DE102009027634B4

DE102009027634B4 - Vorrichtung zum Erfassen einer durch eine Verdichtung gezündeten Verbrennung

Info

Publication number: DE102009027634B4
Application number: DE102009027634.3A
Authority: DE
Inventors: Daiji Isobe
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2008-07-25
Filing date: 2009-07-10
Publication date: 2022-03-17
Anticipated expiration: 2029-07-11
Also published as: JP2010031696A; JP4911135B2; DE102009027634A1

Abstract

Vorrichtung zum Erfassen einer durch eine Verdichtung gezündeten Verbrennung für eine fremd gezündete Brennkraftmaschine, die eine Zündkerze (22) aufweist, miteiner Zylinderdruckerhaltungseinrichtung (40) zum Erhalten eines Zylinderdrucks der Maschine oder einer physikalischen Größe, die sich auf den Zylinderdruck bezieht, als einem Zylinderdruckerfassungswert;einer Einrichtung (40) zum Bestimmen einer anfänglichen Zündung durch Verdichtung , um ausgehend von dem Zylinderdruckerfassungswert in einem bestimmten ersten Zeitraum, der nach einem oberen Totpunkt eines Kolbens in einem Arbeitstakt eingestellt ist, zu bestimmen, ob eine anfängliche, durch eine Verdichtung gezündete Verbrennung auftritt; undeiner Einrichtung (40) zum Beschränken einer anfänglichen Zündung durch Verdichtung, um einen Steuervorgang der Brennkraftmaschine zu variieren, um eine durch eine Verdichtung gezündete Verbrennung zu beschränken, wenn bestimmt ist, dass eine durch eine Verdichtung gezündete Verbrennung auftritt;gekennzeichnet durcheine Einrichtung (40) zum Bestimmen einer späten Zündung durch Verdichtung zum Bestimmen, dass eine späte, durch eine Verdichtung gezündete Verbrennung auftritt, wenn ein Maximalwert des Zylinderdruckerfassungswerts in einem zweiten Zeitraum einschließlich eines oberen Totpunkts des Kolbens in einem Arbeitstakt größer als ein zweiter Schwellwert ist, undeine Einrichtung (40) zum Beschränken einer späten Zündung durch eine Verdichtung, um eine durch eine Verdichtung gezündete Verbrennung zu beschränken, wenn bestimmt ist, dass eine späte, durch eine Verdichtung gezündete Verbrennung auftritt, wobei die Einrichtung zum Beschränken einer späten Zündung durch eine Verdichtung einen Betrieb der Brennkraftmaschine anhält.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erfassen einer durch eine Verdichtung gezündeten Verbrennung für eine fremd gezündete Brennkraftmaschine, die durch eine Zündkerze gezündet wird.
In einer fremd gezündeten Brennkraftmaschine kann eine durch eine Verdichtung gezündete Verbrennung früher als eine fremd gezündete Verbrennung auftreten. In einer Steuerung, die aus der Druckschrift JP- 2008 8 235 A bekannt ist, bestimmt ein Computer, wenn ein Spitzenwert eines Zylinderdrucks einen Bezugswert übersteigt, dass eine durch eine Verdichtung gezündete Verbrennung auftritt. Wenn die durch die Verdichtung gezündete Verbrennung erfasst wird, wird eine Kraftstoffeinspritzung verboten, um die durch die Verdichtung gezündete Verbrennung zu beschränken. DE 198 59 310 A1 zeigt eine Vorrichtung zum Erfassen einer durch eine Verdichtung gezündeten Verbrennung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1. Weitere Vorrichtungen zum Erfassen einer durch eine Verdichtung gezündeten Verbrennung gemäß dem Stand der Technik sind in JP 2002 - 174 135 A , EP 1 840 357 A2 und DE 10 2004 037 131 A1 gezeigt.
Gemäß einem Versuch, der von dem Erfinder der vorliegenden Erfindung durchgeführt wurde, tritt, wenn die durch die Verdichtung gezündete Verbrennung einmal auftritt, als nächste eine durch eine Verdichtung gezündete Verbrennung auf, deren Verbrennungsenergie erhöht ist. In der darauffolgend nächsten durch eine Verdichtung gezündeten Verbrennung wird die Verbrennungsenergie weiter erhöht. Die Verbrennungsenergie der durch eine Verdichtung gezündeten Verbrennung wird graduell erhöht. 2 ist ein Diagramm und zeigt einen Zylinderdruck, um den Anstieg der durch eine Verdichtung gezündeten Verbrennung zu erläutern. Eine durchgehende Linie L1 stellt eine fremd gezündete Verbrennung dar. Eine durchgehende Linie L2 stellt eine erste durch eine Verdichtung gezündete Verbrennung dar. Durchgehende Linien L3, L4, L5, L6 und L7 stellen weitere durch eine Verdichtung gezündete Verbrennungen dar. Wie aus diesen durchgehenden Linien L3-L7 ersichtlich ist, steigt der Zylinderdruck graduell an.
In einer späten, durch eine Verdichtung gezündeten Verbrennung, die durch die durchgehende Linie L7 dargestellt ist, ist ein Maximalwert des Zylinderdrucks größer als ein maximaler Zylinderdruck P1 der fremd gezündeten Verbrennung. Andererseits ist in der anfänglichen, durch eine Verdichtung gezündeten Verbrennung, die durch die durchgehenden Linien L4 und L5 dargestellt ist, der Maximalwert des Zylinderdrucks nahezu gleich wie der maximale Zylinderdruck P1. Somit kann in der Steuerung, die aus der Druckschrift JP-2008-8235 A bekannt ist, eine anfängliche, durch eine Verdichtung gezündete Verbrennung nicht erfasst werden.
Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung der voranstehend beschriebenen Umstände gemacht, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Erfassen einer durch eine Verdichtung gezündeten Verbrennung bereitzustellen, die in der Lage ist, eine anfängliche, durch eine Verdichtung gezündete Verbrennung zu erfassen.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine Vorrichtung zum Erfassen einer durch eine Verdichtung gezündeten Verbrennung für eine fremd gezündete Brennkraftmaschine, die eine Zündkerze aufweist, nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden gemäß den abhängigen Ansprüchen ausgeführt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung hat eine Vorrichtung zum Erfassen einer durch eine Verdichtung gezündeten Verbrennung einer fremd gezündeten Brennkraftmaschine, die eine Zündkerze aufweist, eine Zylinderdruckerhaltungseinrichtung zum Erhalten eines Zylinderdrucks der Maschine oder einer physikalischen Größe, die sich als ein Zylinderdruckerfassungswert auf den Zylinderdruck bezieht; und eine Bestimmungseinrichtung für eine anfängliche Zündung durch eine Verdichtung, um ausgehend von dem Zylinderdruckerfassungswert in einem bestimmten ersten Zeitraum, der nach einem oberen Totpunkt eines Kolbens in einem Arbeitstakt eingestellt ist, zu bestimmen, ob eine anfängliche, durch eine Verdichtung gezündete Verbrennung auftritt.
Andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung deutlich werden, die mit Bezug auf die anhängenden Zeichnungen gemacht ist, in denen gleiche Teile durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet sind, und in denen

1 eine schematische Ansicht ist, die eine gesamte Struktur eines Maschinensteuerungssystems gemäß einer Ausführungsform zeigt;
2 ein Diagramm ist, das eine Variation in einem Zylinderdruck zeigt, um ein Wachstum einer durch eine Verdichtung gezündeten Verbrennung zu erläutern;
3 ein Flussdiagramm ist, das eine Grundroutine zeigt, in der bestimmt wird, ob eine durch eine Verdichtung gezündete Verbrennung auftritt;
4 ein Flussdiagramm ist, das eine Gatter-Routine zur Erfassung einer Zündung durch eine Verdichtung zeigt;
5 ein Zeitdiagramm zum Erläutern eines Erzeugungsvorgangs eines CI-Gatters ist;
6 ein Blockdiagramm ist, das eine Anordnung zum Erfassen einer anfänglichen, durch eine Verdichtung gezündeten Verbrennung zeigt;
7 ein Zeitdiagramm ist, das eine Variation eines Spitzenhaltewerts CPPKH in einem ersten Zeitraum G1 ist;
8 ein Flussdiagramm ist, das eine Routine zum Bestimmen einer anfänglichen, durch eine Verdichtung gezündeten Verbrennung zeigt;
9 ein Flussdiagramm ist, das eine Routine zum Bestimmen einer späten, durch eine Verdichtung gezündeten Verbrennung zeigt;
10 ein Flussdiagramm ist, das eine Routine zum Beschränken einer durch eine Verdichtung gezündeten Verbrennung zeigt; und
11 ein Zeitdiagramm ist, das eine Variation in einem Einlassventilöffnungszeitraum zeigt.

Im Folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
in der vorliegenden Ausführungsform ist eine Brennkraftmaschine eine fremd gezündete, mit mehreren Viertaktzylindern versehene Benzin-Brennkraftmaschine. Mit Bezug auf 1 wird ein Maschinensteuerungssystem erläutert.
In einer Zündkerzenmaschine 10 ist ein Luftstrommesser 12 an einem stromaufwärts eines Ansaugrohres 11 liegenden Abschnitts angeordnet. Der Luftstrommesser 12 erfasst eine Einlassluftmenge, die durch das Ansaugrohr 11 strömt. Ein Drosselventil 14 ist stromabwärts von dem Luftstrommesser angeordnet. Das Drosselventil 14 wird durch ein Drosselstellglied 13 wie z.B. einen Gleichspannungsmotor angetrieben. Ein Öffnungsgrad des Drosselventils 14 wird durch einen Drosselpositionssensor (nicht dargestellt) erfasst, der in dem Drosselstellglied 13 bereitgestellt ist.
Ein elektromagnetischer Einspritzer 16 ist stromabwärts von einem Setztank 15 angeordnet. Der Einspritzer 16 spritzt einen Kraftstoff in das Ansaugrohr 11 ein. Die Maschine 10 ist nämlich eine Maschine mit Saugrohreinspritzung. Ein Hochdruckkraftstoff wird durch eine Hochdruckpumpe und ein Kraftstoffrohr (Lieferrohr) zu dem Einspritzer 16 zugeführt.
Ein Einlassventil 17 und ein Auslassventil 18 sind entsprechend an einer Einlassöffnung und einer Auslassöffnung angeordnet. Wenn das Einlassventil 17 die Einlassöffnung öffnet, wird eine Einlassluft in eine Brennkammer 24 eingebracht. Wenn das Auslassventil 18 die Auslassöffnung öffnet, wird ein Abgas in ein Abgasrohr abgegeben. Eine variable Ventilzeitsteuerung 19 stellt eine Öffnungs-/Schließzeitpunkt des Einlassventils 17 ein. Insbesondere ist die variable Ventilzeitsteuerung 19 zwischen einem Kurbelwinkel 20 und einer Nockenwelle 21 angeordnet und variiert eine Drehwinkelposition der Nockenwelle 21 relativ zu der Kurbelwelle 20.
Eine Zündkerze 22 ist an einem Zylinderkopf für jeden Zylinder montiert. Eine Hochspannung wird zu einem vorbestimmten Zeitpunkt durch eine Zündspule 23 an die Zündkerze 22 aufgebracht. Die Zündkerze 22 erzeugt einen Funken, um den Kraftstoff in der Brennkammer 24 zu zünden.
Ein Zylinderdrucksensor 25, der einen Druck in der Brennkammer 24 erfasst, ein Kühlmitteltemperatursensor 26, der eine Maschinenkühlmitteltemperatur erfasst, und ein Kurbelwinkelsensor 27, der ein Kurbelwinkelsignal in einem vorbestimmten Kurbelwinkel (z.B. 30 CA) ausgibt, sind an einem Zylinderblock der Maschine 10 bereitgestellt. Eine elektronische Steuereinheit (ECU) 40 empfängt Erfassungssignale der Sensoren 25, 26, 27 und des Luftstrommessers 12. Darüber hinaus werden ein Ausgangssignal eines Beschleunigerpositionssensors (nicht dargestellt) und andere Signale, die einen Antriebszustand der Maschine 10 und eines Fahrzeugs anzeigen, durch Leitungen 28 in die ECU 40 eingegeben.
