nockenphasenänderungsmechanismus
sowohl im gleichmäßigen Verbrennungsmodus
als auch im geschichteten Verbrennungsmodus schnell gegen den optimalen Wert
konvergiert.
-
Um
die obige Aufgabe zu lösen,
wird gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Zündzeitpunkt-Steuervorrichtung
für einen
Verbrennungsmotor gemäß Anspruch
1 angegeben.
-
Der
Verbrennungsmotor ist ausgerüstet
mit einem Nockenphasenänderungsmechanismus
zum Ändern
einer Nockenphase bezüglich
einer Kurbelwelle für
wenigstens einen Einlaßnocken
zum Öffnen/Schließen eines
Einlaßventils
und/oder einen Auslaßnocken
zum Öffnen/Schließen eines
Auslaßventils,
so daß die
Nockenphase eine Soll-Nockenphase erreicht, so daß der Motor
in einem Verbrennungsmodus betrieben wird, der umgeschaltet wird zwischen
einem gleichmäßigen Verbrennungsmodus,
in welchem ein Kraftstoff während
eines Einlaßhubes
in einen Zylinder eingespritzt wird, und einem geschichteten Verbrennungsmodus,
in welchem ein Kraftstoff während
eines Kompressionshubes in einen Zylinder eingespritzt wird.
-
Die
Zündzeitpunkt-Steuervorrichtung
gemäß dem ersten
Aspekt der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß sie umfaßt: ein
Motordrehzahl-Erfassungsmittel zum Erfassen einer Drehzahl des Verbrennungsmotors;
ein Gaspedalöffnungs-Erfassungsmittel
zum Erfassen einer Öffnung eines
Gaspedals; ein Soll-Drehmoment-Ermittlungsmittel zum Ermitteln eines
Soll-Drehmoments, das vom Verbrennungsmotor abgegeben wird, auf
der Grundlage der erfaßten
Motordrehzahl und der Gaspedalöffnung;
ein Kraftstoffeinspritzzeitunkt-Ermittlungsmittel zum Ermitteln
eines Zeitpunkts, zu dem ein Kraftstoff in den Zylinder eingespritzt
wird; ein Grundzündzeitpunkt-Ermittlungsmittel
zum Ermitteln eines Grundzündzeitpunkts
auf der Grundlage der Motordrehzahl und des ermittelten Soll-Drehmoments,
wenn sich der Motor im gleichmäßigen Verbrennungsmodus
befindet, und zum Ermitteln des Grundzündzeitpunkts auf der Grundlage
der Motordrehzahl und des ermittelten Kraftstoffeinspritzzeitpunkts,
wenn sich der Motor im geschichteten Verbrennungsmodus befindet;
ein Ist-Nockenphasen-Erfassungsmittel zum Erfassen einer Ist-Nockenphase; und
ein Zündzeitpunkt-Korrekturmittel zum
Korrigieren des Grundzündzeitpunkts
entsprechend einer Nockenphasenabweichung, die eine Differenz zwischen
der erfaßten
Ist-Nockenphase und der Soll-Nockenphase ist.
-
Der
Verbrennungsmotor wird in einem Verbrennungsmodus betrieben, der
umgeschaltet wird zwischen dem gleichmäßigen Verbrennungsmodus, in
welchem ein Kraftstoff während
eines Einlaßhubes in
einen Zylinder eingespritzt wird, und dem geschichteten Verbrennungsmodus,
in welchem der Kraftstoff während
eines Kompressionshubes eingespritzt wird. Ferner wird gemäß der Zündzeitpunkt-Steuervorrichtung
im ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung der Grundzündzeitpunkt
im gleichmäßigen Verbrennungsmodus
auf der Grundlage der Motordrehzahl und des Soll-Drehmoments ermittelt. Da
das Soll-Drehmoment als ein vom Verbrennungsmotor abgege benes Drehmoment
auf der Grundlage der Motordrehzahl und der Gaspedalöffnung ermittelt wird,
gibt das Soll-Drehmoment eine aktuelle Last wieder und wird nicht
direkt beeinflußt
durch eine Änderung,
falls vorhanden, der Einlaßeigenschaften, wie
z. B. einer Füllungseffizienz,
die einer Änderung der
Nockenphase des Nockenphasenänderungsmechanismus
zugeordnet ist, so daß das
Soll-Drehmoment eine sehr kleine Schwankungsgröße aufgrund einer solchen Änderung
aufweist. Im gleichmäßigen Verbrennungsmodus
kann daher der Grundzündzeitpunkt
in Abhängigkeit
vom Soll-Drehmoment,
d. h. der Last, in einer stabilen Weise geeignet eingestellt werden,
ohne durch eine Änderung
der Einlaßeigenschaften,
die einer Änderung
der Nockenphase zugeordnet sind, signifikant beeinflußt zu werden.
-
Andererseits
wird im geschichteten Verbrennungsmodus der Grundzündzeitpunkt
auf der Grundlage der Motordrehzahl und des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts
ermittelt. Im geschichteten Verbrennungsmodus muß der Zündzeitpunkt genau in Übereinstimmung
mit einem Zeitpunkt gesetzt werden, zu dem ein Luft/Kraftstoff-Gemisch
nahe der Zündkerze
vorhanden ist, da der Kraftstoff während eines Kompressionshubes
eingespritzt wird. Somit kann der Grundzündzeitpunkt geeignet gesetzt
werden durch Ermitteln desselben auf der Grundlage eines aktuellen Kraftstoffeinspritzzeitpunkts.
Da ferner der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt durch eine Änderung
der Einlaßeigenschaften,
die einer Änderung
der Nockenphase zugeordnet ist, nicht direkt beeinflußt wird,
kann der Grundzündzeitpunkt
im geschichteten Verbrennungsmodus stabil und geeignet gesetzt werden.
-
Ferner
wird der wie oben beschrieben ermittelte Grundzündzeitpunkt in Abhängigkeit
von der Nockenphasenabweichung zwischen der Ist-Nockenphase und
der Soll-Nockenphase korrigiert, so daß ein optimaler Zündzeitpunkt
entsprechend den aktuellen Einlaßeigenschaften gesetzt werden
kann. Gemäß der Zündzeitpunkt-Steuervorrichtung
der vorliegenden Erfindung kann somit der Grundzündzeitpunkt stabil und geeignet
gesetzt werden, ohne durch eine Änderung
der Einlaßeigenschaften,
die einer Änderung
der Nockenphase zugeordnet ist, signifikant beeinflußt zu werden,
wobei der Grundzündzeitpunkt
in Abhängigkeit
von der Nockenphasenabweichung korrigiert wird, wodurch es möglich wird, den
Zündzeitpunkt
so zu setzen, daß er
schnell gegen einen optimalen Wert konvergiert, in Abhängigkeit
von der Änderung
der Einlaßeigenschaften,
die der Änderung
der Nockenphase zugeordnet ist.
-
Um
die obige Aufgabe zu lösen,
wird gemäß einem
zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Zündzeitpunkt-Steuerverfahren
für einen
Verbrennungsmotor gemäß Anspruch
6 angegeben.
