DE102010029665A1

DE102010029665A1 - Gerät zum Steuern einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102010029665A1
Application number: DE102010029665A
Authority: DE
Inventors: Tomohiro Kariya-city Kanaya; Daiji Kariya-city Isobe
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2009-06-08
Filing date: 2010-06-02
Publication date: 2010-12-09
Also published as: JP2010281300A; JP5152103B2

Abstract

Eine Brennkraftmaschine (ICE) 10 ist von einer Direkteinspritzbauart und hat eine Zündkerze (22) zum Zünden eines Luft-Kraftstoffgemischs aus Luft und Kraftstoff, der durch ein Einspritzventil (25) direkt in den Zylinder eingespritzt wird. Eine ECU 40 bestimmt ein Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Selbstzündungsverbrennung, die durch eine Kompression in dem Zylinder verursacht wird, und ändert einen Einspritzzeitpunkt des Einspritzventils (25), um eine nachfolgende Selbstzündungsverbrennung zu unterdrücken, wenn ein Vorhandensein einer Selbstzündungsverbrennung bestimmt wird. Die ECU 40 führt eine Einspritzung während eines Einlasshubs der ICE 10 durch. Falls ein Vorhandensein einer Selbstzündungsverbrennung bestimmt wird, ändert die ECU 40 den Einspritzzeitpunkt in eine Verzögerungsrichtung von dem maximalen Wirkungsgradpunkt in dem Einlasshub.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gerät zum Steuern einer Brennkraftmaschine. Die vorliegende Erfindung ist auf ein Steuergerät für eine Direkteinspritzbrennkraftmaschine angewendet, die ein Luft-Kraftstoffgemisch zündet, das direkt in einen Zylinder eingespritzt wird. Nachstehend kann die Brennkraftmaschine auch als eine ICE bezeichnet werden. Das Luft-Kraftstoffgemisch kann auch als ein AFM bezeichnet werden. Die ICE hat ein Einspritzbauteil zum Einspritzen von Kraftstoff und ein Zündbauteil wie eine Funken-Zündkerze. Das Einspritzbauteil führt das AFM durch direktes Einspritzen des Kraftstoffs in einen Zylinder zu. Das Zündbauteil zündet das AFM in dem Zylinder und leitet eine Verbrennung ein.
Eine typische Funkenzündungs-ICE ist entwickelt, um ein AFM durch einen Funken zu zünden, der an einer Zündkerze bei einem erwarteten optimalen Zündzeitpunkt erzeugt wird. Jedoch kann das AFM vor dem erwarteten optimalen Zündzeitpunkt gezündet und verbrannt werden. Beispielsweise offenbart JP-2003-206796 A1 eines von Verfahren zum Verhindern oder Steuern solch einer abnormalen Verbrennung.
JP-2003-206796 A1 offenbart eine Technik, die eine abnormale Verbrennung, die Vorzündung genannt wird, unterdrückt und steuert. Im Speziellen erfasst das Verfahren die Erzeugung einer Vorzündung oder eine Bedingung unmittelbar vor der Vorzündung durch Verwenden eines Ionensensors und steuert eine Einspritzung auf der Basis des Erfassungssignals, so dass ein eingespritzter Kraftstoff eine Zündkerze zu einem erwarteten Zeitpunkt erreicht.
Im Fall einer ICE mit einem hohen Kompressionsverhältnis kann sich ein Zylinderdruck in einer Brennkammer übermäßig auf ein Niveau erhöhen, wo ein AFM selbst zünden und verbrennen kann. Im Fall einer Selbstzündungsverbrennung wird das AFM vor einem ursprünglichen Zundzeitpunkt, bei dem erwartungsgemäß eine Verbrennung durch eine Zündkerze eingeleitet wird, gezündet und verbrannt. Der ursprüngliche Zeitpunkt ist bestimmt, um die ICE bei einer optimalen Bedingung zu betreiben. Darüber hinaus könnten, falls eine Selbstzündungsverbrennung auftritt, danach eine Vielzahl von nachfolgenden Selbstzündungsverbrennungen wiederholt bei jeder Einspritzung erzeugt werden. In diesem Fall kann eine Verbrennungsenergie, die durch eine Selbstzündungsverbrennung erzeugt wird, eine übermäßige Belastung auf die ICE aufbringen, und es gibt eine Möglichkeit, dass ein Fehler de ICE verursacht wird. Falls eine Selbstzündungsverbrennung auftritt, ist es deshalb notwendig, die Erzeugung einer nachfolgenden Selbstzündungsverbrennung so früh wie möglich zu steuern.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das zuvor genannte Problem zu lösen. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Gerät zum Steuern einer ICE vorzusehen, das eine Selbstzündungsverbrennung umgehend unterdrücken kann. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Gerät zum Steuern einer ICE vorzusehen, das eine nachfolgende Selbstzündungsverbrennung in Erwiderung auf eine Bestimmung einer Selbstzündungsverbrennung unterdrücken kann.
Die vorliegende Erfindung verwendet die folgende technische Einrichtung, um die vorstehend genannte Aufgabe zu erreichen.
Die Erfindung ist auf ein Gerät zum Steuern einer ICE angewendet, das ein Zündbauteil (22) verwendet, um ein Gemisch aus Luft und Kraftstoff zu zünden, der durch ein Einspritzbauteil (25) direkt in einen Zylinder eingespritzt wird. Das Gerät weist eine Bestimmungseinrichtung (40, 42, S3) zum Bestimmen eines Vorhandenseins einer Selbstzündungsverbrennung auf, die durch Kompression in dem Zylinder erzeugt wird, und eine Steuerungseinrichtung (40, 42, S4) zum Steuern eines Einspritzzeitpunkts des Einspritzbauteils auf, um eine nachfolgende Selbstzündungsverbrennung zu unterdrücken, wenn die Selbstzündungsverbrennungsbestimmungseinrichtung ein Vorhandensein einer Selbstzündungsverbrennung bestimmt. Die nachfolgende Selbstzündungsverbrennung kann eine oder eine Vielzahl von nachfolgenden Selbstzündungsverbrennungen sein, die auftreten könnten, nachdem eine erste Selbstzündungsverbrennung bestimmt worden ist.
Falls eine Selbstzündungsverbrennung auftritt, ist es im Vergleich zu einem Fall, in dem keine Selbstzündungsverbrennung aufgetreten ist, möglich, dass sich die Verbrennungsenergie übermäßig erhöht. Darüber hinaus haben die Erfinder ermittelt, dass sich eine Verbrennungsenergie Schritt für Schritt erhöht, wenn sich eine Selbstzündung wiederholt, nachdem die erste aufgetreten ist. Falls eine Selbstzündungsverbrennung auftritt, ist es deshalb notwendig, eine Erzeugung einer nachfolgenden Selbstzündungsverbrennung so früh wie möglich zu steuern.
Falls ein Einspritzzeitpunkt in einer Verzögerungsseite oder einer Vorverlegungsseite von einer gewissen Zeitspanne geändert wird, in der ein Betriebswirkungsgrad einer ICE maximal wird, ist es möglich, eine Verbrennungsenergie der ICE zu verringern. Ein Graph des Wirkungsgrads gegenüber einem Einspritzzeitpunkt ist in 3 gezeigt. Da ein Einspritzzeitpunkt geändert wird, wenn eine Selbstzündungsverbrennung auftritt, ist es in der vorliegenden Erfindung möglich, eine Verbrennungsenergie zu verringern. Dadurch ist es möglich, einen Zylinderdruck in einer Brennkammer zu verringern und eine Erzeugung einer nachfolgenden Selbstzündungsverbrennung zu unterdrücken. Falls der Einspritzzeitpunkt als ein Steuerbetrag für die ICE geändert wird, zeigt die ICE darüber hinaus ein relativ gutes Ansprechverhalten in Erwiderung auf ein Ändern des Steuerbetrags. Deshalb kann eine Verzögerungszeit von einer Bestimmung eines Vorhandenseins einer Selbstzündungsverbrennung bis zu einer tatsächlichen Unterdrückung der nachfolgenden Selbstzündungsverbrennung auf eine so kurze Zeit wie möglich verkürzt werden. Deshalb kann gemäß der vorliegenden Erfindung eine nachfolgende Selbstzündungsverbrennung umgehend in Erwiderung auf eine Erzeugung einer ersten Selbstzündungsverbrennung unterdrückt werden.
Wenn eine Einspritzung während eines Einlasshubs durchgeführt wird, wird eine Gleichmäßigkeit des Gemischs in einem Zylinder verbessert, und als eine Folge ist es möglich, einen Betriebswirkungsgrad zu verbessern. Andererseits kann jedoch durch Ändern eines Einspritzzeitpunkts in eine Verzögerungsrichtungsseite von dem maximalen Betriebswirkungsgradpunkts eine Gleichmäßigkeit des Gemischs in einem Zylinder verschlechtert werden, und als eine Folge ist es möglich, dass sich der Betriebswirkungsgrad verschlechtert. Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung führt die Steuerungseinrichtung (40, 42, S4) eine Einspritzung in einem Einlasshub der Brennkraftmaschine durch und ändert den Einspritzzeitpunkt zu einer Verzögerungsrichtung in Bezug auf einen maximalen Wirkungsgradpunkt (CA2) in dem Einlasshub, wenn das Vorhandensein einer Selbstzündungsverbrennung durch die Bestimmungseinrichtung (40, 42, S3) bestimmt ist. Gemäß dem Aufbau ist es möglich, eine Selbstzündungsverbrennung sicher zu unterdrücken.
Ein Druck in einem Zylinder erhöht sich stärker zu einer Zeit, wenn eine Selbstzündungsverbrennung auftritt, im Vergleich zu einer Zeit, wenn keine Selbstzündungsverbrennung auftritt. Es ist möglich, ein Vorhandensein einer Selbstzündungsverbrennung auf der Basis eines Zylinderdrucks zu bestimmen. Andererseits kann eine ICE, beispielsweise eine Direkteinspritz-ICE mit einem hohen Kompressionsverhältnis, gesteuert werden, um eine Verbrennung langsam durchzuführen und um die Verbrennungsenergie klein zu halten. In diesem Fall kann eine Zylinderdruckerhöhung nach einem Kompressions-TDC (C-TDC) aufgrund einer Selbstzündung erzeugt werden. In einem Fall beispielsweise, in dem eine Verbrennung durch Festlegen eines Zündzeitpunkts eines Zündbauteils an einer Verzögerungsseite von dem C-TDC verlangsamt ist, wird eine Verbrennungsenergie, die durch die Funkenzündung eingeleitet wird, an der Verzögerungsseite von dem C-TDC erzeugt. Darüber hinaus wird, wenn ein Kompressionshub fortschreitet, ein Zylinderdruck erhöht und erreicht ein gewisses Niveau um den C-TDC herum.