Die ECU 30 ist hauptsächlich aus einem Mikrocomputer konstruiert, der eine CPU, ein ROM, ein RAM, ein EEPROM und Ähnliches aufweist. Die ECU 30 führt verschiedene Programme durch, die in dem ROM gespeichert sind, um eine Kraftstoffeinspritzmenge, einen Kraftstoffeinspritz:zeitpunkt, einen Zündzeitpunkt der Zündkerze 22 und einen Öffnungsgrad des Drosselventils 14 zu bestimmen. Darüber hinaus steuert die ECU 30 ein hydraulisches Stellglied 29 der variablen Ventilzeitsteuerung 19, um einen Öffnungs-/Schließzeitpunkt des Einlassventils 17 einzustellen.
In einer fremd gezündeten Brennkraftmaschine kann eine durch eine Verdichtung gezündete Verbrennung früher als eine fremd gezündete Verbrennung auftreten, wenn eine Temperatur in der Brennkammer 24 ansteigt. Sobald die durch eine Verdichtung gezündete Verbrennung auftritt, variiert die Wellenform des Zylinderdrucks in 2 graduell von der durchgehenden Linie L2 zu der durchgehenden Linie L7. Die Verbrennungsenergie steigt allmählich an.
Die ECU 40 bestimmt, ob eine durch eine Verdichtung gezündete Verbrennung L4, L5 in einer Anfangsphase auftritt, und ob eine durch eine Verdichtung gezündete Verbrennung L7 in einer späten Phase auftritt. Ein Vorgang zum Bestimmen, ob eine durch eine Verdichtung gezündete Verbrennung auftritt, wird im Folgenden beschrieben. 3 ist ein Flussdiagramm, und zeigt eine Verarbeitung einer Grundroutine. Wenn ein Zündschalter eingeschaltet wird, wird dieser Vorgang eingeleitet und zu einem bestimmten Zeitraum oder bei einem bestimmten Kurbelwinkel wiederholt. In der Verarbeitung, die in 3 dargestellt ist, entspricht die ECU 40 einem Gerät zum Erfassen der durch eine Verdichtung gezündeten Verbrennung.
In dem Schritt S1 wird ein Programm initialisiert. In dem Schritt S2 wird ein Erfassungsgatter für eine Zündung durch eine Verdichtung (CI-Gatter) hergestellt, um eine Zündung durch eine Verdichtung in einer Anfangsphase zu erfassen. Der Schritt S2 ist eine CI-Gatter-Routine. Das CI-Gatter ist ein Gatter zum Extrahieren eines Zylinderdrucks CP, der in einem ersten Zeitraum G1 durch den Zylinderdrucksensor 25 erfasst wird.
Es sollte angemerkt werden, dass ein Unterschied zwischen den Wellenformen L4, L5 und einer Wellenform L1 durch das Vergleichen von Wellenformen in dem ersten Zeitraum G1 erkannt werden kann, der nach einem oberen Totpunkt (TDC) des Kolbens 30 in einem Arbeitstakt liegt. Der erste Zeitraum G1 variiert gemäß einem Antriebszustand der Maschine 10, wie z.B. einer Maschinendrehzahl Ne und einer Einlassluftmenge Ga. In dem Schritt S2 ist das CI-Gatter so hergestellt, dass der erste Zeitraum G1 gemäß dem Antriebszustand der Maschine variabel eingestellt ist.
Der Schritt S3 (Einrichtung zum Bestimmen der anfänglichen Zündung durch eine Verdichtung) ist eine Routine zum Bestimmen einer anfänglichen Zündung durch eine Verdichtung, in der ein Computer ausgehend von einem Zylinderdruck CP, der durch das CI-Gatter extrahiert wird bestimmt, ob eine anfängliche Zündung durch eine Verdichtung auftritt. Der Schritt S4 (Einrichtung zum Bestimmen einer späten Zündung durch eine Verdichtung) ist eine Routine zum Bestimmen einer späten Zündung durch eine Verdichtung, in der ein Computer ausgehend von einem Zylinderdruck CP, der in einem zweiten Zeitraum G2 einschließlich von zumindest einem oberen Totpunkt des Kolbens 30 in einem Arbeitstakt erfasst wird, bestimmt, ob eine späte Zündung durch eine Verdichtung auftritt.
Der Schritt S5 (Einrichtung zum Beschränken einer anfänglichen Zündung durch Verdichtung; Einrichtung zum Beschränken einer späten Zündung durch Verdichtung) ist eine Routine zum Beschränken einer Zündung durch Verdichtung, in der eine Maschinensteuerung geändert wird, um eine durch eine Verdichtung gezündete Verbrennung zu beschränken. Nachdem die Routinenverarbeitung in dem Schritt S5 beendet ist, schreitet der Vorgang zu dem Schritt S2 voran. Die Verarbeitung nach dem Schritt S2 wird wiederholt ausgeführt.
Mit Bezug auf 4 wird im Folgenden die CI-Gatter-Routine S2 beschrieben.
Die CI-Gatter-Routine S2 wird an jedem oberen Totpunkt ausgeführt.
In Schritt S201 wird eine Maschinendrehzahl Ne gelesen, die ausgehend von Erfassungssignalen, die von einem Kurbelwinkelsensor 27 ausgegeben werden, berechnet wird. In dem Schritt S202 wird eine Einlassluftmenge Ga gelesen, die ausgehend von Erfassungssignalen, die von dem Luftstrommesser 12 ausgegeben werden, berechnet wird. In dem Schritt S203 wird eine Maschinenkühlmitteltemperatur THw gelesen, die ausgehend von Erfassungssignalen, die von dem Kühlmitteltemperatursensor 26 ausgegeben werden, berechnet wird.