-
Der
Verbrennungsmotor ist ausgerüstet
mit einem Nockenphasenänderungsmechanismus
zum Ändern
einer Nockenphase bezüglich
einer Kurbelwelle für
wenigstens einen Einlaßnocken
zum Öffnen/Schließen eines
Einlaßventils
und/oder einen Auslaßnocken
zum Öffnen/Schließen eines
Auslaßventils,
so daß die
Nockenphase eine Soll-Nockenphase erreicht, so daß der Motor
in einem Verbrennungsmodus betrieben wird, der umgeschaltet wird zwischen
einem gleichmäßigen Verbrennungsmodus,
in welchem ein Kraftstoff während
eines Einlaßhubes
in einen Zylinder eingespritzt wird, und einem geschichteten Verbrennungsmodus,
in welchem ein Kraftstoff während
eines Kompressionshubes in einen Zylinder eingespritzt wird.
-
Das
Zündzeitpunkt-Steuerverfahren
gemäß dem zweiten
Aspekt der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß es die
Schritte umfaßt: Erfassen
einer Drehzahl des Verbrennungsmotors; Erfassen einer Öffnung eines
Gaspedals; Ermitteln eines Soll-Drehmoments, das vom Verbrennungsmotor
abgegeben wird, auf der Grundlage der erfaßten Motordrehzahl und der
Gaspedalöffnung;
Ermitteln eines Zeitpunkts, zu dem ein Kraftstoff in den Zylinder
eingespritzt wird; Ermitteln eines Grundzündzeitpunkts auf der Grundlage
der Motordrehzahl und des erfaßten
Soll-Drehmoments, wenn sich der Motor im gleichmäßigen Verbrennungsmodus befindet,
und Ermitteln des Grundzündzeitpunkts
auf der Grundlage der Motordrehzahl und des ermittelten Kraftstoffeinspritzzeitpunkts,
wenn sich der Motor im geschichteten Verbrennungsmodus befindet;
Erfassen einer Ist-Nockenphase; und Korrigieren des Grundzündzeitpunkts
entsprechend einer Nockenphasenabweichung, die eine Differenz zwischen
der erfaßten Ist-Nockenphase
und einer Soll-Nockenphase ist.
-
Dieses
Steuerverfahren erzielt die gleichen vorteilhaften Wirkungen wie
oben mit Bezug auf die Zündzeitpunkt-Steuervorrichtung
gemäß dem ersten Aspekt
der vorliegenden Erfindung beschrieben worden ist.
-
In
der Zündzeitpunkt-Steuervorrichtung
enthält
das Grundzündzeitpunkt-Korrekturmittel vorzugsweise
ein Vorrückrichtung-Korrekturmittel
zum Korrigieren des Grundzündzeitpunkts
in einer Vorrückrichtung,
wenn die Nockenphasenabweichung größer ist als ein vorgegebener
oberer Grenzwert.
-
Mit
dieser Konfiguration wird der Grundzündzeitpunkt in Vorrückrichtung
korrigiert, wenn die Nockenphasenabweichung größer ist als der vorgegebene
obere Grenzwert, d. h. wenn die Ist-Nockenphase in Vorrückrichtung
bezüglich
der Soll-Nockenphase abweicht, so daß der Zündzeitpunkt entsprechend der
Richtung der Ist-Abweichung der Nockenphase besser gesetzt werden
kann. Da ferner der Grundzündzeitpunkt
nur dann korrigiert wird, wenn die Nockenphasendifferenz größer ist
als der vorgegebene obere Grenzwert, d. h. wenn die Größe der aktuellen
Abweichung der Nockenphase groß ist, kann
die Stabilität
des Zündzeitpunkts
aufrechterhalten werden.
-
Im
Zündzeitpunkt-Steuerverfahren
umfaßt der
Schritt des Korrigierens des Grundzündzeitpunkts ferner vorzugsweise
das Korrigieren des Grundzündzeitpunkts
in einer Vorrückrichtung,
wenn die Nockenphasenabweichung größer ist als ein vorgegebener
oberer Grenzwert.
-
Diese
bevorzugte Ausführungsform
des Steuerverfahrens erzielt die gleichen vorteilhaften Wirkungen,
wie sie von der entsprechenden bevorzugten Ausführungsform der Zündzeitpunkt-Steuervorrichtung
erzielt werden.
-
In
der Zündzeitpunkt-Steuervorrichtung
umfaßt
das Grundzündzeitpunkt-Korrekturmittel ferner vorzugsweise
ein Verzögerungsrichtung-Korrekturmittel
zum Korrigieren des Grundzündzeitpunkts
in einer Verzögerungsrichtung,
wenn die Nockenphasenabweichung kleiner ist als ein vorgegebener
unterer Grenzwert.
-
Mit
dieser Konfiguration wird der Grundzündzeitpunkt in Verzögerungsrichtung
korrigiert, wenn die Nockenphasenabweichung kleiner ist als der
vorgegebene untere Grenzwert, d. h. wenn die Ist-Nockenphase in
Verzögerungs richtung
bezüglich
der Soll-Nockenphase abweicht, so daß der Zündzeitpunkt entsprechend der
Richtung der Ist-Abweichung der Nockenphase besser gesetzt werden
kann, wobei die Stabilität
des Zündzeitpunkts
aufrechterhalten kann, wie in dem Fall der Steuerung des Zündzeitpunkts,
wenn die Nockenphase in Vorrückrichtung abweicht.
-
Im
Zündzeitpunkt-Steuerverfahren
umfaßt der
Schritt des Korrigierens des Grundzündzeitpunkts ferner vorzugsweise
das Korrigieren des Grundzündzeitpunkts
in einer Verzögerungsrichtung, wenn
die Nockenphasenabweichung kleiner ist als ein vorgegebener unterer
Grenzwert.
-
Diese
bevorzugte Ausführungsform
des Steuerverfahrens erzielt die gleichen vorteilhaften Wirkungen,
wie sie von der entsprechenden bevorzugten Ausführungsform der Zündzeitpunkt-Steuervorrichtung
erzielt werden.
-
In
der Zündzeitpunkt-Steuervorrichtung
korrigiert ferner das Grundzündzeitpunkt-Korrekturmittel den
Grundzündzeitpunkt
mit jeweils unterschiedlichen Korrekturgrößen, wenn sich der Motor im gleichmäßigen Verbrennungsmodus
befindet, und wenn sich der Motor im geschichteten Verbrennungsmodus
befindet.
-
Im
Zündzeitpunkt-Steuerverfahren
enthält der
Schritt des Korrigierens des Grundzündzeitpunkts ferner das Korrigieren
des Grundzündzeitpunkts
mit jeweils unterschiedlichen Korrekturgrößen, wenn sich der Motor im
gleichmäßigen Verbrennungsmodus
befindet, und wenn sich der Motor im geschichteten Verbrennungsmodus
befindet.
-
Im
allgemeinen wird der Zündzeitpunkt
durch eine Änderung
der inneren EGR-Größe und ein
effektives Kompressionsverhältnis,
die einer Änderung der
Nockenphase im gleichmäßigen Verbrennungsmodus
zugeordnet sind, stark beeinflußt,
während der
Zündzeitpunkt
im geschichteten Verbrennungsmodus weniger durch die Nockenphase,
sondern stärker
durch den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt beeinflußt wird. Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird daher im gleichmäßigen Verbrennungsmodus
und im geschichteten Verbrennungsmodus der Grundzündzeitpunkt
unter Verwendung einer Korrekturgröße korrigiert, die an die Eigenschaften
der entsprechenden Modi angepaßt
ist, so daß der
Zündzeitpunkt
geeigneter gesetzt werden kann.