Gemäß einem zusätzlichen Merkmal der vorliegenden Erfindung bestimmt die Bestimmungseinrichtung (40, 42, S3) das Vorhandensein einer Selbstzündungsverbrennung auf der Basis eines Zylinderdrucks (PRC, CP), wenn der Zylinderdruck nach einem oberen Totpunkt eines Kompressionshubs der Brennkraftmaschine fast konstant ist oder zu einer Erhöhungsphase wechselt. Gemäß dem Aufbau kann das Vorhandensein einer Selbstzündungsverbrennung in einer Zeitspanne bestimmt werden, in der eine Selbstzündungsverbrennung mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit auftritt. Deshalb ist es möglich, die Genauigkeit einer Bestimmung einer Selbstzündungsverbrennung zu verbessern.
Gemäß einem zusätzlichen Merkmal der vorliegenden Erfindung hat die Steuerungseinrichtung (40, 42, S4) eine Korrektureinrichtung (S401–S410) und eine Lerneinrichtung (S40401–S40409). Die Korrektureinrichtung (S401–S410) ist eine Einrichtung zum Korrigieren eines Basiseinspritzzeitpunkts, der auf der Basis einer Betriebsbedingung der Brennkraftmaschine berechnet wird, in Erwiderung auf ein Ergebnis einer Bestimmung einer Selbstzündungsverbrennung durch die Bestimmungseinrichtung (40, 42, S3). Die Lerneinrichtung (S40401–S40409) ist eine Einrichtung zum Lernen eines Korrekturbetrags. Durch Lernen des Korrekturbetrags ist es möglich, eine den Einspritzzeitpunkt zu einem gewissen Zeitpunkt durch Verwenden des gelernten Korrekturbetrags umgehend zu ändern.
Gemäß einem zusätzlichen Merkmal der vorliegenden Erfindung hat die Korrektureinrichtung (S401–S410) eine Vorverlegungskorrektureinrichtung (S404, S405) zum Ändern eines Einspritzzeitpunkts in einer Vorverlegungsrichtung Schritt für Schritt um einen vorbestimmten Betrag, wenn ein Nichtvorhandensein einer Selbstzündungsverbrennung durch die Bestimmungseinrichtung (40, 42, S3) bestimmt ist. Die Lerneinrichtung (S40401–S40409) hat eine Erneuerungseinrichtung (S40405, S40408) zum Erneuern eines gelernten Korrekturwerts (TINJLA) auf der Basis des Korrekturbetrags zu einer Zeit (S40402: JA), wenn das Vorhandensein einer Selbstzündungsverbrennung in Erwiderung auf die Vorverlegungsänderung des Einspritzzeitpunkts bestimmt ist. Gemäß dem Aufbau ist es möglich, den gelernten Korrekturwert auf der Basis eines Korrekturbetrags zu lernen, unmittelbar bevor die Selbstzündungsverbrennung tatsächlich auftritt. Deshalb ist der gelernte Korrekturwert, der durch diesen Aufbau erneuert wird, bevorzugt, um einen Einspritzzeitpunkt zu einer Bedingung zu ändern, wo keine Selbstzündungsverbrennung auftritt.
Eine Erneuerung des gelernten Korrekturwerts ändert den Einspritzzeitpunkt gewöhnlich in eine Verzögerungsrichtung. Jedoch soll ein Betriebswirkungsgrad der ICE so hoch wie möglich gehalten werden, und aus diesem Grund ist es bevorzugt, den Einspritzzeitpunkt so weit wie möglich in einer Vorverlegungsrichtung festzulegen. Da andererseits eine Möglichkeit einer Selbstzündungsverbrennung erhöht wird, wenn der Einspritzzeitpunkt vorverlegt wird, ist es wünschenswert, den Einspritzzeitpunkt in der Vorverlegungsrichtung so vorsichtig wie möglich zu ändern. Gemäß einem zusätzlichen Merkmal der vorliegenden Erfindung erneuert in einem Fall (S40404: NEIN), in dem der Korrekturbetrag den Einspritzzeitpunkt in einer Vorverlegungsrichtung mehr als der gelernte Korrekturwert (TINJLA), der vor der derzeitigen Zeit erneuert worden ist, korrigieren kann, die Erneuerungseinrichtung (S40405, S40408) den gelernten Korrekturwert (TINJLA), wenn (S40407: JA) eine vorbestimmte Zeit (THR) seit der letzten Erneuerung des gelernten Korrekturwerts (TINJLA) verstrichen ist, wobei der gelernte Korrekturwert (TINJLA) auf der Basis eines Korrekturwerts (TADVINJ) zu der Zeit erneuert wird, wenn die vorbestimmte Zeit (THR) seit der letzten Erneuerung des gelernten Korrekturwerts (TINJLA) verstrichen ist. Gemäß dem Aufbau ist es möglich, eine Erzeugung einer Selbstzündungsverbrennung soweit wie möglich zu unterdrücken und den Betriebswirkungsgrad der ICE zu verbessern.
1 ist ein Blockdiagramm, das ein Maschinensteuerungssystem gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt.
2 ist ein Graph, der Wellenformen eines Zylinderdrucks in einer Brennkammer zeigt.
3 ist ein Graph, der eine Wellenform eines Drehmoments in Bezug auf einen Einspritzstartzeitpunkt zeigt.
4 ist ein Flussdiagramm, das einen Hauptprozessablauf gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
5 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozessablauf zum Festlegen einer Erfassungszeitspanne CI zeigt.
6 ist ein Graph, der Signale zeigt, die während eines Prozesses zum Festlegen der Erfassungszeitspanne CI erzeugt werden.
7 ist ein Blockdiagramm, das Komponenten zum Durchführen von Prozessen zum Bestimmen einer Selbstzündungsverbrennung zeigt.
8 ist ein Graph, der Signale einschließlich eines Peak-Haltewerts in einer Erfassungszeitspanne CI zeigt.
9 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozessablauf zum Bestimmen einer Selbstzündungsverbrennung zeigt.
10 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozessablauf zum Steuern einer Selbstzündungsverbrennung zeigt.
11 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozessablauf zum Berechnen eines Werts zum Lernen eines Korrekturbetrags zeigt, der zum Korrigieren der Steuerungsfunktion verwendet wird.
12 ist ein Graph, der Signale einschließlich Einspritzstartzeitpunkte und Zylinderdruck zeigt.
Eine Vielzahl von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird im Detail mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Erste Ausführungsform
In der ersten Ausführungsform ist ein Gerät zum Steuern einer Brennkraftmaschine ein Teil eines Maschinensteuerungssystems für eine Fahrzeugmehrzylinderbenzinmaschine. In diesem Steuerungssystem steuert eine elektronische Steuerungseinheit (ECU) eine Kraftstoffmenge und einen Einspritzzeitpunkt. 1 ist ein Blockdiagramm, das ein Maschinensteuerungssystem gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt.
Wie in 1 gezeigt ist, ist eine Brennkraftmaschine (ICE) 10 eine Viertaktmaschine. Die ICE 10 hat einen Einlassdurchgang 11 für Luft. Der Einlassdurchgang 11 hat ein Luftreinigungsbauteil (nicht gezeigt). Ein Luftströmungsmesser 12 ist in dem Einlassdurchgang 11 an einer stromabwärtigen Seite des Luftreinigungsbauteils angeordnet. Der Luftmengenmesser 12 erfasst eine Menge von Luft, die durch den Einlassdurchgang 11 strömt. Eine Drosselklappe 14 ist in dem Einlassdurchgang 11 an einer stromabwärtigen Seite des Luftmengenmessers 12 angeordnet. Die Drosselklappe 14 wird durch ein Drosselstellglied 13 wie einen DC-Motor gedreht, um einen Öffnungsgrad des Einlassdurchgangs 11, einzustellen. Ein Öffnungsgrad (Drosselwinkel) der Drosselklappe 14 wird durch den Drosselpositionssensor erfasst, der in das Drosselstellglied 13 eingebaut ist. Ein Ausgleichstank 15 ist in dem Einlassdurchgang 11 an einer stromabwärtigen Seite der Drosselklappe 14 ausgebildet. Ein Einlasskrümmer 16 zum Einleiten von Luft in einen Zylinder ist mit dem Ausgleichstank 15 verbunden. Die ICE 10 ist eine Mehrzylindermaschine und deshalb ist eine Vielzahl von Einlasskrümmern mit dem Ausgleichsbehälter 15 verbunden.
Ein Einlassventil 17 und ein Auslassventil 18 sind in einem Einlassanschluss bzw. einem Auslassanschluss angeordnet. Wenigstens Luft wird in eine Brennkammer 24 durch einen Öffnungsbetrieb des Einlassventils 17 eingeleitet. Abgas nach einer Verbrennung wird über den Abgasdurchgang 21 durch einen Öffnungsbetrieb des Auslassventils 18 abgegeben. Darüber hinaus wird das Einlassventil 17 durch eine variable Ventilvorrichtung 19 betätigt, die wenigstens einen von einem Öffnungszeitpunkt und einem Schließzeitpunkt des Einlassventils 17 variiert. Die variable Ventilvorrichtung 19 führt eine variable Steuerung in Erwiderung auf ein hydraulisches Stellglied 29 durch, das gesteuert wird, um Ventilzeitpunkte einzustellen.