In dem Schritt S204 bestimmt der Computer, ob die Maschinenkühlmitteltemperatur THw größer als eine bestimmte Temperatur α ist. Wenn die Antwort in dem Schritt S204 Nein ist, ist das Aufwärmen der Maschine 10 noch nicht ausreichend und eine Verbrennung ist langsam. Die Zündung durch eine Verdichtung tritt selten auf. Der Vorgang schaltet zu dem Schritt S205 voran, in dem ein
Einschalt-/Ausschaltzeitpunkt des CI-Gatters initialisiert wird. Somit wird der Schritt S3 nicht durchgeführt.
Wenn die Antwort in dem Schritt S204 Ja ist, schreitet der Vorgang zu den Schritten S206 und S207 voran, in denen ein Einschalt-/Ausschaltzeitpunkt des CI-Gatters hergestellt wird. Dabei wird der Schritt S3 durchgeführt. Der Einschalt-/Ausschaltzeitpunkt wird ausgehend von einem Antriebszustand der Maschine (Maschinendrehzahl Ne und Einlassluftmenge Ga) hergestellt.
In 4 ist ein Kennfeld M1 ein Kennfeld, das einen optimalen Einschaltzeitpunkt des CI-Gatters relativ zu Ne und Ga speichert, und ein Kennfeld M2 ist ein Kennfeld, das einen optimalen Ausschaltzeitpunkt des CI-Gatters relativ zu Ne und Ga speichert. Da der erste Zeitraum G1 gemäß dem Ne und dem Ga variiert wird, kann der erste Zeitraum G1 durch Versuche vorangehend erhalten werden. Die erhaltenen optimalen Werte werden in den Kennfeldern M1 und M2 gespeichert.
In den Schritten S206 und S207 wird ein optimaler Einschaltzeitpunkt (A) und ein optimaler Ausschaltzeitpunkt (B) ausgehend von den Kennfeldern M1 und M2 berechnet. Wenn diese Berechnungen beendet sind, wird die Routine beendet, die aus 4 ersichtlich ist.
Mit Bezug auf ein Zeitdiagramm, das aus 5 ersichtlich ist, wird im Folgenden ein Erzeugungsvorgang des CI-Gatters beschrieben, das den ersten Zeitraum G1 definiert.
Zu einem Zeitpunkt t1 wird in einer Zeitmesseinrichtung A ein Zeitraum bis zu dem Einschaltzeitpunkt (A) eingestellt. Dann beginnt die Zeitmesseinrichtung A zu zählen. Wenn eine Zählung der Zeitmesseinrichtung den Einschaltzeitpunkt (A) erreicht, wird as CI-Gatter eingeschaltet. Ein Zeitraum bis zu dem Ausschaltzeitpunkt (B) wird in einer Zeitmesseinrichtung B eingestellt. Dann beginnt die Zeitmesseinrichtung B zu zählen. Wenn ein Zähler der Zeitmesseinrichtung den Ausschaltzeitpunkt (B) erreicht, wird das CI-Gatter ausgeschaltet, um das CI-Gatter zu erzeugen.
6 ist ein Blockdiagramm und zeigt eine Anordnung zum Erfassen der anfänglichen, durch eine Verdichtung gezündeten Verbrennung.
Die ECU 40 hat einen A/D-Wandler 41, eine CPU 42, einen Gatterschaltkreis 43, einen Spitzenhalteschaltkreis 44. Die Antriebsinformation der Maschine 10, wie z.B. die Maschinendrehzahl Ne, die Einlassluftmenge Ga, die Kühlmitteltemperatur THw werden direkt oder durch den A/D-Wandler 41 in die CPU 42 eingegeben. Das Zylinderdrucksignal CP, das von dem Zylinderdrucksensor 25 ausgegeben wird, wird durch den Gatterschaltkreis 43 in den Spitzenhalteschaltkreis 44 eingegeben. Der Spitzenhalteschaltkreis 44 gibt ein Spitzenhaltesignal CPPKH zu der CPU 42 aus.
Der Gatterschaltkreis 43 gibt das Zylinderdrucksignal CP in den Spitzenhalteschaltkreis 44 nur dann ein, wenn das Gatter eingeschaltet ist. Der Spitzenhalteschaltkreis 44 extrahiert einen Maximalwert des Zylinderdrucksignals CP, der während es ersten Zeitraums G1 eingegeben wird, und gibt den Maximalwert zu der CPU 42 aus.
Mit Bezug auf ein Zeitdiagramm, das aus 7 ersichtlich ist, wird ein Zustand des Spitzenhaltesignals CPPKH in dem ersten Zeitraum beschrieben. Der Gatterschaltkreis 43 stellt einen Zeitraum, in dem das CI-Gatter eingeschaltet ist, als den ersten Zeitraum G1 ein. Der Spitzenhalteschaltkreis 44 hält einen Spitzendruck aus dem Zylinderdruck CP in dem ersten Zeitraum G1 und gibt den Spitzendruck als Spitzenhaltesignal CPPKH zu der CPU 42 aus. Wenn der Spitzenhaltewert CPPKH größer als ein erster Schwellwert TH1 ist, bestimmt die CPU 42, dass eine anfängliche, durch eine Verdichtung gezündete Verbrennung auftritt.
In 7 bezeichnet eine gestrichelte Linie den Zylinderdruck CP und das Spitzenhaltesignal CPPKH in einem Fall, dass keine durch eine Verdichtung gezündete Verbrennung auftritt. Eine durchgehende Linie bezeichnet den Zylinderdruck CP und das Spitzenhaltesignal CPPKH in einem Fall, dass eine anfängliche, durch eine Verdichtung gezündete Verbrennung auftritt. Wenn der Computer bestimmt, dass das Spitzenhaltesignal CPPKH größer als der erste Schwellwert TH1 ist, und dass die anfängliche, durch eine Verdichtung gezündete Verbrennung auftritt, wird ein Zeiger XCI für eine anfängliche, durch eine Verdichtung gezündete Verbrennung auf 1 eingestellt.