-
Ferner
enthält
der Motor ein Kraftstoffeinspritzventil zum Einspritzen des Kraftstoffes,
das in einem zentralen Abschnitt einer oberen Wand einer Brennkammer
des Zylinders angeordnet ist, um den Kraftstoff in Richtung einer
in einem Kolben ausgebildeten Aussparung einzuspritzen.
-
Gemäß dieser
bevorzugten Ausführungsform
können
die vorteilhaften Wirkungen, die von der Zündzeitpunkt-Steuervorrichtung
und dem Zündzeitpunkt-Steuerverfahren gemäß der ersten
und der zweiten Ausführungsform
der Erfindung und ihren obenbeschriebenen bevorzugten Ausführungsformen
erzielt werden, in einer optimierten Weise erhalten werden.
-
Die
obigen und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden deutlicher anhand der folgenden genauen Beschreibung
in Verbindung mit den beigefügten
Zeichnungen.
-
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
1 ist
ein Blockschaltbild, das allgemein die Konfiguration einer Zündzeitpunkt-Steuervorrichtung
für einen
Verbrennungsmotor gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
-
2 bis 5 sind
Flußdiagramme,
die gemeinsam ein Programm zeigen, das von einer Steuervorrichtung
in 1 ausgeführt
wird, um einen Grundzündzeitpunkt
zu berechnen;
-
6 ist
ein Flußdiagramm,
das eine im Programm der 2 ausgeführte Unterroutine zum Berechnen
eines VTC-Korrekturwertes zeigt; und
-
7 zeigt
ein Beispiel einer IGVTCS-Tabelle und einer IGVTUL-Tabelle, die
in der Unterroutine der 6 verwendet werden.
-
GENAUE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORM
-
Im
folgenden wird mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen eine Zündzeitpunkt-Steuervorrichtung
für einen
Verbrennungsmotor gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschrieben. 1 zeigt
allgemein die Konfiguration einer Zündzeitpunkt-Steuervorrichtung
gemäß dieser Ausführungsform
und einen Verbrennungsmotor, in welchem die Zündzeitpunkt-Steuervorrichtung
angewendet wird.
-
Der
Verbrennungsmotor 3 (im folgenden mit ”Motor” bezeichnet) ist ein Reihen-Vierzylinder-DOHC-Ottomotor
(nur ein Zylinder ist gezeigt), der in einem nicht gezeigten Fahrzeug
angeordnet ist. Eine Brennkammer 3c ist zwischen einem
Kolben 3a und einem Zylinderkopf 3b jedes Zylinders
ausgebildet, wobei eine Aussparung 3d in einem Zentralabschnitt
der oberen Oberfläche
des Kolbens 3a ausgebildet ist. Die Brennkammer 3c ist
mit einem Kraftstoffeinspritzventil 4 (im folgenden bezeichnet
mit ”Einspritzvorrichtung”) und einer
Zündkerze 5 versehen.
Die Einspritzvorrichtung 4 ist auf die Aussparung 3d gerichtet.
Somit entspricht der Motor 3 einem Direkteinspritzungstyp,
der einen Kraftstoff direkt in die Brennkammer 3c einspritzt.
-
Die
Einspritzvorrichtung 4 ist in einem Zentralabschnitt der
oberen Wand der Brennkammer 3c angeordnet. Der Kraftstoff
wird von einer Kraftstoffpumpe 4b durch eine Kraftstoffleitung 4a gepumpt und
von einem (nicht gezeigten) Regler auf einen vorgegebenen Druck
geregelt, bevor er der Einspritzvorrichtung 4 zugeführt wird.
Mit der vorangehenden Konfiguration wird der Kraftstoff von der
Einspritzvorrichtung 4 in Richtung zur Aussparung 3b des
Kolbens 3a eingespritzt, stößt gegen die Aussparung 3d, um
einen Kraftstoffstrahlstrom zu bilden, oder diffundiert in die Brennkammer 3c.
Eine Kraftstoffeinspritzperiode Tout und ein Kraftstoffeinspritzzeitpunkt
(ein Einspritzstartzeitpunkt und ein Einspritzendzeitpunkt IJLOGD)
der Einspritzvorrichtung 4 werden durch ein Ansteuersignal
von einer elektrischen Steuereinheit 2 (ECU) gesteuert,
wie später
beschrieben wird.
-
Die
Zündkerze 5 wird
mit einer hohen Spannung beaufschlagt durch ein Ansteuersignal von
der ECU 2 zu einem Zeitpunkt entsprechend einem Zündzeitpunkt
IG, und anschließend
abgeschaltet, um sich zu entladen, wodurch ein Luft-Kraftstoff-Gemisch
in der Brennkammer 3c veranlaßt wird, zu verbrennen.
-
Eine
Einlaßnockenwelle 6 und
eine Auslaßnockenwelle 7 des
Motors 3 sind mit mehreren Einlaßnocken 6a und Auslaßnocken 7a versehen
(wobei in 1 nur jeweils eine gezeigt ist),
die in Baueinheit mit dieser ausgebildet sind, um Einlaßventile 8 und
Auslaßventile 9,
die diesen zugeordnet sind, zu öffnen
und zu schließen.
Die Einlaßnockenwelle 6 und
die Auslaßnockenwelle 7 sind
mit einer Kurbelwelle 3e über Abtriebsritzel und Steuerketten
(von denen in 1 keines gezeigt ist) verbunden,
die diesen zugeordnet sind, so daß sie von der Kurbelwelle 3e angetrieben
werden, um sich jeweils einmal zu drehen, wenn sich die Kurbelwelle 3e zweimal dreht.
Die Einlaßnockenwelle 6 ist über eine
vorgegebene Winkelstrecke drehbar mit ihrem Abtriebsritzel verbunden,
so daß die
Phase VTCACT des Einlaßnockens 6a (im
folgenden einfach mit ”Nockenphase” bezeichnet)
bezüglich
der Kurbelwelle 3e verändert wird
durch Ändern
eines relativen Winkels zum Abtriebsritzel.
-
Die
Einlaßnockenwelle 6 ist
an ihrem einen Ende mit einem Nockenphasenänderungsmechanismus (im folgenden
abgekürzt
mit ”VTC”) 10 und
einem VTC-Elektromagnet-Steuerventil 10a zum Steuern der
Nockenphase VTCACT verbunden. Der VTC 10 bewirkt eine kontinuierliche
Vorverschiebung oder Verzögerung
der Nockenphase VTCACT, um einen Öffnungs/Schließ-Zeitpunkt
für das
Einlaßventil 8 vorzurücken oder
zu verzögern.
Dies bewirkt, daß die Ventilüberlappung
zwischen dem Einlaßventil 8 und dem
Auslaßventil 9 ansteigt
oder absinkt, was zu einer Erhöhung
oder Verringerung der inneren EGR und einer Änderung der Einlaßeigenschaften,
dargestellt durch die Füllungseffizienz,
führt.
Die Operation des VTC 10 wird gesteuert durch Steuern der
Position eines (nicht gezeigten) Ventilschiebers des VTC-Elektromagnetsteuerventils 10a mittels
eines Tastverhältnisses
DbVTC eines Ansteuersignals von der ECU 2, um somit einen
Hydraulikdruck zu ändern,
der dem VTC 10 zugeführt
wird. Genauer wird die Nockenphase VTCACT so gesteuert, daß sie weiter
vorrückt,
wenn das Tastverhältnis
DbVTC größer wird.
Wen der VTC 10 gestoppt wird, wird das Tastverhältnis DbTV
auf 0 gesetzt, so daß die
Nockenphase VTCACT in der am weitesten verzögerten Position gehalten wird.