Ein Kraftstoffeinspritzventil 25 der elektromagnetischen Bauart ist an einer Oberseite von jedem Zylinder der ICE 10 angeordnet. Das Einspritzventil 25 ist ein Einspritzbauteil. Das Einspritzventil 25 spritzt Kraftstoff direkt in die Brennkammer 24 ein. Darüber hinaus ist eine Zündkerze 22 an jedem Zylinderkopf der ICE 10 angeordnet. Die Zündkerze 22 ist ein Zündbauteil. Die Zündkerze 22 ist mit einer Zündkreisvorrichtung 23 verbunden, die eine Zündspule hat. Die Zündkreisvorrichtung 23 führt Hochspannung zu der Zündkerze 22 bei einem erwarteten Zündzeitpunkt zu. Die Zündkerze 22 erzeugt einen Funken zwischen Elektroden in Erwiderung auf die Hochspannung und zündet ein Gemisch aus Luft und Kraftstoff (AFM) in der Brennkammer 24, um eine Verbrennung einzuleiten.
Darüber hinaus hat das System Steuerungskomponenten wie Sensoren und eine elektronische Steuerungseinheit (ECU) 40. Die Sensoren umfassen einen Wassertemperatursensor 26, der eine Temperatur von Kühlwasser für die ICE 10 erfasst. Die Sensoren umfassen einen Kurbelwinkelsensor 27, der ermöglicht, dass die ECU 40 eine Drehposition einer Kurbelwelle 20, d. h. einen Kurbelwinkel CA, lokalisieren kann. Der Sensor 27 erzeugt ein Kurbelwinkelsignal, das durch Pulse charakterisiert ist, die in einem vorbestimmten Kurbelwinkelintervall, beispielsweise 30 Grad Kurbelwinkel (CA), erzeugt werden. Die Sensoren umfassen des Weiteren einen Zylinderdrucksensor 28, der einen Druck in dem Zylinder, d. h. in der Brennkammer 24, erfasst. Der Zylinderdruck kann als ein PRC bezeichnet werden. Die Signale von diesen Sensoren werden zu einer elektronischen Steuerungseinheit (ECU) 40 zugeführt.
Die ECU 40 ist hauptsächlich durch einen Mikrocomputer (COM) 42 bereitgestellt, der die bekannten Komponenten wie eine CPU, einen ROM und einen RAM umfasst. Die ECU 40 führt verschiedene Steuerungen für die ICE 10 gemäß der Maschinenbetriebsbedingung zu jeder Zeit durch Ausführen von Steuerungsprogrammen durch, die in einer Speichervorrichtung wie dem ROM gespeichert sind. Im Detail gibt der COM 42 Erfassungssignale von den Sensoren ein und führt Steuerungen auf der Basis der Signale durch. Der COM 42 berechnet Zielwerte von Steuerungsbeträgen/-mengen wie eine Kraftstoffeinspritzmenge und einen Funkenzündzeitpunkt, und steuert tatsächliche Betriebe von Komponenten, wie beispielsweise von dem Einspritzventil 25 und der Zündkreisvorrichtung 23. Der COM 42 führt andere Steuerungen durch, wie beispielsweise eine Ventilzeitpunktsteuerung für das Einlassventil 17.
Wenn eine Verbrennungssteuerung für die ICE 10 durchgeführt wird, ist es wünschenswert, einen thermischen Wirkungsgrad so hoch wie möglich zu halten, um mehrere Vorteile, wie beispielsweise eine hohe Leistung und einen guten Kraftstoffverbrauch zu erreichen. Deshalb ist es zu diesem Zweck auch wünschenswert, ein Kompressionsverhältnis so hoch wie möglich zu halten. Eine Geometrie der ICE 10 ist als eine Maschine mit hohem Kompressionsverhältnis gestaltet. Die ICE 10 kann ein tatsächliches Kompressionsverhältnis durch Ändern eines Schließzeitpunkts des Einlassventils 17 in entweder eine Vorverlegungsrichtung oder eine Verzögerungsrichtung variieren. Um beispielsweise eine höhere Ausgabe zu erzeugen, wird das tatsächliche Kompressionsverhältnis durch Verzögern des Schließzeitpunkts des Einlassventils 17 erhöht, wenn die ICE 10 unter einer Hochlastbedingung betrieben wird. Wenn das tatsächliche Kompressionsverhältnis auf einen vergleichsweise hohen Wert gesteuert wird, wird eine Selbstzündungsverbrennung, in der ein AFM in der Kompressionskammer 24 gezündet und verbrannt wird, leicht erzeugt, und zwar aufgrund der hohen Kompression in der Kompressionskammer 24. Die Selbstzündungsverbrennung tritt vor einem geplanten richtigen Zündzeitpunkt auf, bei dem eine Zündung durch die Zündkerze 22 durchgeführt werden soll. Die Selbstzündungsverbrennung tritt ungeachtet einer Zündung auf, die durch die Zündkerze 22 durchgeführt wird. Beispielsweise wird eine Selbstzündungsverbrennung bei mehreren Bedingungen leicht erzeugt, wie beispielsweise wenn die Drosselklappe weit geöffnet ist (WOT-Bedingung) und wenn die ICE 10 mit relativ niedriger Drehzahl dreht.
2 ist ein Graph, der Wellenformen eines Zylinderdrucks zeigt. Auf die Zeichnung wird Bezug genommen, um eine Selbstzündungsverbrennung zu erklären. Die horizontale Achse zeigt einen Winkel CA einer Kurbelwelle. Die vertikale Achse zeigt einen Zylinderdruck PRC. Die Zeichnung zeigt eine Zeitspanne einschließlich eines Kompressionshubs CST und eines Verbrennungshubs FST.
2 zeigt Wellenformen, wenn der Zündzeitpunkt der Zündkerze 22 verzögert wird, um eine Verbrennungsenergie zu verringern. Die Zündung, die durch einen Funken verursacht wird, der an der Zündkerze 22 erzeugt wird, kann als eine geplante Zündung oder eine Funkenzündung bezeichnet werden. Das System ist gestaltet, um eine homogene Verbrennung unter gewöhnlichen Bedingungen durchzuführen. Um die homogene Verbrennung durchzuführen, wird Kraftstoff in die Brennkammer 24 während eines Einlasshubs eingespritzt und wird mit Luft gemischt, um ein homogen gemischtes AFM vorzusehen. Die Einspritzung in dem Einlasshub kann auch eine Einlasshubeinspritzung genannt werden. In der homogenen Verbrennung zündet das System unter gewöhnlichen Bedingungen das AFM vor dem oberen Kompressionstotpunkt (C-TDC). Wenn andererseits die ICE 10 unter einer Bedingung betrieben wird, bei der die Verbrennungsenergie unterdrückt werden soll, wird der Zündzeitpunkt in einem Bereich festgelegt, der in einer Verzögerungsrichtungsseite in Bezug auf einen maximalen Wirkungsgradpunkt für einen Zeitpunkt einer Einspritzung definiert ist, die in dem Einlasshub durchgeführt wird. In 2 ist der Zundzeitpunkt auf einen Punkt CA1 festgelegt, der an einer Verzögerungsrichtungsseite von dem C-TDC festgelegt ist. Im Detail ist der Zündzeitpunkt auf einen Punkt bei 10 CA (Kurbelwinkel) Grad nach dem C-TDC, d. h. ATDC 10 CA Grad, festgelegt. Durch Durchführen einer Funkenzündung bei dem Punkt CA1 wird, wie mit der durchgehenden Linie L1 in 2 gezeigt ist, der PRC nach dem C-TDC erhöht und zeigt einen relativ gleichmäßigen Verlauf. Als eine Folge ist es möglich, eine übermäßige Erhöhung des PRC zu unterdrücken. Der Zylinderdruck PRC kann auch Verbrennungsdruck genannt werden.
Jedoch ist es selbst bei solch einer Verbrennungsenergie gesteuerten Bedingung immer noch unmöglich, eine Selbstzündungsverbrennung vollständig zu verhindern, und deshalb gibt es immer noch eine Möglichkeit, dass eine Selbstzündungsverbrennung erzeugt wird. Darüber hinaus haben die Erfinder herausgefunden, dass eine Selbstzündung wiederholt in einer nachfolgenden Verbrennung auftritt, falls eine Selbstzündungsverbrennung auftritt. Die Erfinder haben auch herausgefunden, dass ein Verbrennungsdruck in einer nachfolgenden Verbrennung erhöht ist, wenn eine Selbstzündungsverbrennung wiederholt wird, nachdem die erste aufgetreten ist. Mit anderen Worten gesagt sind die Erfinder der Meinung, dass eine Selbstzündungsverbrennung in einer nachfolgenden Verbrennung stärker wird bzw. anwächst.
Solch ein Anwachsen einer Reihe von Selbstzündungsverbrennungen wird in 2 erklärt. In 2 zeigt eine Linie L0 mit zwei kurzen Strichen eine PRC-Kurve, wenn weder eine Funkenzündung noch eine Selbstzündung das AFM zündet, d. h. wenn keine Verbrennung auftritt. Die durchgehende Linie L1 zeigt eine PRC-Kurve, wenn eine Funkenzündung das AFM wirksam zündet und keine Selbstzündung auftritt. Jede von gestrichelten Linien L2 bis L7 zeigt eine PRC-Kurve, wenn eine Selbstzündung das AFM zündet. Hier zeigt die gestrichelte Linie L2 eine PRC-Kurve in der ersten Selbstzündungsverbrennung. Die gestrichelten Linien L3 bis L7 zeigen die PRC-Kurven in der zweiten bis sechsten nachfolgenden Selbstzündungsverbrennung.
In dem Fall, dass keine Selbstzündungsverbrennung auftritt, wird, wie mit Linie L1 gezeigt ist, der PRC allmählich bis zu dem C-TDC erhöht, wenn sich der Kolben nach oben bewegt, und nimmt dann von dem C-TDC aus ab. Dann wird eine Funkenzündung durch die Zündkerze 22 bei dem Punkt CA1 durchgeführt. Als eine Folge tritt eine geeignete Verbrennung, die durch die Funkenzündung eingeleitet wird, nach dem C-TDC auf und erhöht den PRC auf einen höheren Wert als in dem Fall der Linie L0.