Da der Zeitraum, in dem die durchgehende Linie und die gestrichelte Linie in 7 voneinander unterschiedlich sind, gemäß dem Antriebszustand der Maschine 10 variiert wird, wird der erste Zeitraum G1 gemäß dem Antriebszustand der Maschine variabel eingestellt.
Wenn die anfängliche, durch eine Verdichtung gezündete Verbrennung auftritt, ist der Zylinderdruck CP in dem ersten Zeitraum G1 relativ hoch. Jedoch ist das Spitzenhaltesignal CPPKH bei dem oberen Totpunkt des Kolbens 30 niedriger als der Zylinderdruck CP. Somit wird der erste Schwellwert TH1 bei dem oberen Totpunkt niedriger als der Zylinderdruck CP eingestellt.
8 ist ein Flussdiagramm, das eine Verarbeitung des Schritts S3 zeigt. Diese Verarbeitung wird jedes Mal ausgeführt, wenn das CI-Gatter ausgeschaltet ist.
In dem Schritt S301 (einer Einrichtung zum Erfassen des Zylinderdrucks) wird ein Spitzenhaltesignal CPPKH in dem ersten Zeitraum G1 gelesen. In der vorliegenden Ausführungsform wird der erste Zeitraum G1 von ATDC 30°CA bis 90°CA eingestellt.
In dem Schritt S302 bestimmt der Computer, ob CPPKH größer als TH1 ist. Wenn die Antwort in dem Schritt S302 Nein ist, schreitet der Vorgang zu dem Schritt S303 voran, in dem der Zeiger XCI für die anfängliche, durch eine Verdichtung gezündete Verbrennung auf Null gestellt wird. Wenn die Antwort in dem Schritt S302 Ja ist, schreitet der Vorgang zu dem Schritt S304 voran, in dem der Zeiger XCI auf 1 gestellt wird.
Wenn die durch eine Verdichtung gezündete Verbrennung einmal auftritt, erhöht sich die Energie der durch eine Verdichtung gezündeten Verbrennung graduell, solange die Steuerung der Maschine nicht variiert wird, um die durch eine Verdichtung gezündete Verbrennung zu beschränken, wie aus 2 ersichtlich ist. 9 ist ein Flussdiagramm, das eine Verarbeitung des Schritts S4 zeigt. Diese Verarbeitung wird in jedem Verbrennungszyklus ausgeführt.
In dem Schritt S401 wird ein Spitzenhaltesignal CPPKHa des Zylinderdrucks CP in einem zweiten Zeitraum G2 gelesen. Der zweite Zeitraum G2 hat in einem Arbeitstakt einen oberen Totpunkt des Kolbens. In der vorliegenden Ausführungsform wird der zweite Zeitraum G2 von BTDC 30°CA auf ATDC 90°CA eingestellt.
In dem Schritt S402 (Einrichtung zum Bestimmen der späten, durch eine Verdichtung gezündeten Verbrennung), wird bestimmt, ob das Spitzenhaltesignal CPPKHa größer als der zweite Schwellwert TH2 ist. Der zweite Schwellwert TH2 ist größer als der erste Schwellwert TH1. Nebenbei ist der zweite Schwellwert TH2 in einem Fall, dass eine Verbrennung nicht auftritt, höher als ein Zylinderdruck CP an dem oberen Totpunkt.
Wenn die Antwort in dem Schritt S402 Nein ist, schreitet der Vorgang zu dem Schritt S403 voran, in dem ein Zeiger XCIa für eine späte, durch eine Verdichtung gezündete Verbrennung auf Null gestellt wird. Wenn die Antwort in dem Schritt S402 Ja ist, schreitet der Vorgang zu dem Schritt S404 voran, in dem der Zeiger XCIa auf 1 gestellt wird.
Die Verarbeitung der Routine zum Beschränken der Zündung durch eine Verdichtung in Schritt S5 wird im Folgenden beschrieben.
In der Routine zum Beschränken der Zündung durch eine Verdichtung in dem Schritt S5 wird eine zwischen einem Fall, dass eine anfängliche Zündung durch eine Verdichtung erfasst wird (XCI = 1), und einem Fall, dass die späte Zündung durch eine Verdichtung erfasst wird (XCIa = 1), unterschiedliche Beschränkung der Zündung durch eine Verdichtung durchgeführt. Wenn nämlich die späte, durch eine Verdichtung gezündete Verbrennung auftritt, muss die durch eine Verdichtung gezündete Verbrennung früher beschränkt werden als in dem Fall, in dem die anfängliche, durch eine Verdichtung gezündete Verbrennung auftritt. In einem Fall, dass die späte, durch eine Verdichtung gezündete Verbrennung auftritt, wird die Maschine 10 verzögert oder die Maschine 10 wird angehalten.
Insbesondere ist der Öffnungsgrad des Drosselventils unter einem bestimmten Wert beschränkt, oder die Maschinendrehzahl Ne und die Maschinenluftmenge Ga werden unter einem bestimmten Wert beschränkt. Wenn die Kraftstoffeinspritzung angehalten wird, wird die Maschine angehalten.
Die Weise, in der die Zündung durch eine Verdichtung beschränkt wird, wird im Folgenden auf Grundlage des Flussdiagramms beschrieben, das in 10 gezeigt ist. Die Routine zum Beschränken der Zündung durch eine Verdichtung, die aus 10 ersichtlich ist, wird in jedem oberen Totpunkt ausgeführt. In dem Schritt S501 liest der Computer die Maschinendrehzahl Ne. In dem Schritt S502 liest der Computer die Einlassluftmenge Ga. In den Schritten S503 bis S510 wird der Sollwert des Öffnungs-/Schließzeitraums des Einlassventils 17 berechnet.
In dem Schritt S503 wird in der variablen Ventilzeitsteuerung 19 ausgehend von der Maschinendrehzahl Ne und der Einlassluftmenge Ga ein Grundvorlaufwert TVVTB berechnet. Insbesondere wird ein optimaler Ventilöffnungszeitpunkt, der durch Ne und Ga definiert ist, in einem Kennfeld M3 gespeichert. Ein bestimmter Wert (C), der von dem Kennfeld M3 gelesen wird, wird als Grundvorlaufwert TVVTB hergestellt.