-
Ein
Nockenwinkelsensor 21 (Ist-Nockenphasen-Erfassungsmittel)
ist am Ende der Einlaßnockenwelle 6 gegenüberliegend
dem Nockenphasenänderungsmechanismus 8 angeordnet.
Der Nockenwinkelsensor 21, der z. B. einen Magnetrotor und
einen MRE-Aufnehmer umfaßt,
gibt ein CAM-Signal, das ein Impulssignal ist, jeweils nach einem
vorgegebenen Nockenwinkel (z. B. alle 1°) an die ECU 2 aus,
wenn sich die Einlaßnockenwelle 6 dreht.
Die ECU 2 berechnet die Ist-Nockenphase VTCACT mit diesem
CAM-Signal und einem CRK-Signal, wie später beschrieben wird.
-
Obwohl
nicht gezeigt, umfaßt
ferner jeder Einlaßnocken 6a und
jeder Auslaßnocken 7a einen Niedrigdrehzahlnocken
und einen Hochdrehzahlnocken, der ein höheres Nockenprofil als der
Niedrigdrehzahlnocken aufweist. Diese Niedrigdrehzahlnocken und
Hochdrehzahlnocken sind sandwichartig von ihren entsprechenden Nockenprofilumschaltmechanismen
(im folgenden abgekürzt
mit ”VTEC”) 11 umgeben,
um somit die Ventileinstellung des Einlaßventils 8 und des
Auslaßventils 9 von
einer Niedrigdrehzahlventileinstellung (im folgenden abgekürzt mit ”LO.VT”) auf eine
Hochdrehzahlventileinstellung (im folgenden bezeichnet mit ”HI.VT”) und umgekehrt umzuschalten.
Mit HI.VT werden das Einlaßventil 8 und
das Auslaßventil 9 für eine längere Zeitspanne geöffnet, wobei
die Ventilüberlappung
der beiden größer wird
und die Größe des Ventilhubes
größer wird,
wodurch die Füllungseffizienz
erhöht
wird. Ähnlich
der VTC 10 wird auch die Operation der VTEC 11 kontrolliert
durch die Steuerung des VTEC-Elektromagnetsteuerventils 11a über ein
Ansteuersignal von der ECU 2, um einen dem VTEC 11 zugeführten Hydraulikdruck
zu ändern.
-
Die
Ventileinstellung für
das Einlaßventil 8 und
das Auslaßventil 9 wird
für die
Magerverbrennung unter der gleichmäßigen Verbrennung, die geschichtete
Verbrennung und die Doppeleinspritzungsverbrennung auf LO.VT gesetzt,
wie später
beschrieben wird, und für
die stöchiometrische
Verbrennung und die fette Verbrennung unter der gleichmäßigen Verbrennung
auf LO.VT oder HI.VT umgeschaltet.
-
Ein
Magnetrotor 22a ist an der Kurbelwelle 3e angebracht.
Der Magnetrotor 22a umfaßt einen Kurbelwinkelsensor 22 zusammen
mit einem MRE-Aufnehmer 22b.
Der Kurbelwinkelsensor 22 (Motordrehzahl-Erfassungsmittel)
gibt ein CRK-Signal und ein TDC-Signal aus, die Impulssignale sind, wenn
sich die Kurbelwelle 3e dreht.
-
Ein
Impuls des CRK-Signals wird nach jedem vorgegebenen Kurbelwinkel
(z. B. alle 30°)
ausgegeben. Die ECU 2 berechnet die Motordrehzahl NE des
Motors 3 (im folgenden bezeichnet als ”Motordrehzahl”) auf der
Grundlage des CRK-Signals. Das TDC-Signal zeigt an, daß der Kolben 3a jedes Zylinders
sich an einer vorgegebenen Kurbelwinkelposition nahe TDC (oberer
Totpunkt) zum Beginn eines Einlaßhubes befindet. In dieser
Ausführungsform,
die in einem Vierzylindermotor implementiert ist, wird ein Impuls
jedesmal dann ausgegeben, wenn der Kurbelwinkel über 180° vorrückt. Der Motor 3 ist ferner
mit einem Zylinderunterscheidungssensor versehen, der nicht gezeigt
ist und an die ECU 2 ein Zylinderunterscheidungssignal
liefert, das ein Impulssignal zur Unterscheidung eines Zylinders
ist. Die ECU 2 ermittelt die Kurbelwinkelposition jedes
Zylinders anhand dieses Zylinderunterscheidungssignals, des CRK-Signals
und des TDC-Signals.
-
Ein
Motorwassertemperatursensor 23 (Motortemperatur-Erfassungsmittel)
ist am Körper des
Motors 3 angebracht. Der Motorwassertemperatursensor 23,
der einen Heißleiter
umfassen kann, erfaßt
eine Motorwassertemperatur TW, die die Temperatur des im Körper des
Motors 3 zirkulierenden Kühlwassers anzeigt, und sendet
ein Signal, das die erfaßte
Motorwassertemperatur TW anzeigt, zur ECU 2.
-
Eine
Drosselklappe 13 ist in der Einlaßleitung 12 des Motors 3 angeordnet.
Die Drosselklappe 13 wird von einem elektrisch angetriebenen
Motor 13a angetrieben, der mit dieser verbunden ist, so
daß ihre Öffnung (Drosselklappenöffnung)
TH gesteuert wird. Die Drosselklappenöffnung TH wird erfaßt von einem
Drosselklappenöffnungssensor 32,
der zur ECU 2 ein Signal sendet, daß die erfaßte Drosselklappenöffnung TH
anzeigt. Die ECU 2 steuert die Drosselklappenöffnung TH über den
Elektromotor 13a entsprechend einem Betriebszustand des
Motors 3, um die Einlaßluftmenge
des Motors 3 zu steuern.
-
Ein
Einlaßrohr-Absolutinnendrucksensor 24 ist
an einer Stelle des Einlaßrohrs 12 hinter
der Drosselklappe 13 angeordnet. Der Einlaßrohr-Absolutinnendrucksensor 24,
der einen Halbleiter als Drucksensor oder dergleichen umfassen kann,
erfaßt
einen absoluten Einlaßrohrinnendruck
PBA, der der absolute Druck innerhalb des Einlaßrohres 12 ist, und
sendet zur ECU 2 ein Signal, das den erfaßten absoluten
Einlaßrohrinnendruck
PBA anzeigt. Ferner ist ein Einlaßlufttemperatursensor 25,
der einen Heißleiter
oder dergleichen umfassen kann, am Einlaßrohr 12 angebracht,
um eine Einlaßlufttemperatur TA
innerhalb des Einlaßrohres 12 zu
erfassen und zur ECU 2 ein Signal zu senden, daß die erfaßte Einlaßlufttemperatur
TA anzeigt.
-
Ein
EGR-Rohr 15 für
die EGR (Abgasrückführung) ist
zwischen einer Stelle des Einlaßrohres 12 hinter
der Drosselklappe 13 und einer Stelle des Auslaßrohres 14 vor
dem Dreiwegekatalysator 20 angeschlossen. Ein EGR-Steuerventil 16 ist
an der EGR-Leitung 15 angebracht. Das EGR-Steuerventil 16,
daß ein
lineares elektromagnetisches Ventil umfassen kann, weist ein Ventilhubmaß LACT auf,
das durch ein Ansteuersignal von der ECU 2 linear geändert wird,
um das EGR-Maß zu
steuern. Das Ventilhubmaß LACT
wird von einem Ventilhubmaßsensor 26 erfaßt, der
an die ECU 2 ein Signal sendet, daß das erfaßte Ventilhubmaß LACT anzeigt.