Die Linie L2 zeigt die PRC-Kurve in der ersten Selbstzündungsverbrennung, die nach der geeigneten Verbrennung auftritt, die mit der Linie L1 gezeigt ist. Der PRC wird bis zu dem C-TDC allmählich erhöht, und nimmt dann von dem C-TDC aus ab. Jedoch zeigt die Linie L2 nach dem C-TDC einen höheren PRC als die Linie L1. Des Weiteren ist die PRC-Kurve der Linie L2 geringfügig zu einer Vorverlegungsseite gegenüber der PRC-Kurve der Linie L1 verschoben. Mit anderen Worten gesagt erzeugt eine Selbstzündungsverbrennung einen Verbrennungsdruck früher als die geeignete Verbrennung, die durch die Funkenzündung eingeleitet wird. PE2 zeigt einen Peak-Wert eines durch Verbrennung erzeugten Zylinderdrucks der Linie L2. Wie in 2 gezeigt ist, wenn eine Selbstzündungsverbrennung nachfolgend auftritt, verschieben sich die PRC-Kurven in der Vorverlegungsrichtung Schritt für Schritt. Peak-Werte PE2 bis PE7 auf den Linien L2 bis L7 treten nach dem C-TDC auf. Die Peak-Werte PE2 bis PE7 erhöhen sich allmählich, wenn eine Selbstzündungsverbrennung nachfolgend auftritt. Beobachtete Zeitpunkte der Peak-Werte PE2 bis PE7 verschieben sich allmählich in die Vorverlegungsrichtung, wenn eine Selbstzündung nachfolgend auftritt. Das heißt, falls eine Reihe von Selbstzündungen auftritt, erhöht sich der Verbrennungsdruck, da in der Brennkammer 24 eine Selbstzündung wiederholt nacheinander auftritt. In gleicher Weise verschieben sich die PRC-Kurven in die Vorverlegungsrichtung, wenn in der Brennkammer 24 eine Selbstzündung wiederholt nacheinander stattfindet.
Wie vorstehend beschrieben ist, falls eine Selbstzündung einmal auftritt, wird eine Verbrennungsenergie allmählich erhöht, wenn in der Brennkammer 24 wiederholt eine Verbrennung stattfindet, und als eine Folge kann im schlimmsten Fall ein Betriebsfehler der ICE 10 verursacht werden. Solch eine Reihe von Selbstzündungsverbrennungen können durch verschiedene Faktoren verursacht werden. Einer der Faktoren kann eine übermäßige Erhöhung der Temperatur in einem Zylinder sein, der durch Erzeugen einer Selbstzündungsverbrennung verursacht wird. In diesem Fall wird angenommen, dass eine Reihe von Selbstzündungsverbrennungen durch eine Umgebung verursacht wird, in der eine Selbstzündung leicht durch die Erhöhung der Temperatur erzeugt wird. Deshalb ist es in einem Fall, in dem eine Selbstzündungsverbrennung auftritt, notwendig, geeignete Maßnahmen zum Unterdrücken einer nachfolgenden Selbstzündungsverbrennung in einem relativ frühen Stadium und umgehend zu ergreifen.
Um das vorstehend genannte Problem anzugehen, haben die Erfinder versucht, das Wissen zu nutzen, dass eine Verbrennung durch Ändern eines Einspritzzeitpunkts verlangsamt werden kann und dass eine Maschine auf eine Änderung des Einspritzzeitpunkts gewöhnlich in einer guten und schnellen Weise anspricht. 3 ist ein Graph, der eine Wellenform eines Drehmoments TQE in Bezug auf einen Einspritzstartzeitpunkt TINJ zeigt. Um eine Kraftstoffeinspritzsteuerung durchzuführen, hat die ECU 40 wenigstens eine Einrichtung zum Berechnen einer Kraftstoffmenge auf der Basis einer Maschinendrehzahl Ne und einer Lufteinlassmenge Ga und eine Einrichtung zum Öffnen des Einspritzventils 25 für eine Zeitspanne, in der die berechnete Kraftstoffmenge durch das Einspritzventil 25 eingespritzt werden kann.
Wie in 3 gezeigt ist, hat die ICE 10 einen maximalen Betriebswirkungsgrad und ein maximales Drehmoment, wenn ein Einspritzstartzeitpunkt auf einen vorbestimmten Punkt CA2 in einem Einlasshub festgelegt ist. Beispielsweise ist der Punkt CA2 BTDC 280 CA Grad oder BTDC 290 CA Grad. Wenn der Einspritzstartzeitpunkt TINJ in eine Verzögerungsrichtung von dem Punkt CA2 geändert wird, verringert sich das Drehmoment TQE allmählich, das durch die ICE 10 erzeugt wird. Es wird angenommen, dass eine Änderung des Einspritzstartzeitpunkts in der Verzögerungsrichtung Gleichmäßigkeitsgrade des AFM ändern und das Drehmoment TQE verringern kann. Darüber hinaus wird angenommen, dass ein Verringern des Drehmoments TQE einen Verbrennungsdruck verringert und eine Selbstzündungsverbrennung unterdrückt.
In dieser Ausführungsform bestimmt die ECU 40, ob eine Selbstzündungsverbrennung vorhanden ist oder nicht, und ändert der Einspritzzeitpunkt in einer Verzögerungsrichtung in Bezug auf einen maximalen Wirkungsgradpunkt CA2 in dem Einlasshub, wenn das Vorhandensein einer Selbstzündungsverbrennung bestimmt ist. Die ECU 40 steuert die ICE 10, um eine übermäßige Erhöhung eines Verbrennungsdrucks zu verhindern und um eine Selbstzündungsverbrennung so früh wie möglich und umgehend zu unterdrücken. Das Vorhandensein einer Selbstzündungsverbrennung wird auf der Basis des Zylinderdrucks PRC bestimmt, wenn der Zylinderdruck nach dem C-TDC fast konstant ist oder sich zu einer Erhöhungsphase ändert.
Zuerst wird ein Basisprozess zum Ausführen eines Bestimmungsprozesses für eine Selbstzündungsverbrennung und ein Steuerungsprozess erklärt. 4 ist ein Flussdiagramm, das einen Hauptprozessablauf S0 gemäß der ersten Ausführungsform zeigt. Der Hauptprozess S0 wird wiederholt durch den COM 42 in der ECU 40 in einem vorbestimmten Intervall ausgeführt.
In S1 führt die ECU 40 eine Initialisierung durch. In S2 führt die ECU 40 einen Festlegungsprozess einer Erfassungszeitspanne CI durch. Der Prozess in S2 kann auch als ein CI-Gate-Festlegungsprozess bezeichnet werden. Dieser Prozess legt eine Zeitspanne zum Bestimmen einer Selbstzündungsverbrennung auf der Basis eines Zylinderdrucks fest, der auf der Basis eines Signals von dem Zylinderdrucksensor 28 berechnet wird. Ein Erfassungswert eines Zylinderdrucks wird als ein erfasster Druck CP bezeichnet. Die Erfassungszeitspanne CI kann auch als ein Selbstzündungsverbrennungserfassungs-Gate bezeichnet werden. Die Erfassungszeitspanne CI beginnt bei AN und endet bei AUS. Die Erfassungszeitspanne CI wird durch die Signalverstreichzeit realisiert, die durch einen Gate-Kreis definiert ist.
Der Bestimmungsprozess zur Selbstzündungsverbrennung wird in S3 ausgeführt. Der Bestimmungsprozess zur Selbstzündungsverbrennung bestimmt, ob eine Selbstzündungsverbrennung vorhanden ist, auf der Basis des erfassten Drucks CP, der während der Erfassungszeitspanne CI erfasst wird. Der Steuerungsprozess zur Selbstzündungsverbrennung wird in S4 ausgeführt. Der Steuerungsprozess zur Selbstzündungsverbrennung unterdrückt eine Selbstzündungsverbrennung, wenn ein Vorhandensein einer Selbstzündungsverbrennung in dem Bestimmungsprozess in S3 bestätigt worden ist. Dann, nachdem S4 beendet worden ist, werden S2 bis S4 wiederholt ausgeführt. Jeder Schritt ist nachstehend erklärt.
Ein Festlegungsprozess für die Erfassungszeitspanne CI wird erklärt. Die Erfassungszeitspanne CI wird auf eine vorbestimmte Zeitspanne festgelegt, in der sich Zylinderdruckwellenformen merkbar in dem Fall einer Selbstzündungsverbrennung und in dem Fall der korrekten Verbrennung unterscheiden. Im Speziellen wird die Erfassungszeitspanne CI auf eine vorbestimmte Zeitspanne festgelegt, die nach dem C-TDC und nahe dem C-TDC ist. Beispielsweise kann die Erfassungszeitspanne CI in einem Winkelbereich der Kurbelwelle von ATDC 30 CA Grad bis ATDC 90 CA Grad festgelegt werden. Es ist zu bedenken, dass eine vorbestimmte Zeitspanne, in der sich Zylinderdruckwellenformen merkbar in dem Fall einer Selbstzündungsverbrennung und in dem Fall der korrekten Verbrennung unterscheiden, in Abhängigkeit einer Betriebsbedingung der ICE 10 variieren kann. Beispielsweise können eine Maschinendrehzahl Ne oder eine Einlassluftmenge Ga die Zeitspanne beeinflussen. Um dieses Problem anzugehen werden die Erfassungszeitspannen CI gemäß der Betriebsbedingung gemessen und gespeichert. Die ECU 40 hat eine Einrichtung zum Speichern einer Beziehung zwischen den Erfassungszeitspannen CI und der Betriebsbedingung als ein Kennfeld oder eine Funktion. Die ECU 40 hat des Weiteren eine Einrichtung zum Bestimmen der Erfassungszeitspanne CI gemäß der vorliegenden Betriebsbedingung auf der Basis der gespeicherten Beziehung.
5 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozessablauf zum Festlegen einer Erfassungszeitspanne CI zeigt.
In S201 wird bestimmt, ob es ein Festlegungszeitpunkt zum Festlegen der Erfassungszeitspanne CI ist. In dieser Ausführungsform ist der Festlegungszeitpunkt eine Zeit, wenn der Kurbelwinkel in dem TDC ist und die ICE 10 unter einer vorbestimmten Maschinenbedingung betrieben wird. Die vorbestimmte Maschinenbedingung umfasst wenigstens eine Bedingung, dass der Funkenzundungszeitpunkt nach dem C-TDC geplant ist, d. h. in der Verzögerungsrichtungsseite von dem C-TDC festgelegt ist. Des Weiteren kann die vorbestimmte Maschinenbedingung eine Bedingung umfassen, dass der Schließzeitpunkt des Einlassventils 17 vor einem vorbestimmten Kurbelwinkel ist, d. h. an der Vorverlegungsseite von dem vorbestimmten Kurbelwinkel festgelegt ist.