Da der Vorlaufwert TVVT vorläuft, wird der Füllwirkungsgrad der Einlassluft verbessert. Jedoch wird es einfach, dass die Zündung durch eine Verdichtung auftritt. Der optimale Ventilöffnungszeitpunkt wird auf eine solche Weise hergestellt, dass die Zündung durch eine Verdichtung nicht auftritt.
In dem Schritt S504 bestimmt der Computer ausgehend von dem Zeiger XCI, ob eine anfängliche Zündung durch eine Verdichtung auftritt. Wenn der Zeiger XCI 1 ist, bestimmt der Computer, dass eine anfängliche Zündung durch eine Verdichtung auftritt, und eine VVT-Verzögerungs-Schwankungsgröße DCRVTA wird in dem Schritt S505 berechnet. Eine optimale Schwankungsgröße wird in einem Kennfeld M4 gespeichert. Ein bestimmter Wert (D), der aus dem Kennfeld M4 gelesen wird, wird als VVT-Verzögerungs-Schwankungsgröße DCRVTA hergestellt.
In dem Schritt S506 wird eine VVT-Korrekturgröße TDCRVVT berechnet. Insbesondere wird die Korrektur der Zündung durch Verdichtung DCRVTA zu dem vorangehenden TDCRVVT hinzugezählt, um ein vorliegendes TDCRVVT zu erhalten, wie aus einer Gleichung (1) ersichtlich ist. Dabei wird der VVT-Vorlaufwert TVVT so verzögert, dass die Zündung durch eine Verdichtung beschränkt wird. $TDCRVVT - TDCRVVT (i - 1) + DCRVTA$
In dem Schritt S507 wird ein oberer Wert GDCRVTMAX der VVT-Korrekturgrößenüberwachung berechnet. Ein optimaler oberer Wert ist in einem Kennfeld M5 gespeichert. Ein bestimmter Wert (E), der von dem Kennfeld M5 gelesen wird, wird als der obere Wert GDCRVTMAX hergestellt. In dem Schritt S508 wird ein unterer Wert GDCRVTMIN der VVT-Korrekturgrößenüberwachung berechnet. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird der untere Wert GDCRVTMIN auf Null gestellt.
In dem Schritt S509 wird die VVT-Korrekturgröße TDCRVVT durch den oberen Wert GDCRVTMAX und den unteren Wert GDCRVTMIN überwacht. Wenn nämlich der Wert TDCRVVT, der in dem Schritt S506 berechnet wird, größer als der Wert GDCRVTMAX ist, wird der Wert TDCRVVT der Wert GDCRVTMAX. Wenn der Wert TDCRVVT, der in dem Schritt S506 berechnet wird, kleiner als der Wert GDCRVTMIN ist, wird der Wert TDCRVVT der Wert GDCRVTMIN.
Dann wird in dem Schritt S510 ein letzter VVT-Vorlaufwert TVVT berechnet. Wie insbesondere in einer Gleichung (2) gezeigt ist, wird der Wert TDCRVVT, der in dem Schritt S509 berechnet wird, von dem Grundvorlaufwert TVVTB abgezogen, der in dem Schritt S503 berechnet wird, um den letzten VVT-Vorlaufwert TVVT zu erhalten. Der Grundvorlaufwert TVVTB wird um nämlich um TDCRVVT verzögert. $TVVT = TVVTB - TDCRVVT$
Falls in dem Schritt S504 bestimmt wird, dass keine Zündung durch eine Verdichtung auftritt (XCI=0), schreitet der Vorgang zu dem Schritt S511 voran, in dem die VVT-Verzögerungs-Schwankungsgröße DCRVTS unter Verwendung eines Kennfelds berechnet wird. In dem Schritt S512 wird eine VVT-Korrekturgröße TDCRVVT auf ähnliche Weise wie in dem Schritt S506 berechnet. Wie insbesondere in einer Gleichung (3) gezeigt ist, wird die Vorlaufkorrektur DCRVTS von dem vorangehenden TDCRVVT abgezogen, um den tatsächlichen Wert TDCRVVT zu erhalten. Dabei wird der VVT-Vorlaufwert TVVT vorgezogen, so dass der Füllwirkungsgrad der Einlassluft verbessert wird. $TDCRVVT = TDCRVVT (i - 1) + DCRVTS$
Mit Bezug auf ein Zeitdiagramm, das auf 11 ersichtlich ist, wird eine Variation in dem letzten VVT-Vorlaufwert TVVT beschrieben.
Der oberste Abschnitt der 11 zeigt Zeitpunkte t1 bis t8 eines oberen Totpunkts TDC eines Kolbens während eines Arbeitstakts. Der unterste Abschnitt der 11 zeigt eine Wellenform des Zylinderdrucks CP. In der 11 stellen die Bezugszeichen (1) bis (8) einen Zeitpunkt dar, in dem eine Bestimmung ausgehend von dem ersten Schwellwert TH1 gemacht wird, ob eine anfängliche, durch eine Verdichtung gezündete Verbrennung auftritt.
In den Bestimmungen (1) bis (4) bestimmt der Computer, dass eine anfängliche, durch eine Verdichtung gezündete Verbrennung auftritt. Während einer Zeit t1 bis t4 wird der Zeiger XCI für die anfängliche, durch eine Verdichtung gezündete Verbrennung auf 1 gestellt. Von einem Zeitpunkt, zu der der Zeiger auf 1 gestellt wird, wird der VVT-Vorlaufwert TVVT von dem Grundwert TVVTB durch die Verzögerungs-Schwankungsgröße (DCRVTA) verzögert. Da der Ventilschließzeitpunkt verzögert wird, wird ein Verdichtungszeitraum des Kolbens kürzer. Somit wird der Zylinderdruck CP reduziert und eine durch eine Verdichtung gezündete Verbrennung kann beschränkt werden.