-
Der
ECU 2 wird ferner ein Signal zugeführt, daß einen erfaßten Atmosphärendruck
PA von einem Atmosphärendrucksensor 28 anzeigt;
ein Signal von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 29 (Fahrzeuggeschwindigkeits-Erfassungsmittel),
daß eine erfaßte Fahrzeuggeschwindigkeit
(V) anzeigt; ein Signal von einem Gaspedalöffnungssensor 30 (Gaspedalöffnungs-Erfassungsmittel),
das eine erfaßte
Gaspedalöffnung
AP anzeigt, die ein Betätigungsmaß eines
(nicht gezeigten) Gaspedals ist; und ein Signal von einem Getriebestufensensor 31,
das eine erfaßte Getriebestufe
NGAR eines (nicht gezeigten) Automatikgetriebes des Motors 3 anzeigt.
-
In
dieser Ausführungsform
umfaßt
die ECU 2 ein Motordrehzahl-Erfassungsmittel, ein Soll-Drehmoment-Erfassungsmittel,
ein Kraftstoffeinspritzzeitpunkt-Erfassungsmittel, ein Grundzündzeitpunkt–Ermittlungsmittel,
ein Ist-Nockenphasen-Erfassungsmittel, ein Grundzündzeitpunkt-Korrekturmittel,
ein Vorrückrichtung-Korrekturmittel
und ein Verzögerungsrichtung-Korrek turmittel.
Die ECU 2 umfaßt
einen Mikrocomputer, der eine CPU 2a, einen RAM 2b, einen
ROM 2c und eine (nicht gezeigte) Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle
enthält.
Die erfaßten
Signale von den obenerwähnten
Sensoren 20–32 werden
in der Eingabeschnittstelle A/D umgesetzt und umgeformt, bevor sie
in die CPU 2a eingegeben werden. Die CPU 2a führt in Reaktion
auf diese Eingangssignale verschiedene Operationsverarbeitungen
auf der Grundlage eines Steuerprogramms, daß im ROM 2c gespeichert
ist, einer Vielfalt von Tabellen und Kennfeldern, die später beschrieben
werden, und Merkerwerten, die später
beschrieben werden und vorübergehend
im RAM 2b gespeichert sind, und dergleichen aus.
-
Genauer
ermittelt die CPU 2a einen Betriebszustand des Motors 3 anhand
der vielen erfaßten
Signale und ermittelt ferner ein Soll-Drehmoment PMCMD, das vom
Motor 3 ausgegeben wird, auf der Grundlage der Motordrehzahl
NE und der Gaspedalöffnung
AP. Ferner setzt die CPU 2a den Verbrennungsmodus des Motors 3 auf
den geschichteten Verbrennungsmodus während eines Betriebes mit sehr
geringer Last, wie z. B. dem Leerlauf, und auf den gleichmäßigen Verbrennungsmodus
während
eines anderen Betriebes außer
dem Betrieb mit sehr geringer Last, und führt einen Doppeleinspritzungsverbrennungsmodus
bei einem Übergang
zwischen den zwei Verbrennungsmodi aus. Außerdem berechnet die CPU 2a eine
optimale Kraftstoffeinspritzperiode Tout für jeden ermittelten Verbrennungsmodus, ermittelt
einen Einspritzendzeitpunkt IJLOGD der Kraftstoffeinspritzperiode,
und steuert den Zündzeitpunkt
IG auf der Grundlage des Wertes Tout und der Motordrehzahl NE.
-
Im
geschichteten Verbrennungsmodus der zwei Verbrennungsmodi wird die
Drosselklappe 13 so gesteuert, daß sie in einem im wesentlichen
vollständig
geöffneten
Zustand verharrt, während
ein Kraftstoff von der Einspritzvorrichtung 4 in die Brennkammer 3c während eines
Kompressionshubes eingespritzt wird, wobei ein Großteil des
eingespritzten Kraftstoffes gegen die Aussparung 3d stößt, um einen
Kraftstoffstrahlstrom zu bilden. Ein Luft/Kraftstoff-Gemisch wird
aus diesem Kraftstoffstrahlstrom und einer Einlaßluftströmung vom Einlaßrohr 12 erzeugt.
Wenn der Kolben 3a nahe dem oberen Totpunkt im Kompressionshub
positioniert ist, wird der Kraftstoff in einem sehr viel magereren
Luft/Kraftstoff-Verhältnis
A/F (z. B. in einem Bereich von 27 bis 60) als dem stöchiometrischen
Luft/Kraftstoff-Verhältnis
verbrannt, während
das Luft/Kraftstoff-Gemisch hauptsächlich in der Nähe der Zündkerze 15 verteilt
ist.
-
Im
gleichmäßigen Verbrennungsmodus
wird andererseits die Drosselklappenöffnung TH auf eine Öffnung entsprechend
dem Soll-Drehmoment PMCMD, der Motordrehzahl NE usw. gesteuert,
wobei der Kraftstoff während
eines Einlaßhubes
in die Brennkammer 3c eingespritzt wird. Dies bewirkt,
daß die
Verbrennung in einem fetteren Luft/Kraftstoff-Verhältnis A/F
(z. B. in einem Bereich von 12 bis 22) durchgeführt wird als beim geschichteten
Verbrennungsmodus, wobei ein Luft/Kraftstoff-Gemisch aus einem Kraftstoffstrahlstrom
und einem Luftstrom erzeugt und gleichmäßig in der Brennkammer 3c verteilt
wird.
-
Ferner
wird im Doppeleinspritzungsverbrennungsmodus der Kraftstoff in einem
Einlaßhub
und in einem Kompressionshub eines Verbrennungszyklus eingespritzt,
um eine Verbrennung in einem Zustand eines Übergangs-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses A/F (z. B. im Bereich
von 14,7 bis 30) durchzuführen.
-
Die 2 bis 5 sind
Flußdiagramme, die
ein Programm zeigen, das von der ECU 2 ausgeführt wird,
um den Grundzündzeitpunkt
IGMAP für den
Zündzeitpunkt
IG synchron mit der Erzeugung eines TDC-Signals zu berechnen. Der
Grundzündzeitpunkt
IGMAP ist ein Grundwert des Zündzeitpunkts IG,
wobei der Zündzeitpunkt
IG, obwohl Einzelheiten hier weggelassen werden, schließlich ermittelt
wird durch Korrigieren des berechneten Grundzündzeitpunktes IGMAP mit einer
Vielfalt von Korrekturausdrücken
unter Verwendung der Motorwassertemperatur TW usw. als Parameter.
-
Zuerst
ermittelt die ECU 2 im dargestellten Programm in einem
Schritt 11 (in der Figur bezeichnet mit ”S11”; diese Abkürzung wird
in ähnlicher
Weise für
die folgenden Schritte verwendet), ob ein Doppeleinspritzungs-Verbrennungsmodusmerker F_CMOD
gleich ”1” ist. Wenn
die Antwort gleich ja ist, d. h. wenn der Motor 3 sich
im Doppeleinspritzungsmodus befindet, durchsucht die ECU 2 ein
(nicht gezeigtes) IGM_DB-Kennfeld für den Doppeleinspritzungsverbrennungsmodus,
um einen Grundkennfeldwert IGMAPm ent sprechend der Motordrehzahl NE
und dem Einspritzendzeitpunkt IJLOGD zu finden (Schritt 12). Anschließend setzt
die ECU 2 diesen Grundkennfeldwert IGMAPm als den Grundzündzeitpunkt
IGMAP (Schritt 13), woraufhin dieses Programm endet.