Falls bestimmt wird, dass es nicht der Festlegungszeitpunkt ist, überspringt der Prozess die folgenden Schritte.
Falls bestimmt ist, dass es der Festlegungszeitpunkt ist, geht der Prozess weiter zu S202. In S202 gibt die ECU 40 eine Maschinendrehzahl Ne ein, die auf der Basis des Signals von dem Kurbelwinkelsensor 27 berechnet wird. In S203 gibt die ECU 40 eine Einlassluftmenge Ga ein, die auf der Basis des Signals von dem Luftmengenmesser 12 berechnet wird. In S204 gibt die ECU 40 eine Kühlwassertemperatur THw ein, die auf der Basis des Signals von dem Wassertemperatursensor 26 berechnet wird.
In S205 wird bestimmt, ob THw höher als eine vorbestimmte Temperatur THS ist. Wenn die Temperatur THw unter der Temperatur THS ist, wird angenommen, dass die Verbrennung langsam fortschreitet, da die ICE 10 nicht ausreichend aufgewärmt ist, und dass eine Wahrscheinlichkeit einer Selbstzündung sehr niedrig ist. Deshalb, wenn die Temperatur THw in einem niedrigen Temperaturbereich ist, der unterhalb der Temperatur THS ist, führt die ECU 40 nicht den Prozess zum Bestimmen einer Selbstzündungsverbrennung durch. Das heißt, wenn in S205 die Temperatur THw gleich zu oder niedriger als die Temperatur THS ist, geht der Prozess weiter zu S206 und stellt sowohl einen Startzeitpunkt CI-AN als auch einen Beendigungszeitpunkt CI-AUS zum Bestimmen einer Erfassungszeitspanne CI auf Anfangswerte zurück.
Wenn andererseits die Temperatur THw größer als die Temperatur THS ist, geht der Prozess weiter zu S207 und S208 und legt sowohl den Startzeitpunkt CI-AN als auch den Beendigungszeitpunkt CI-AUS fest, um die Erfassungszeitspanne CI zu definieren. Im Speziellen hat die ECU 40 eine Einrichtung zum Speichern eines Kennfelds, das eine Beziehung zwischen Eingabeparametern und Variablen zum Definieren der Erfassungszeitspanne zeigt.
Beispielsweise sind die Eingabeparameter die Maschinendrehzahl Ne und die Einlassluftmenge Ga. Die Erfassungszeitspannen definierenden Variablen sind der Startzeitpunkt CI-AN und der Beendigungszeitpunkt CI-AUS. Die ECU 40 hat des Weiteren eine Einrichtung zum Bestimmen des Startzeitpunkts CI-AN und des Beendigungszeitpunkts CI-AUS gemäß der Maschinendrehzahl Ne und der Einlassluftmenge Ga. In S207 wird der Startzeitpunkt CI-AN durch Verwenden eines zweidimensionalen Kennfelds M1 bestimmt, das in 5 gezeigt ist. In S208 wird der Beendigungszeitpunkt CI-AUS durch Verwenden eines zweidimensionalen Kennfelds M2 bestimmt, das in 5 gezeigt ist.
6 ist ein Graph, der Signale zeigt, die während eines Prozesses zum Festlegen der Erfassungszeitspanne CI erzeugt werden. In 6 erreicht die ICE 10 den TDC zu einer Zeit t1. Der COM 42 hat einen ersten Zeitgeber TM1 zum Definieren des Startzeitpunkts CI-AUS von dem TDC aus und einen zweiten Zeitgeber TM2 zum Definieren des Beendigungszeitpunkts CI-AUS von dem Startzeitpunkt CI-AN aus. Wenn die ECU 40 den TDC bei t1 erfasst, legt der COM 42 in dem ersten Zeitgeber TM1 eine Zeit bis zu dem Startzeitpunkt CI-AN fest. Der erste Zeitgeber TM1 zählt die Zeit bis zu dem Startzeitpunkt CI-AN herunter. Dann wird die Erfassungszeitspanne CI zu einer Zeit eingeschaltet, wenn ein Zählerwert des ersten Zeitgebers TM1 Null erreicht. Wenn der erste Zeitgeber TM1 einen Zählprozess beendet, legt der COM 42 die Zeit bis zu dem Beendigungszeitpunkt CI-AUS in dem zweiten Zeitgeber TM2 fest. Der zweite Zeitgeber TM2 zählt die Zeit bis zu dem Beendigungszeitpunkt CI-AUS herunter. Dann wird die Erfassungszeitspanne CI zu einer Zeit ausgeschaltet, wenn ein Zählerwert des zweiten Zeitgebers TM2 Null erreicht. Wie vorstehend beschrieben ist, hat die ECU 40 eine Einrichtung zum Messen einer Zeit zum Definieren der Erfassungszeitspanne CI auf der Basis des C-TDC.
Nachstehend wird ein Bestimmungsprozess für eine Selbstzündungsverbrennung erklärt. 7 ist ein Blockdiagramm, das Komponenten zum Durchführen eines Prozesses zum Bestimmen einer Selbstzündungsverbrennung zeigt.
Die ECU 40 hat einen A/D-Wandler 41, einen Gate-Kreis 43 und den Peak-Haltekreis 44 als Umfangskomponenten des COM 42. Der COM 42 gibt Signale, die eine Maschinenbetriebsbedingung anzeigen, wie beispielsweise Ne, Ga und THw, über den A/D-Wandler 41 oder direkt ein.
Der COM 42 gibt einen Peak-Haltewert CPPKH des erfassten Drucks CP ein. Im Speziellen wird der CP zuerst in den Gate-Kreis 43 eingegeben. Der Gate-Kreis 43 ist mit dem Peak-Haltekreis 44 verbunden. Der Gate-Kreis 43 ermöglicht ein Liefern des CP zu dem Peak-Haltekreis 44 nur, wenn der COM 42 den Gate-Kreis 43 anweist, ein Gate zu öffnen. Das Befehlssignal entspricht der Erfassungszeitspanne CI, die in 6 gezeigt ist. Der Peak-Haltekreis 44 filtert den maximalen Wert des CP heraus, der während einer Gate-Öffnungszeitspanne eingegeben wird, d. h. der Erfassungszeitspanne CI. Der Peak-Haltekreis 44 gibt das Maximum als einen Peak-Haltewert CPPKH zu dem COM 42 aus. Das heißt die ECU 40 hat eine Einrichtung zum Erfassen des Maximums des erfassten Drucks CP in der Erfassungszeitspanne CI.
Ein Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Selbstzündung wird auf der Basis eines Ergebnisses bestimmt, das durch Vergleichen des Maximums des erfassten Drucks CP in der Erfassungszeitspanne CI, d. h. des CPPKH, und eines Schwellenwerts TH1 zum Bestimmen einer Selbstzündung erhalten wird. 8 ist ein Graph, der Signale einschließlich des CPPKH in der CI zeigt. Die CI ist nach dem C-TDC definiert. Eine gestrichelte Linie zeigt eine Kurve N-SIG, in der keine Selbstzündungsverbrennung auftritt. In diesem Fall wird eine Funkenzündung nach dem C-TDC durchgeführt. In Erwiderung auf die Funkenzündung wird der CP durch eine Verbrennung erhöht, die durch die Funkenzündung eingeleitet wird. Als eine Folge wird der CPPKH auch leicht erhöht. Jedoch erreicht der CPPKH nicht den TH1. Eine durchgehende Linie zeigt eine Kurve E-SIG, in der eine Selbstzündungsverbrennung auftritt. In diesem Fall wird der CP früher und schneller als in dem Fall keiner Selbstzündungsverbrennung erhöht. Der CP wird höher als der in dem Fall keiner Selbstzündungsverbrennung. Als eine Folge erhöht sich der CPPKH auch höher als in dem Fall keiner Selbstzündungsverbrennung. Falls die Verbrennung durch eine Selbstzündung eingeleitet wird, übersteigt der CPPKH den TH1. Falls der CPPKH in der CI höher als der TH1 ist, bestimmt die ECU 40, dass eine Selbstzündungsverbrennung vorhanden ist und setzt, ein Selbstzündungsflag XCI durch Eingeben eines Werts „1”. In dieser Ausführungsform bedeutet XCI = 1 ein Vorhandensein einer Selbstzündungsverbrennung, und XCI = 0 bedeutet ein Nichtvorhandensein einer Selbstzündungsverbrennung.
Ein Druck in der Brennkammer wird bei dem C-TDC durch Komprimieren des AFM durch den Kolben erhöht. Jedoch ist die Erfassungszeitspanne CI so definiert, dass die Erfassungszeitspanne CI den C-TDC nicht umfasst. Deshalb wird ein Druck-Peak, der durch den Kompressionshub verursacht wird, nicht als ein Peak-Haltewert erfasst. Zu diesem Zweck arbeiten die in 7 gezeigten Komponenten als eine Einrichtung zum Ausschließen eines Durck-Peaks, der durch den Kompressionshub verursacht wird. Dieser Druck-Peak, der durch den Kompressionshub verursacht wird, kann beobachtet werden, wenn die ECU 40 eine Steuerung zum Unterdrücken einer Verbrennungsenergie durch Durchführen einer Steuerung eines Funkenzündungszeitpunkts, wie eine Verzögerungssteuerung, durchführt. Dieser Druck-Peak um den C-TDC herum kann dazu führen, dass die ECU 40 fehlerhaft ein Vorhandensein einer Selbstzündungsverbrennung bestimmt. Wenn deshalb eine Verbrennungsenergiesteuerung durch eine Zündzeitpunktsteuerung etc. ausgeführt wird, ist es möglich, einen Fehler zu vermeiden, bei dem die ECU 40 ein Vorhandensein einer Selbstzündungsverbrennung aufgrund eines erfassten Drucks um den C-TDC herum bestimmt, obwohl eine Selbstzündung nicht aufgetreten ist.
9 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozessablauf zum Bestimmen einer Selbstzündungsverbrennung zeigt.