Von einer Zeit der Bestimmung (5) an wird der Zeiger XCI auf Null gestellt, und der VVT-Vorlaufwert TVVT wird von dem Grundwert TVVTB um die Vorlauf-Schwankungsgröße (DCRVTS) vorgezogen. Wie voranstehend beschrieben wurde, wird eine Regelung durchgeführt, um das Vorlaufen/Verzögern des VVT gemäß einem Vorhandensein der anfänglichen, durch eine Verdichtung gezündeten Verbrennung zu wiederholen. Der VVT-Vorlaufwert TVVT kann zu einer Grenze vorgezogen werden, in der keine durch eine Verdichtung gezündete Verbrennung auftritt, und die tatsächliche Verdichtung der Maschine 10 wird erhöht. Somit kann die Kraftstoffverbrennung wirkungsvoll durchgeführt werden.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform können folgende Vorteile erhalten werden.

(1) Ausgehend von einem Unterschied zwischen den Zylinderdruckwellenformen L4, L5 und der Zylinderdruckwellenform L1 kann bestimmt werden, ob eine anfängliche, durch eine Verdichtung gezündete Verbrennung auftritt. Ausgehend von diesem Phänomen wird ein Spitzenhaltewert CPPKH des Zylinderdrucks CP in dem ersten Zeitraum G1 erfasst. Wenn der Spitzenhaltewert CPPKH größer als der erste Schwellwert TH1 ist, wird bestimmt, dass eine anfängliche, durch eine Verdichtung gezündete Verbrennung auftritt. Somit kann eine anfängliche, durch eine Verdichtung gezündete Verbrennung einfach erfasst werden.
(2) Da der erste Schwellwert TH1 und der erste Zeitraum G1 gemäß einem Antriebszustand der Maschine 10, wie z.B. gemäß der Maschinendrehzahl Ne und gemäß der Einlassluftmenge Ga, variabel eingestellt werden, kann eine Genauigkeit der Bestimmung der anfänglichen, durch eine Verdichtung gezündeten Verbrennung verbessert werden.
(3) Es sollte angemerkt werden, dass in dem ersten Zeitraum G1 kein Unterschied zwischen der Wellenform L7 und der Wellenform L1 besteht. Die Wellenform L7 stellt eine späte, durch eine Verdichtung gezündete Verbrennung dar, und die Wellenform L1 stellt eine normale Verbrennung dar. Die späte, durch eine Verdichtung gezündete Verbrennung kann nicht durch den Spitzenhaltewert CPPKH in dem ersten Zeitraum G1 erfasst werden. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird zusätzlich zu einer Bestimmung einer anfänglichen, durch eine Verdichtung gezündeten Verbrennung in dem Schritt S3 in dem Schritt S4 eine Bestimmung einer späten, durch eine Verdichtung gezündeten Verbrennung ausgeführt. Ein Unterschied zwischen der Wellenform L7 und L1 kann einem zweiten Zeitraum G2 mit dem oberen Totpunkt des Kolbens in einem Arbeitstakt erkannt werden. Ein Spitzenhaltewert CPPKHa des Zylinderdrucks CP in dem zweiten Zeitraum G2 wird erfasst. Wenn der Spitzenhaltewert CPPKHa größer als der zweite Schwellwert TH2 ist, wird bestimmt, dass eine späte, durch eine Verdichtung gezündete Verbrennung auftritt. Somit kann die späte, durch eine Verdichtung gezündete Verbrennung, wie auch die anfängliche, durch eine Verdichtung gezündete Verbrennung, einfach erfasst werden.
(4) Wenn die anfängliche, durch eine Verdichtung gezündete Verbrennung erfasst wird, wird der Öffnungszeitpunkt des Einlassventils 17 durch die variable Ventilzeitsteuerung 19 verzögert, wodurch der Verdichtungszeitraum des Verdichtungstakts reduziert wird, so dass der Zylinderdruck CP verringert wird. Somit kann eine durch eine Verdichtung gezündete Verbrennung einfach beschränkt werden.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die voranstehend beschriebene Ausführungsform begrenzt. Die voranstehend erwähnten Ausführungsformen können modifiziert werden, wie folgt:

- In den Zylinderdruckwellenformen L3, L4 und L5 werden, nachdem an dem oberen Totpunkt eine Spitze P1 erzeugt wurde, die Spitzen PE3, PE4 und PE5 erzeugt, wie aus 2 ersichtlich ist. Der Erzeugungszeitpunkt der Spitzen PE3, PE4 und PE5 wird nach vor gezogen, da die durch eine Verdichtung gezündete Verbrennung ansteigend wächst. In einer späten Phase ist die Spitze PE7 nahe dem oberen Totpunkt. Die Spitze P1 überlappt die Spitze PE7.

Die Erzeugungszeitpunkte der Spitzen PE3, PE4 und PE5 werden erfasst. Wenn der Erzeugungszeitpunkt früher als ein bestimmter Zeitpunkt ist, kann bestimmt werden, dass eine anfängliche, durch eine Verdichtung gezündete Verbrennung auftritt.

- Es kann ausgehend von einem integrierten Wert des Zylinderdrucks CP in dem ersten Zeitraum Glbestimmt werden, ob eine anfängliche, durch eine Verdichtung gezündete Verbrennung auftritt.
- Ein Ionenstrom strömt zwischen den beiden Elektroden einer Zündkerze 22 gemäß einer Verbrennung in einer Brennkammer 24. Es besteht eine Korrelation zwischen dem Ionenstrom und dem Zylinderdruck. Ein Ionenstromerfassungsschalter 45 ist bereitgestellt, um den Ionenstrom zu erfassen. Es kann ausgehend von dem erfassten Ionenstrom bestimmt werden, ob eine anfängliche, durch eine Verdichtung gezündete Verbrennung auftritt. Wellenformen des Ionenstromes sind ähnliche Wellenformen des Zylinderdrucks CP, der aus 2 und 7 ersichtlich ist. Eine anfängliche, durch eine Verdichtung gezündete Verbrennung kann ausgehend von der Ionenstromwellenform erfasst werden.