-
Wenn
die Antwort im Schritt 11 gleich nein ist, ermittelt die ECU 2 den
Wert des Verbrennungsmodusmonitors S_EMOD (Schritt 14). Der Verbrennungsmodusmonitor
S_EMOD wird auf ”0” gesetzt, wenn
der Motor 3 sich in einem stöchiometrischen Verbrennungsmodus
unter anderen gleichmäßigen Verbrennungsmodi
befindet; auf ”1” gesetzt,
wenn er sich in einem Magerverbrennungsmodus unter anderen gleichmäßigen Verbrennungsmodi
befindet; und auf ”2” gesetzt,
wenn er sich in einem geschichteten Verbrennungsmodus befindet.
Wenn das Ergebnis der Ermittlung im Schritt 14 gleich S_EMOD = 0
ergibt, d. h. den stöchiometrischen
Verbrennungsmodus, ermittelt die ECU 2, ob ein VTEC-Merker F_VTEC
gleich ”1” ist (Schritt
15). Wenn die Antwort gleich ja ist, ermittelt die ECU 2 weiter,
ob ein EGR-Merker F_EGR gleich ”1” ist (Schritt
16). Wenn die Antwort im Schritt 16 gleich nein ist, d. h. wenn
die Ventileinstellung auf HI.VT gesetzt ist und die EGR gestoppt
ist, durchsucht die ECU 2 ein (nicht gezeigtes) IGM_STH-Kennfeld
für HI.VT/EGR-Stopp,
um dem Grundkennfeldwert IGMAPm entsprechend der Motordrehzahl NE
und einem Soll-Drehmoment PMCMD zu finden (Schritt 17), woraufhin
das Programm zum später
beschriebenen Schritt 31 vorrückt.
-
Wenn
die Antwort im Schritt 16 gleich ja ist, durchsucht die ECU 2 ein
(nicht gezeigtes) IGM_SOH-Kennfeld für die HI.VT/EGR-Ausführung, welches
separat vom IGM_STH-Kennfeld vorgesehen ist, um den Grundkennfeldwert
IGMAPm entsprechend dem NE-Wert und dem PMCMD-Wert zu finden (Schritt
18), woraufhin das Programm zum später beschriebenen Schritt 31
vorrückt.
-
Wenn
andererseits die Antwort im Schritt 15 gleich nein ist, d. h. wenn
die Ventileinstellung auf LO.VT gesetzt ist, ermittelt die ECU 2,
ob ein Leerlaufmerker F_IDLE gleich ”1” ist (Schritt 19). Wenn die
Antwort im Schritt 19 gleich ja ist, d. h. wenn der Motor im Leerlauf
läuft,
durchsucht die ECU 2 eine (nicht gezeigte) IGIDLT-Tabelle
für den
Leerlaufbetrieb, um einen Tabellenwert IGIDLTn entsprechend einer
Soll-Leerlaufdrehzahl NOBJ zu finden (Schritt 20), und setzt diesen
Tabellenwert IGIDLTn als einen Grundkennfeldwert IGMAPm ein (Schritt
21).
-
Wenn
die Antwort im Schritt 19 gleich nein ist, d. h. wenn der Motor 3 nicht
im Leerlauf läuft,
ermittelt die ECU 2, ob der EGR-Merker F_EGR gleich ”1” ist (Schritt
22). Wenn die Antwort im Schritt 22 gleich ja ist, durchsucht die
ECU 2 das im Schritt 17 verwendete IGM_STH-Kennfeld, um
den Grundkennfeldwert IGMAPm für
LO.VT/EGR-Ausführung entsprechend
der Motordrehzahl NE und dem Soll-Drehmoment PMCMD zu finden (Schritt
23). Wenn andererseits die Antwort im Schritt 22 gleich nein ist,
durchsucht die ECU 2 ein (nicht gezeigtes) IGM_SOL-Kennfeld
für LO.VT/EGR-Stopp,
welches separat vom IGM_STH-Kennfeld und vom IGM_SOH-Kennfeld vorgesehen
ist, um den Grundkennfeldwert IGMAPm entsprechend dem NE-Wert und dem PMCMD-Wert
zu finden (Schritt 24).
-
Wenn
andererseits das Ergebnis der Ermittlung im Schritt 14 zeigt, daß der Verbrennungsmonitor
S_EMOD = 1 ist, d. h. wenn sich der Motor 3 im Magerverbrennungsmodus
unter anderen gleichmäßigen Verbrennungsmodi
befindet, rückt
das Programm zum Schritt 25 in 2 vor, wo
die ECU 2 ermittelt, ob der EGR-Merker F_EGR gleich ”1” ist. Wenn
die Antwort im Schritt 25 gleich ja ist, durchsucht die ECU 2 ein
(nicht gezeigtes) IGM_LT-Kennfeld
für Magerverbrennung/EGR-Ausführung, um den
Grundkennfeldwert IGMAPm entsprechend der Motordrehzahl NE und dem
Soll-Drehmoment PMCMD zu finden (Schritt 26). Wenn sich andererseits nein
ergibt, durchsucht die ECU 2 ein (nicht gezeigtes) IGM_LO-Kennfeld
für Magerverbrennung/EGR-Stopp,
welches separat vom IGM_LT-Kennfeld vorgesehen ist, um den Grundkennfeldwert
IGMAPm entsprechend dem NE-Wert und dem PMCMD-Wert zu finden (Schritt
27).
-
Wenn
ferner das Ergebnis der Ermittlung im Schritt 14 zeigt, daß der Verbrennungsmodusmonitor S_EMOD
= 2 ist, d. h. wenn sich der Motor im geschichteten Verbrennungsmodus
befindet, rückt
das Programm zu Schritt 28 in 4 vor, wo
die ECU 2 ermittelt, ob der EGR-Merker F_EGR gleich ”1” ist. Wenn
die Antwort im Schritt 28 gleich ja ist, durchsucht die ECU 2 ein
(nicht gezeigtes) IGM_ULT-Kennfeld für Geschichtete-Verbrennung/EGR- Ausführung, um
den Grundkennfeldwert IGMAPm entsprechend der Motordrehzahl NE und dem
Einspritzendzeitpunkt IJLOGD zu finden (Schritt 29). Wenn sich andererseits
nein ergibt, durchsucht die ECU 2 ein (nicht gezeigtes)
IGM_ULO-Kennfeld für
Geschichtete-Verbrennung/EGR-Stopp, welches separat vom IGM_ULT-Kennfeld
vorgesehen ist, um den Grundkennfeldwert IGMAPm gemäß dem NE-Wert
und dem IJLOGD-Wert zu finden (Schritt 30).
-
In
der vorangehenden Weise wird der Grundkennfeldwert IGMAPm mit der
Motordrehzahl NE und dem Soll-Drehmoment PMCMD als Parameter gesetzt,
wenn sich der Motor 3 in irgendeinem der gleichmäßigen Verbrennungsmodi
(stöchiometrischer
Verbrennungsmodus und Magerverbrennungsmodus) befindet, mit Ausnahme
dann, wenn der Motor 3 im Leerlauf läuft, und wird im geschichteten
Verbrennungsmodus mit der Motordrehzahl NE und dem Einspritzendzeitpunkt
IJLOGD als Parameter gesetzt.