In S301 wird bestimmt, ob es ein Bestimmungszeitpunkt für eine Selbstzündungsverbrennung ist oder nicht. Der Bestimmungszeitpunkt ist ein Zeitpunkt, wenn die Erfassungszeitspanne CI abgeschaltet ist. Falls bestimmt wird, dass es nicht der Bestimmungszeitpunkt ist, überspringt der Prozess die folgenden Schritte. Falls bestimmt wird, dass es der Bestimmungszeitpunkt ist, geht der Prozess weiter zu S302. In S302 wird der Peak-Haltewert CPPKH in der Erfassungszeitspanne CI eingegeben. In S303 wird bestimmt, ob CPPKH höher als TH1 ist. Falls CPPKH gleich wie oder niedriger als TH1 ist, bestimmt die ECU 40, dass eine Selbstzündungsverbrennung nicht vorhanden ist. Der Prozess geht weiter zu S304 und stellt das Flag XCI durch Eingeben eines Werts „0” bei diesem zurück. Falls CPPKH höher als TH1 ist, bestimmt die ECU 40, dass eine Selbstzündungsverbrennung vorhanden ist. Der Prozess geht weiter zu S305 und setzt das Flag XCI auf einen Wert „1”.
Wenn ein Vorhandensein einer Selbstzündungsverbrennung in dem Selbstzündungsverbrennungsbestimmungsprozess bestimmt wird, wird ein Steuerungsprozess für eine nachfolgende Selbstzündungsverbrennung durchgeführt, um wenigstens eine von einer nachfolgenden Selbstzündungsverbrennung zu unterdrücken. 10 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozessablauf zum Steuern einer Selbstzündungsverbrennung zeigt. Der Prozess legt eine optimale Kraftstoffeinspritzzeitspanne fest, um die ICE 10 in einer Hochkompressionsverhältnisbedingung und in einer Bedingung einer unterdrückten Selbstzündungsverbrennung zu betreiben. Die Kraftstoffeinspritzzeitspanne kann für jede Einspritzung festgelegt und geändert werden. In 10 legt die ECU 40 einen Startzeitpunkt einer Kraftstoffeinspritzung fest, die eine von Variabeln zum Definieren der Kraftstoffeinspritzzeitspanne ist.
In S401 wird bestimmt, ob es ein Ausführungszeitpunkt dieses Prozesses ist oder nicht. Der Ausführungszeitpunkt ist ein Zeitpunkt, wenn der durch den Kurbelwinkelsensor 27 erfasste Kurbelwinkel den C-TDC erreicht.
Falls bestimmt wird, dass es nicht der Ausführungszeitpunkt ist, überspringt der Prozess die folgenden Schritte. Falls bestimmt wird, dass es der Ausführungszeitpunkt ist, geht der Prozess weiter zu S402. In S402 gibt die ECU 40 Ne und Ga ein und berechnet einen Basiseinspritzzeitpunkt TINJBSE auf der Basis von Ne und Ga. Zu diesem Zweck speichert die ECU 40 ein Kennfeld, das eine Beziehung zwischen dem Basiseinspritzzeitpunkt TINJBSE und Eingabeparametern, d. h. Ne und Ga, zeigt. Die ECU 40 berechnet den Basiseinspritzzeitpunkt TINJBSE gemäß der Drehzahl Ne und der Einlassluftmenge Ga auf der Basis des Kennfelds. Ein Beispiel des Kennfelds zum Berechnen von TINJBSE ist als das Kennfeld M3 in 10 gezeigt.
In S403 wird bestimmt, ob das Flag XCI „1” ist oder nicht. Falls das Flag XCI „1” ist, geht der Prozess weiter zu S404. Die ECU 40 berechnet einen Änderungsbetrag DCINJA zum Ändern eines Startzeitpunkts auf einen gewissen verzögerten Punkt, der an einer Verzögerungsrichtungsseite von dem derzeitigen Zeitpunkt ist. Der Änderungsbetrag DCINJA kann auch als ein Verzögerungsbetrag bezeichnet werden. DCINJA ist eine Variable gemäß einer Maschinenbetriebsbedingung. Im Speziellen speichert die ECU 40 ein Kennfeld, das eine Beziehung zwischen DCINJA und Eingabeparametern, d. h. Ne und Ga, zeigt. Die ECU 40 berechnet DCINJA gemäß Ne und Ga auf der Basis des Kennfelds. Ein Beispiel des Kennfelds zum Berechnen von DCINJA ist als das Kennfeld M4 in 10 gezeigt.
In S405 berechnet die ECU 40 einen Einspritzzeitpunktkorrekturbetrag TDCRINJ. Der Einspritzzeitpunktkorrekturbetrag TDCRINJ ist durch folgende Formel (1), TDCRINJ(i) = TDCRINJ(i – 1) + DCINJA(i), ausgedrückt, wobei TDCRINJ(i) ein derzeitiger Wert ist, TDCRINJ(i – 1) ein letzter Wert und DCINJA(i) ein derzeitiger Wert ist. Mit anderen Worten gesagt bedeutet ist TDCRINJ ein akkumulierter Wert von DCINJA. Falls das Flag XCI „0” ist, geht der Prozess weiter zu S406. Die ECU 40 berechnet einen Änderungsbetrag DCINJS zum Ändern eines Startzeitpunkts auf einen gewissen vorverlegten Punkt, der an der Vorverlegungsseite von dem derzeitigen Zeitpunkt ist. Der Änderungsbetrag DCINJS kann auch als ein Vorverlegungsbetrag bezeichnet werden. In S407 wird der Einspritzzeitpunktkorrekturbetrag TDCRINJ berechnet. Der DCINJS kann durch Verwenden eines Verfahrens ähnlich dem Prozess in S404 berechnet werden. Der TDCRINJ kann durch Verwenden eines Verfahrens ähnlich dem Prozess in S405 berechnet werden.
In S408 werden ein oberer Überwachungswert und ein unterer Überwachungswert für den TDCRINJ festgelegt. Der obere und untere Überwachungswert verhindern, dass der TDCRINJ ein übermäßig großer Betrag oder ein übermäßig kleiner Betrag wird. In dieser Ausführungsform ist der untere Überwachungswert ein fester Wert, beispielsweise Null. Der obere Überwachungswert ist eine Variable gemäß der vorliegenden Maschinenbetriebsbedingung. Zu diesem Zweck hat die ECU 40 eine Einrichtung zum Festlegen des oberen und des unteren Überwachungswerts gemäß der Maschinenbetriebsbedingung. Im Speziellen speichert die ECU 40 ein Kennfeld, das eine Beziehung zwischen dem oberen Überwachungswert GTDCRINJMAX und Eingabeparametern, d. h. Ne und Ga, zeigt. Die ECU 40 berechnet GTDCRINJMAX gemäß Ne und Ga auf der Basis des Kennfelds. Ein Beispiel des Kennfelds zum Berechnen von GTDCRINJMAX ist als das Kennfeld M5 in 10 gezeigt.
In S409 empfängt die ECU 40 einen gelernten Korrekturwert TINJLA, der durch einen Prozess zum Berechnen des gelernten Korrekturwerts berechnet wird. Der gelernte Korrekturwert TINJLA wird zum Korrigieren des Basiseinspritzzeitpunkts TINJBSE auf einen optimalen Wert verwendet. TINJLA wird auf der Basis von TDCRINJ erneuert, der berechnet wird, wenn eine Selbstzündungsverbrennung tatsächlich erfasst wird, während der Einspritzzeitpunkt in die Vorverlegungsrichtung geändert wird.
Im Detail speichert die ECU 40 ein Kennfeld, das eine Beziehung zwischen TINJLA und Eingabeparametern, d. h. Ne und Ga, zeigt. Die ECU 40 aktualisiert das Kennfeld auf der Basis von TINJLA und Ne und Ga. Die ECU 40 kann TINJLA durch Aufrufen des Kennfelds auf der Basis von Ne und Ga empfangen. In S410 berechnet die ECU 40 einen endgültigen Einspritzzeitpunkt TINJ durch die folgende Formel (2), TINJ = TINJBSE – TDCRINJ – TINJLA.
Ein Prozess zum Berechnen eines gelernten Korrekturwerts wird erklärt. Der Einspritzzeitpunktkorrekturbetrag TDCRINJ zum Steuern einer Selbstzündungsverbrennung kann sich für jede Maschinenbetriebsbedingung unterscheiden. Mit der Zusammensetzung, die den Einspritzzeitpunktkorrekturbetrag TDCRINJ für jede Betriebsbedingung der Maschine berechnet, ist es möglich, dass eine Zeit, bis eine Selbstzündungsverbrennung beseitigt wird, lang wird. Falls die ECU 40 gestaltet ist, um TDCRINJ in Erwiderung auf eine derzeitige Betriebsbedingung zu berechnen, gibt es eine Möglichkeit, dass es lang dauert, um eine Selbstzündungsverbrennung zu beseitigen. Um TDCRINJ in einer kurzen Zeit zu erhalten, speichert die ECU 40 TINJLA, nachdem sie ihn einmal erhalten hat, und empfängt den gespeicherten TINJLA. Die ECU 40 addiert TINJLA zu TINJBSE.
11 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozessablauf zum Berechnen eines Lernkorrekturwerts zeigt. Der COM 42 in der ECU 40 führt den Prozess zu jedem Zeitpunkt aus, zu dem der Kurbelwinkel den TDC erreicht.
In S40401 wird bestimmt, ob eine Betriebsbedingung der ICE 10 stabil ist oder nicht. Die ECU 40 kann bestimmen, dass die Betriebsbedingung stabil ist, auf der Basis eines Änderungsbetrags von Ne und eines Änderungsbetrags von Ga. Im Speziellen kann die ECU 40 eine Einrichtung zum Berechnen eines Änderungsbetrags von Ne für eine vorbestimmte Zeit, beispielsweise 1500 ms, und eines Änderungsbetrags von Ga für eine vorbestimmte Zeit, beispielsweise 1500 ms, und eine Einrichtung zum Bestimmen haben, dass die Betriebsbedingung in einem Fall stabil ist, wenn beide Änderungsbeträge gleich wie oder niedriger als jeweilige vorbestimmte Schwellenwerte sind.