- Durch das Erhöhen einer Kraftstoffeinspritzmenge von dem Kraftstoffeinspritzer 16 wird die Zylindertemperatur erhöht, so dass die durch eine Verdichtung gezündete Verbrennung beschränkt werden kann. Durch das Erhöhen einer EGR-Menge wird die Zylindertemperatur erhöht, so dass die durch eine Verdichtung gezündete Verbrennung beschränkt werden kann. Alternativ kann in einer Maschine mit Direkteinspritzung der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt so verzögert werden, dass die durch eine Verdichtung gezündete Verbrennung beschränkt werden kann.

In einer fremd gezündeten Brennkraftmaschine, die eine Zündkerze aufweist, wird in einem ersten Zeitraum G1 ein Spitzenhaltewert CPPKH gelesen. Wenn der Spitzenhaltewert CPPKH größer als ein erster Schwellwert TH1 ist, bestimmt eine Einrichtung zum Bestimmen einer anfänglichen Zündung durch eine Verdichtung, dass eine anfängliche, durch eine Verdichtung gezündete Verbrennung auftritt.

Claims

Vorrichtung zum Erfassen einer durch eine Verdichtung gezündeten Verbrennung für eine fremd gezündete Brennkraftmaschine, die eine Zündkerze (22) aufweist, mit einer Zylinderdruckerhaltungseinrichtung (40) zum Erhalten eines Zylinderdrucks der Maschine oder einer physikalischen Größe, die sich auf den Zylinderdruck bezieht, als einem Zylinderdruckerfassungswert; einer Einrichtung (40) zum Bestimmen einer anfänglichen Zündung durch Verdichtung , um ausgehend von dem Zylinderdruckerfassungswert in einem bestimmten ersten Zeitraum, der nach einem oberen Totpunkt eines Kolbens in einem Arbeitstakt eingestellt ist, zu bestimmen, ob eine anfängliche, durch eine Verdichtung gezündete Verbrennung auftritt; und einer Einrichtung (40) zum Beschränken einer anfänglichen Zündung durch Verdichtung, um einen Steuervorgang der Brennkraftmaschine zu variieren, um eine durch eine Verdichtung gezündete Verbrennung zu beschränken, wenn bestimmt ist, dass eine durch eine Verdichtung gezündete Verbrennung auftritt; gekennzeichnet durch eine Einrichtung (40) zum Bestimmen einer späten Zündung durch Verdichtung zum Bestimmen, dass eine späte, durch eine Verdichtung gezündete Verbrennung auftritt, wenn ein Maximalwert des Zylinderdruckerfassungswerts in einem zweiten Zeitraum einschließlich eines oberen Totpunkts des Kolbens in einem Arbeitstakt größer als ein zweiter Schwellwert ist, und eine Einrichtung (40) zum Beschränken einer späten Zündung durch eine Verdichtung, um eine durch eine Verdichtung gezündete Verbrennung zu beschränken, wenn bestimmt ist, dass eine späte, durch eine Verdichtung gezündete Verbrennung auftritt, wobei die Einrichtung zum Beschränken einer späten Zündung durch eine Verdichtung einen Betrieb der Brennkraftmaschine anhält.
Vorrichtung zum Erfassen einer durch eine Verdichtung gezündeten Verbrennung nach Anspruch 1, wobei die Einrichtung (40) zum Bestimmen der anfänglichen Zündung durch Verdichtung bestimmt, dass eine anfängliche Zündung durch Verdichtung auftritt, wenn ein Maximalwert des Zylinderdruckerfassungswerts in dem ersten Zeitraum größer als ein erster Schwellwert ist.
Vorrichtung zum Erfassen einer durch eine Verdichtung gezündeten Verbrennung nach Anspruch 2, wobei der erste Schwellwert gemäß einem Antriebszustand der Brennkraftmaschine variabel eingestellt ist.
Vorrichtung zum Erfassen einer durch eine Verdichtung gezündeten Verbrennung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der erste Zeitraum gemäß einem Antriebszustand der Brennkraftmaschine variabel eingestellt ist.
Vorrichtung zum Erfassen einer durch eine Verdichtung gezündeten Verbrennung nach Anspruch 1, wobei die Einrichtung (40) zum Beschränken der anfänglichen Zündung durch Verdichtung eine Kraftstoffeinspritzmenge erhöht, wenn bestimmt ist, dass eine durch eine Verdichtung gezündete Verbrennung auftritt.
Vorrichtung zum Erfassen einer durch eine Verdichtung gezündeten Verbrennung nach Anspruch 1 oder 5, außerdem mit: einer variablen Ventilzeitsteuerung (19), die einen Schließzeitraum eines Einlassventils variiert, wobei die Einrichtung zum Beschränken der anfänglichen Zündung durch eine Verdichtung die variable Ventilzeitsteuerung so steuert, dass ein Schließzeitpunkt des Einlassventils in einem Ansaugtakt über einen unteren Totpunkt eines Kolbens hinaus verzögert wird.
Vorrichtung zum Erfassen einer durch eine Verdichtung gezündeten Verbrennung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, außerdem mit einer Einrichtung (40) zum Bestimmen einer späten Zündung durch Verdichtung, um zu bestimmen, dass eine späte, durch eine Verdichtung gezündete Verbrennung auftritt, wenn ein Maximalwert des Zylinderdrucks in einem zweiten Zeitraum einschließlich eines oberen Totpunkts des Kolbens in einem Arbeitstakt größer als ein zweiter Schwellwert ist.
Vorrichtung zum Erfassen einer durch eine Verdichtung gezündeten Verbrennung nach Anspruch 1, wobei die Einrichtung (40) zum Beschränken der späten Zündung durch eine Verdichtung eine Einlassluftmenge oder eine Maschinendrehzahl und eine Maschinenlast beschränkt, oder eine Kraftstoffeinspritzung verbietet, um die Brennkraftmaschine anzuhalten.