-
Nach
dem Setzen des Grundkennfeldwertes IGMAPm in der obenbeschriebenen
Weise berechnet die ECU 2 einen EGR-Korrekturwert IGKEGR
im Schritt 31. Obwohl eine genaue Beschreibung weggelassen wird,
ist der EGR-Korrekturwert IGKEGR vorgesehen zum Kompensieren einer Änderung
der Einlaßluftmenge
aufgrund einer Änderung
der EGR-Größe.
-
Anschließend ermittelt
die ECU 2, ob eine Nockenphasenabweichung DVTC, die die
Differenz zwischen der erfaßten
Ist-Nockenphase VTCACT (im folgenden bezeichnet mit ”Ist-Nockenphase”) und der Soll-Nockenphase
VTCCMD ist (DVTC = VTCACT – VTCCMD),
größer ist
als ihr vorgegebener oberer Grenzwert DVTCLMTH (positiver Wert)
bzw. kleiner ist als ihr unterer Grenzwert DVTCLMTL (negativer Wert)
(Schritte 32, 33). Wenn eine der Antworten in den Schritten 32,
33 gleich ja ist, d. h. wenn DVTC > DVTCLMTH
oder DVTC < DVTCLMTL
gilt, was zeigt, daß eine
große
Differenz zwischen der Ist-Nockenphase VTCACT und der Soll-Nockenphase VTCCMD
vorhanden ist, rückt
das Programm zum Schritt 34 vor, wo die ECU 2 einen VTC-Korrekturwert IGVTC
in einer später
beschriebenen Weise berechnet. Als nächstes addiert die ECU 2 den
EGR-Korrekturwert IGKEGR und den VTC-Korrekturwert, die jeweils
in den Schritten 31, 34 berechnet worden sind, zum Grundkennfeldwert
IGMAPm, der wie oben beschrieben gefunden worden ist, um den Grundzündzeitpunkt
IGMAP zu berechnen (Schritt 35), woraufhin dieses Programm endet.
-
Wenn
andererseits die Antworten in beiden Schritten 32 und 33 gleich
nein sind, d. h. wenn DVTCLMTL ≤ DVTC ≤ DVTCLMTH
gilt, was anzeigt, daß die
Nockenphasenabweichung DVTC innerhalb eines vorgegebenen Bereiches
liegt, setzt die ECU 2 den VTC-Korrekturwert IGVTC auf
0 (Schritt 36) und führt
anschließend
den obenerwähnten
Schritt 35 aus, woraufhin dieses Programm endet. Mit anderen Worten,
wenn eine kleine Differenz zwischen der Ist-Nockenphase VTCACT und
der Soll-Nockenphase VTCCMD vorhanden ist, wird keine Korrektur
entsprechend der Nockenphasenabweichung DVTC vorgenommen.
-
6 zeigt
eine Unterroutine zur Berechnung des VTC-Korrekturwerts IGVTC, die
im Schritt 34 in 5 ausgeführt wird. In dieser Unterroutine ermittelt
die ECU 2 zuerst im Schritt 41, ob der Verbrennungsmodusmonitor
S_EMOD gleich ”2” ist. Wenn
die Antwort im Schritt 41 gleich nein ist, d. h. wenn der Motor 3 sich
in irgendeinem der gleichmäßigen Verbrennungsmodi
befindet (stöchiometrischer Verbrennungsmodus
oder Magerverbrennungsmodus), setzt die ECU 2 die Soll-Nockenphase
VTCCMD als einen Such-Nockenphasenwert
VTCMP (Schritt 42) und durchsucht eine IGVTCS-Tabelle für den gleichmäßigen Verbrennungsmodus,
um den VTC-Korrekturwert IGVTC entsprechend dem Such-Nockenphasenwert
VTCMP zu finden (Schritt 43).
-
7 zeigt
ein Beispiel der IGVTC-Tabelle für
die gleichmäßigen Verbrennungsmodi,
in der der VTC-Korrekturwert IGVTC auf einen größeren Wert gesetzt wird, wenn
der Such-Nockenphasenwert VTCMP größer wird. Dies liegt daran,
daß eine
größere Nockenphase
einen größeren Einfluß auf den Zündzeitpunkt
IG ausübt,
so daß ein
größerer Wert verwendet
wird, um diesen Einfluß zu
kompensieren. Anschließend
setzt die ECU 2 den gefundenen VTC-Korrekturwert IGVTC
als einen Soll-Nockenphasenkorrekturausdruck IGVTCc, der der Soll-Nockenphase
VTCCMD entspricht (Schritt 44).
-
Anschließend setzt
die ECU 2 die Ist-Nockenphase VTCACT als den Such-Nockenphasenwert
VTCMP (Schritt 45) und durchsucht die IGVTCS-Tabelle, um den VTC-Korrekturwert
IGVTC entsprechend dem Such-Nockenphasen wert VTCMP zu finden, ähnlich dem
obenerwähnten Schritt
43 (Schritt 46). Anschließend
setzt die ECU 2 den gefundenen VTC-Korrekturwert IGTVTC
als einen Ist-Nockenphasenkorrekturausdruck IGVTCn entsprechend
der Ist-Nockenphase
VTCACT (Schritt 47). Schließlich
subtrahiert die ECU 2 den Soll-Nockenphasenkorrekturausdruck
IGVTCc, der im Schritt 44 gesetzt worden ist, vom Ist-Nockenphasenkorrekturausdruck
IGVTCn (IGVTCn-IGVTCc), um den VTC-Korrekturwert IGVTC abzuleiten
(Schritt 48), woraufhin diese Unterroutine endet.
-
In
der vorangehenden Weise wird der VTC-Korrekturwert als eine Differenz
zwischen dem Ist-Nockenphasenkorrekturausdruck IGVTCn entsprechend
der Ist-Nockenphase VTCACT und dem Soll-Nockenphasenkorrekturausdruck
IGVTCc entsprechend der Soll-Nockenphase VTCCMD gesetzt. Wie oben
beschrieben worden ist, wird ferner der VTC-Korrekturwert IGVTC
als ein Additionsausdruck verwendet, um den Grundzündzeitpunkt
IGMAP im Schritt 35 zu berechnen. Der Grundzündzeitpunkt IGMAP wird daher
in Vorrückrichtung
korrigiert, wenn die Ist-Nockenphase VTCACT größer ist als die Soll-Nockenphase
VTCCMD (auf der Vorrückseite), und
in Verzögerungsrichtung
korrigiert, wenn er kleiner ist (auf der Verzögerungsseite). Die Größe der Korrektur
hängt von
der Differenz zwischen der Ist-Nockenphase VTCACT und der Soll-Nockenphase
VTCCMD ab (Nockenphasenabweichung DVTC).
-
Wenn
andererseits die Antwort im Schritt 41 gleich ja ist, d. h. wenn
der Motor 3 sich im geschichteten Verbrennungsmodus befindet,
berechnet die ECU 2 den VTC-Korrekturwert IGVTC unter Verwendung
der IGVTCUL-Tabelle
für den
geschichteten Verbrennungsmodus, welche separat von der IGVTCS-Tabelle
vorgesehen ist, im Schritt 49 und den folgenden in ähnlicher
Weise wie in den obenerwähnten
Schritten 42–48.