Wenn eine Maschinenbetriebsbedingung stabil ist, geht der Prozess weiter zu S40402 und bestimmt, ob das Flag XCI 0 ist oder nicht. Wenn das Flag XCI 0 ist, geht der Prozess weiter zu S40403 und speichert den endgültigen Einspritzzeitpunkt TINJ als einen vorverlegten Einspritzzeitpunkt TADVINJ.
In dem vorstehend genannten Prozess zum Steuern einer Selbstzündungsverbrennung, falls eine Selbstzündungsverbrennung auftritt, während der Einspritzstartzeitpunkt allmählich in die Vorverlegungsrichtung geändert wird, zweigt der Prozess von S40402 zu S40404 ab. In S40404 wird bestimmt, ob ein derzeitiger Wert des vorverlegten Einspritzzeitpunkts TADVINJ an der Verzögerungsrichtungsseite von einem derzeitigen Wert eines Startwerts TINJSTR ist, der durch die Summe aus dem Basiseinspritzzeitpunkt TINJBSE und dem gelernten Korrekturwert TINJLA erhalten wird. Diese Bestimmung kann mit TADVINJ > TINJSTR ausgedrückt werden. Der vorverlegte Einspritzzeitpunkt TADVINJ zeigt den am weitest vorverlegten Wert des Einspritzzeitpunkts während keine Selbstzündungsverbrennung erfasst wird. Es kann angenommen werden, dass der vorverlegte Einspritzzeitpunkt TADVINJ einen Korrekturbetrag ATINJ zeigt, der keine Selbstzündungsverbrennung erzeugt. Der Korrekturbetrag ATINJ kann mit ATINJ = TADVINJ – TINJBSE ausgedrückt werden. Andererseits ist der Startwert TINJSTR ein Einspritzzeitpunkt, der auf der Basis des gelernten Korrekturwerts TINJLA, der vor dieser Zeit erneuert worden ist, und des Basiseinspritzzeitpunkts TINJBSE erhalten wird. Deshalb ist die Bestimmung in S40404 eine Bestimmung, ob der derzeitige Wert des Korrekturbetrags ATINJ ein Wert ist, der den Einspritzzeitpunkt in der Vorverlegungsseite mehr als der gelernte Korrekturwert TINJLA korrigiert, der vor dieser Zeit erneuert worden ist. Mit anderen Worten gesagt sieht S40404 eine Einrichtung zum Bestimmen vor, ob ein Vorverlegungsbetrag durch den Korrekturbetrag ATINJ größer als der durch den gelernten Korrekturwert TINJA ist.
Falls der vorverlegte Einspritzzeitpunkt TADVINJ an der Verzögerungsrichtungsseite von dem Startwert TINJSTR ist, geht der Prozess weiter zu S40405 und berechnet den gelernten Korrekturwert TINJLA durch folgende Formel (3), TINJLA(i) = TINJBSE(i) – TADVINJ(i) + 2DCINJS(i). Das heißt die ECU 40 legt den gelernten Korrekturwert TINJLA so fest, dass der Startwert TINJSTR an der Verzögerungsrichtungsseite von dem Einspritzstartzeitpunkt bei der ersten Selbstzündungsverbrennung um einen Betrag ist, der dem Doppelten des Änderungsbetrags DCINJS entspricht.
Um die Hauptaufgabe zu erreichen kann die ECU 40 einen Erneuerungsprozess des gelernten Korrekturwerts TINJLA nur in der Verzögerungsrichtungsseite durchführen. Jedoch gibt es eine Möglichkeit, dass der Einspritzzeitpunkt zu der Verzögerungsrichtungsseite von einem optimalen Wert festgelegt wird, aufgrund von Versatzkomponenten wie einem Unterschied zwischen Kraftstoffeinspritzkomponenten und einem Altern der Kraftstoffeinspritzkomponenten. Um dieses Problem anzugehen, hat die ECU 40 eine Einrichtung zum Ermöglichen einer Erneuerung des gelernten Korrekturwerts TINJLA zu der Vorverlegungsseite, wenn eine ausreichende Zeit seit der letzten Erneuerung verstrichen ist.
Das heißt wenn in S40404 eine negative Entscheidung gemacht wird, geht der Prozess weiter zu S40406 und liefert Eingaben zu einem Erneuerungszeitgeber RETIME. Ein Wert des Erneuerungszeitgebers RETIME zeigt eine verstrichene Zeit seit einer Erneuerung des gelernten Korrekturwerts TINJLA durch diesen Prozess. Der Erneuerungszeitgeber RETIME kann durch einen Hochzählzeitgeber vorgesehen sein, der in dem COM 42 eingebettet ist.
In S40407 bestimmt die ECU 40, ob der Erneuerungszeitgeber RETIME gleich zu oder größer als ein Schwellenwert THR ist, der eine vorbestimmte Zeit ist. Falls RETIME gleich wie oder mehr als THR ist, geht der Prozess weiter zu S40405 und berechnet den gelernten Korrekturwert TINJLA. Der Schwellenwert THR kann ein Wert sein, der beispielsweise zu mehreren Monaten korrespondiert. Als eine Folge führt die ECU 40 den Erneuerungsprozess des gelernten Korrekturwerts TINJLA jedes Mal dann durch, wenn eine vorbestimmte Zeit seit der letzten Erneuerung verstrichen ist.
In S40408 wird ein gespeicherter Wert des gelernten Korrekturwerts TINJLA, der durch die derzeitigen Werte von Ne und Ga identifiziert wird, durch den Wert erneuert, der in S40405 berechnet wird. Ein Beispiel des Kennfelds, das eine Beziehung zwischen dem gelernten Korrekturwert TINJLA und Parametern, wie beispielsweise Ne und Ga, zeigt, ist als das Kennfeld M6 in 11 gezeigt. In S40409 stellt die ECU 40 den Erneuerungszeitgeber RETIME auf 0 zurück und stellt auch den vorverlegten Einspritzzeitpunkt TADVINJ auf den Anfangswert TADV(0) zurück.
12 ist ein Graph, der Signale einschließlich Einspritzstartzeitpunkten und einen Zylinderdruck zeigt. Wie in der unteren Wellenform in 12 gezeigt ist, schwingt der erfasste Druck CP wiederholt hin und her, um zwei Peaks PEA und PEB in einem Zyklus zu haben. Der Peak PEA an der Vorverlegungsseite in einem Zyklus wird durch eine Kompression in einem Zylinder erzeugt. Der Peak PEB an der Verzögerungsseite in einem Zyklus wird durch Verbrennung des AFM erzeugt.
Der zweite Peak PEB des erfassten Drucks CP wird größer als der Schwellenwert TH1 zum Bestimmen einer Selbstzündungsverbrennung zu einem Zeitpunkt t1. Dann bestimmt die ECU 40 ein Vorhandensein einer Selbstzündungsverbrennung und setzt das Flag XCI auf 1. Zu der Zeit t1 ist der endgültige Einspritzzeitpunkt TINJ gleich zu dem Startwert TINJSTR. Der Startwert TINJSTR wird durch Korrigieren des Basiseinspritzzeitpunkts TINJBSE mit dem gelernten Korrekturwert TINJLA erhalten. Die ECU 40 berechnet den Änderungsbetrag DCINJA in jedem TDC und ändert allmählich den Einspritzstartzeitpunkt TINJ Schritt für Schritt durch den berechneten Änderungsbetrag DCINJA in der Verzögerungsrichtung (+). Dadurch wird der zweite Peak PEB des erfassten Drucks CP allmählich verringert.
Der zweite Peak PEB wird niedriger als der Schwellenwert TH1 zu einer Zeit t2. Dann bestimmt die ECU 40 das Nichtvorhandensein einer Selbstzündungsverbrennung und stellt das Flag XCI zurück. Anschließend berechnet die ECU 40 den Änderungsbetrag DCINJS in jedem TDC und ändert allmählich den Einspritzstartzeitpunkt TINJ Schritt für Schritt durch den berechneten Änderungsbetrag DCINJS in der Vorverlegungsrichtung (–).
Während eines Vorverlegungsbetriebs wird der vorverlegte Einspritzzeitpunkt TADVINJ in der Vorverlegungsrichtung (–) geändert, wenn der endgültige Einspritzzeitpunkt TINJ in die Vorverlegungsrichtung (–) geändert wird. Der zweite Peak PEB des erfassten Drucks CP wird wieder allmählich erhöht. Dann wird der zweite Peak PEB zu einer Zeit t3 höher als der Schwellenwert TH1. Die ECU 40 bestimmt ein Vorhandensein einer Selbstzündungsverbrennung und setzt das Flag XCI wieder. Die ECU 40 beginnt eine Berechnung des Änderungsbetrags DCINJA von neuem und ändert von neuem den Einspritzstartzeitpunkt TINJ durch den berechneten Änderungsbetrag DCINJA in der Verzögerungsrichtung (+). Bei dem ersten TDC nach der Zeit t3 wird der gelernte Korrekturwert TINJLA durch einen Wert erneuert, der durch den Ausdruck (3) ausgedrückt ist, da der vorverlegte Einspritzzeitpunkt TADVINJ an der verzögerten Seite von dem Startwert TINJSTR ist. Die Zeichnung zeigt eine Sprungänderung des gelernten Korrekturwerts TINJLA in der Verzögerungsrichtung (+).
Gemäß der Ausführungsform werden die folgenden Vorteile erhalten.
Es ist möglich, einen Verbrennungsdruck zu verringern und eine nachfolgende Selbstzündungsverbrennung zu unterdrücken, da die ECU 40 gestaltet ist, um den Einspritzzeitpunkt in der Verzögerungsrichtung von dem maximalen Betriebswirkungsgradpunkt des Einspritzzeitpunkts in dem Einlasshub zu ändern. Die nachfolgende Selbstzündungsverbrennung kann eine oder eine Vielzahl von nachfolgenden Selbstzündungsverbrennungen sein, die nach der ersten Selbstzündungsverbrennung auftreten könnten. Die ECU zeigt ein relativ gutes Ansprechverhalten in Erwiderung auf eine Änderung des Einspritzzeitpunkts. Deshalb kann eine Verzögerungszeit von einer Bestimmung eines Vorhandenseins einer Selbstzündungsverbrennung zu einer tatsächlichen Unterdrückung der nachfolgenden Selbstzündungsverbrennung so weit wie möglich verkürzt werden. Deshalb kann eine nachfolgende Selbstzündungsverbrennung umgehend in Erwiderung auf eine Erzeugung einer ersten Selbstzündungsverbrennung unterdrückt werden.