Genauer setzt die ECU 2 zuerst die Soll-Nockenphase VTCCMD
als den Such-Nockenphasenwert VTCMP (Schritt 49) und durchsucht
die IGVTCUL-Tabelle für
den geschichteten Verbrennungsmodus, um den VTC-Korrekturwert IGVTC
entsprechend dem Such-Nockenphasenwert VTCMP zu finden (Schritt
50), und setzt den gefundenen VTC-Korrekturwert IGVTC als den Soll-Nockenphasenkorrekturausdruck
IGVTCc (Schritt 51).
-
7 zeigt
außerdem
ein Beispiel der IGVTCUL-Tabelle für den geschichteten Verbrennungsmodus,
in der der VTC-Korrekturwert IGVTC auf einen größeren Wert gesetzt wird, wenn
der Such-Nockenphasenwert VTCMP größer wird, wie im Fall des gleichmäßigen Verbrennungsmodus,
und auf einen kleineren Wert gesetzt wird als im gleichmäßigen Verbrennungsmodus.
Dies liegt daran, daß wie
oben beschrieben der Zündzeitpunkt
IG durch eine Änderung
der inneren EGR-Größe und ein
effektives Kompressionsverhältnis,
die einer Änderung
der Nockenphase VTCACT zugeordnet sind, im gleichmäßigen Verbrennungsmodus
stark beeinflußt
wird, während der
Zündzeitpunkt
IG im geschichteten Verbrennungsmodus weniger durch die Nockenphase
VTCACT, sondern stärker
durch einen Kraftstoffeinspritzzeitpunkt beeinflußt wird,
so daß der
Grundzündzeitpunkt
IGMAP unter Verwendung einer Korrekturgröße korrigiert wird, die an
die Eigenschaften der entsprechenden Modi angepaßt ist.
-
Anschließend setzt
die ECU 2 die Ist-Nockenphase VTCACT als den Such-Nockenphasenwert
VTCMP (Schritt 52) und durchsucht die IGVTCUL-Tabelle, um den VTC-Korrekturwert IGVTC
entsprechend dem Such-Nockenphasenwert VTCMP zu finden (Schritt
53). Anschließend
rückt die
Unterroutine zu den obenerwähnten
Schritten 47 und 48 vor, wo die ECU 2 den VTC-Korrekturwert
IGVTC als den Ist-Nockenphasenkorrekturausdruck IGVTCn setzt, und
berechnet die Differenz zwischen dem Ist-Nockenphasenkorrekturausdruck
IGVTCn und dem Soll-Nockenphasenkorrekturausdruck IGVTCc, im Schritt
51 als VTC-Korrekturwert gesetzt, wie im Fall des gleichmäßigen Verbrennungsmodus,
woraufhin diese Unterroutine endet.
-
In
der vorangehenden Weise wird gemäß dieser
Ausführungsform
der Grundkennfeldwert IGMAPm für
den Grundzündzeitpunkt
IGMAP im gleichmäßigen Verbrennungsmodus
auf der Grundlage der Motordrehzahl NE und des Soll-Drehmoments
PMCMD ermittelt, und im geschichteten Verbrennungsmodus auf der
Grundlage der Motordrehzahl NE und des Einspritzendzeitpunkts IJLOGD
ermittelt, so daß der
Grundkennfeldwert IGMAPm in den entsprechenden Verbrennungsmodi
stabil und geeignet gesetzt werden kann, ohne durch eine Änderung
der Einlaßeigenschaften,
die einer Änderung der
Nockenphase VTCACT zugeordnet ist, signifikant beeinflußt zu werden.
Da ferner der so ermittelte Grundkennfeldwert IGMAPm entspre chend
der Nockenphasenabweichung DVTC zwischen der Ist-Nockenphase VTCACT
und der Soll-Nockenphase VTCCMD korrigiert wird, kann der Zündzeitpunkt
IG so gesetzt werden, daß er
schnell gegen einen optimalen Wert konvergiert, entsprechend den
aktuellen Einlaßeigenschaften,
die einer Änderung
der Nockenphase VTCACT zugeordnet sind.
-
Wenn
ferner die Nockenphasenabweichung DVTC größer ist als der vorgegebene
obere Grenzwert DVTCLMTH, oder kleiner ist als der vorgegebene untere
Grenzwert DVTCLMTL, wird der Grundkennfeldwert IGMAPm in einer Richtung
korrigiert, die einer Richtung entspricht, in der die Ist-Nockenphase
VTCACT von der Soll-Nockenphase VTCCMD abweicht, so daß der Zündzeitpunkt
IG entsprechend der Richtung und dem Grad einer wirklichen Abweichung
der Nockenphase VTCACT geeigneter gesetzt werden kann. Wenn außerdem die
Ist-Nockenphase VTCACT eine kleine Abweichungsgröße aufweist, so daß die Nockenphasenabweichung
DVTC innerhalb des Bereiches zwischen den vorgegebenen oberen und
unteren Grenzwerten DVTCLMTH, DVTCLMTL liegt, wird keine Korrektur
entsprechend der Nockenphasenabweichung DVTC vorgenommen, so daß die Stabilität des Zündzeitpunkts
IG aufrechterhalten werden kann.
-
Ferner
wird der Grundkennfeldwert IGMAPm mit einem Korrekturwert korrigiert,
der aus der IGVTCS-Tabelle im gleichmäßigen Verbrennungsmodus gewonnen
wird, während
der Grundkennfeldwert IGMAPm mit einem kleineren Korrekturwert korrigiert
wird, der aus der anderen IGVTCS-Tabelle gewonnen wird, wodurch
es möglich
wird, den Zündzeitpunkt
IG entsprechend der Größe des von
der Nockenphase VTCACT auf den Zündzeitpunkt
IG ausgeübten
Einflusses sowohl im gleichmäßigen Verbrennungsmodus
als auch im geschichteten Verbrennungsmodus geeignet zu setzen.
-
Wie
oben beschrieben worden ist, kann die Zündzeitpunkt-Steuervorrichtung
für einen
Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden
Erfindung den Zündzeitpunkt
so einstellen, daß er
schnell gegen einen geeigneten Wert konvergiert, entsprechend einer Änderung
der Einlaßeigenschaften,
die einer Änderung
der Nockenphase zugeordnet ist, sowohl im gleichmäßigen Verbrennungsmodus
als auch im geschichteten Verbrennungsmodus in einem Direkteinspritzungstyp-Verbrennungsmotor
mit einem Nockenphasen änderungsmechanismus.
Die Zündzeitpunkt-Steuervorrichtung
umfaßt
eine Soll-Drehmoment-Ermittlungseinheit zum Ermitteln eines Soll-Drehmoments,
das vom Verbrennungsmotor abgegeben wird, auf der Grundlage einer
Motordrehzahl und einer Gaspedalöffnung;
eine Kraftstoffeinspritzzeitpunkt-Ermittelungseinheit zum Ermitteln eines
Zeitpunkts, zu dem ein Kraftstoff in einen Zylinder eingespritzt
wird; eine Grundzündzeitpunkt-Ermittlungseinheit
zum Ermitteln eines Grundzündzeitpunkts
auf der Grundlage der Motordrehzahl und des Soll-Drehmoments im
gleichmäßigen Verbrennungsmodus
und auf der Grundlage der Motordrehzahl und des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts
im geschichteten Verbrennungsmodus; sowie eine Grundzündzeitpunkt-Korrektureinheit
zum Korrigieren des Grundzündzeitpunkts
entsprechend einer Nockenphasenabweichung zwischen einer Ist-Nockenphase
und einer Soll-Nockenphase.