Falls eine Selbstzündungsverbrennung auftritt, erhöht sich eine Verbrennungsenergie, wenn sich eine Verbrennung wiederholt, selbst in einem Fall, in dem ein Steuerungsbetrag nicht geändert wird, um ein tatsächliches Kompressionsverhältnis zu erhöhen. Beispielsweise erhöht sich eine Verbrennungsenergie, wenn sich eine Selbstzündungsverbrennung wiederholt, selbst in einem Fall, in dem der Schließzeitpunkt des Einlassventils 17 oder der Zündzeitpunkt nicht in die Vorverlegungsrichtung geändert ist. Es ist notwendig, eine nachfolgende Selbstzündungsverbrennung so früh wie möglich zu beseitigen. Eine übermäßige Last auf die ICE 10 kann in einer günstigen Weise durch Durchführen einer Unterdrückungssteuerung einer Selbstzündungsverbrennung durch Ändern des Einspritzzeitpunkts verringert werden.
Ein erfasster Druck CP kann Peaks umfassen, die durch andere Gründe, wie Kompression in dem Kompressionshub, verursacht werden, und kann eine falsche Bestimmung in dem Selbstzündungsverbrennungserfassungsprozess verursachen. Jedoch ist es möglich, eine Bestimmungsgenauigkeit einer Selbstzündungsverbrennung zu verbessern, da die ECU 40 ein Bestimmungsfenster festlegt, d. h. die Erfassungszeitspanne CI, um die Peaks zu beseitigen, die nicht durch eine Selbstzündungsverbrennung verursacht werden. Die Erfassungszeitspanne CI ist in einem Bereich nach dem C-TDC und nahe dem C-TDC festgelegt. Des Weiteren ist die Erfassungszeitspanne CI geringfügig von dem C-TDC entfernt, um eine Druckkomponente auszublenden, die nicht durch Selbstzündungsverbrennung verursacht wird.
Die ECU 40 hat eine Einrichtung zum Verzögern des Einspritzzeitpunkts Schritt für Schritt um den Änderungsbetrag DCINJA. Die Verzögerungseinrichtung beginnt ein Verzögern, nachdem ein Vorhandensein einer Selbstzündungsverbrennung bestimmt worden ist, und wiederholt ein Verzögern, bis eine Selbstzündungsverbrennung unterdrückt ist. Die ECU 40 hat des Weiteren eine Einrichtung zum Vorverlegen des Einspritzzeitpunkts Schritt für Schritt um den Änderungsbetrag DCINJS. Die Vorverlegungseinrichtung beginnt ein Vorverlegen, nachdem eine Selbstzündungsverbrennung durch die Verzögerungseinrichtung unterdrückt worden ist, und wiederholt ein Vorverlegen bis ein Vorhandensein einer Selbstzündungsverbrennung wieder bestimmt wird. Die Verzögerungseinrichtung und die Vorverlegungseinrichtung sehen eine Einrichtung zum Einstellen des Einspritzzeitpunkts auf den am weitest vorverlegten Einspritzzeitpunkt vor, wo eine Selbstzündungsverbrennung verschwindet. Die Einstelleinrichtung stellt den Einspritzzeitpunkt automatisch ein, selbst falls eine Betriebsbedingung der ICE 10 geändert wird. Deshalb ist es möglich, das tatsächliche Kompressionsverhältnis zu erhöhen, während verhindert wird, dass eine Selbstzündungsverbrennung wiederholt auftritt.
Die ECU 40 hat eine Einrichtung zum Berechnen des endgültigen Einspritzzeitpunkts TINJ durch Korrigieren des Basiseinspritzzeitpunkts TINJBSE auf der Basis des gelernten Korrekturwerts TINJLA. Deshalb kann selbst in einem Fall, in dem eine Selbstzündungsverbrennung durch eine Einspritzzeitpunktsteuerung durch Verwenden des Basiseinspritzzeitpunkts TINJBSE alleine auftritt, der endgültige Einspritzzeitpunkt TINJ schnell zu dem Einspritzzeitpunkt geändert werden, bei dem keine Selbstzündungsverbrennung auftritt. Als eine Folge ist es möglich, zu vermeiden, dass eine Reihe von Selbstzündungsverbrennungen für eine lange Zeit andauert, und eine Selbstzündungsverbrennung umgehend zu unterdrücken.
Die ECU 40 hat eine Einrichtung zum Speichern des vorverlegten Einspritzzeitpunkts TADVINJ, der der Einspritzzeitpunkt ist, wenn eine Selbstzündungsverbrennung durch Vorverlegen des Einspritzzeitpunkts durch die Vorverlegungseinrichtung auftritt. Die ECU 40 hat des Weiteren eine Einrichtung zum Erneuern des gelernten Korrekturwerts TINJLA auf der Basis eines Werts, der durch die Formel (3) erhalten wird, wenn der vorverlegte Einspritzzeitpunkt TADVINJ in der Verzögerungsseite von dem Startwert TINJSTR ist. Es ist möglich, den gelernten Korrekturwert TINJLA auf der Basis eines Korrekturbetrags zu erneuern, unmittelbar bevor eine Selbstzündungsverbrennung tatsächlich auftritt. Der gelernte Korrekturwert TINJLA kann den am weitest vorverlegten Korrekturbetrag widerspiegeln, der eine Selbstzündungsverbrennung unterdrücken kann. Deshalb ist es bevorzugt, den Einspritzzeitpunkt auf einen Zeitpunkt (sprunghaft) zu ändern, zu dem keine Selbstzündung auftritt.
Die ECU 40 hat eine Einrichtung zum Ermöglichen, dass die Erneuerungseinrichtung den gelernten Korrekturwert TINJLA erneuert, der den Einspritzzeitpunkt in der Vorverlegungsrichtung korrigiert, wenn eine zusätzliche Bedingung erfüllt ist. Die zusätzliche Bedingung ist, dass eine vorbestimmte Zeit seit der letzten Erneuerung verstrichen ist. Es ist möglich, eine Vorverlegungsänderung des Einspritzzeitpunkts vorsichtig durchzuführen. Deshalb ist es möglich, ein Unterdrücken einer Selbstzündungsverbrennung und eine Verbesserung des Betriebswirkungsgrads der ICE 10 mit ausreichender Balance durchzuführen.
Weitere Ausführungsform
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebene Ausführungsform beschränkt und kann in verschiedenen Formen modifiziert werden. Beispielsweise kann die vorliegende Erfindung in den folgenden Modifikationen durchgeführt werden.
Die vorstehend beschriebene Ausführungsform kann dadurch modifiziert werden, indem der Verzögerungsbetrag DCINJA gemäß einem Einspritzzeitpunkt zu jeder Zeit variabel gemacht wird. Beispielsweise kann der Verzögerungsbetrag DCINJA gemäß dem endgültigen Einspritzzeitpunkt TINJ der letzten Zeit oder dem Basiseinspritzzeitpunkt TINJBSE der derzeitigen Zeit variiert werden. Da der Abnahmebetrag des Betriebswirkungsgrads in Bezug auf den Verzögerungsbetrag DCINJA für den Einspritzzeitpunkt sich gemäß dem Einspritzzeitpunkt von jeder Zeit unterscheiden kann, wie in 3 gezeigt ist, ist es in der modifizierten Ausführungsform möglich, Selbstzündungen zu unterdrücken, während das Drehmoment Schritt für Schritt verringert wird.
In der vorstehend genannten Ausführungsform ist die ECU 40 gestaltet, um eine Selbstzündungsverbrennung durch Ändern des Einspritzzeitpunkts in der Verzögerungsrichtung von dem maximalen Betriebswirkungsgradpunkt CA2 des Einspritzzeitpunkts in dem Einlasshub zu ändern. Alternativ kann die ECU 40 gestaltet sein, um eine Selbstzündungsverbrennung durch Ändern des Einspritzzeitpunkts in der Vorverlegungsrichtung von dem maximalen Betriebswirkungsgradpunkt CA2 zu unterdrücken. Diese Modifikation ist immer noch wirksam, um eine Selbstzündungsverbrennung zu unterdrücken, da die ICE 10 ein Ausgabedrehmoment verringert und einen Verbrennungsdruck unterdrückt, wenn der Einspritzzeitpunkt in der Vorverlegungsrichtung von dem maximalen Betriebswirkungsgradpunkt CA2 geändert wird, wie in 3 gezeigt ist.
Alternativ kann die ECU 40 gestaltet sein, um die Erfassungszeitspanne CI gemäß einem zeitlichen Verlauf zu ändern, bei dem ein Peak PE des erfassten Drucks CP auftritt. Im Detail kann die ECU 40 eine Einrichtung zum Erfassen eines Auftrittszeitpunkts des Peaks PE des erfassten Drucks CP haben, der in der Verzögerungsrichtungsseite von dem C-TDC auftritt, und eine Einrichtung zum Speichern und Lernen einer Zeitspanne einschließlich des erfassten Auftrittszeitpunkts als die Erfassungszeitspanne CI gemäß den Eingabeparametern, beispielsweise Ne und Ga. Dieser Peak PE korrespondiert zu den. Peaks PE2 bis PE7 in 2. Die ECU 40 hat des Weiteren eine Einrichtung zum Festlegen der Erfassungszeitspanne CI auf der Basis des gelernten Werts.
Alternativ kann die ECU 40 gestaltet sein, um DCINJA gemäß einer Beziehung zwischen dem derzeitigen Wert CP(i) und dem letzten Wert CP(i – 1) des erfassten Drucks CP zu ändern, wenn ein Vorhandensein einer Selbstzündungsverbrennung bestimmt ist. Im Detail kann die ECU 40 eine Einrichtung zum Berechnen eines Druckerhöhungsbetrags DCP (DCP = CP(i) – CP(i – 1)), der ein Unterschied zwischen CP(i) und CP(i – 1) ist, und eine Einrichtung zum starken Erhöhen von DCINJA haben, wenn der DCP groß wird. Der modulierte DCP gestattet, dass die ECU 40 den Einspritzzeitpunkt stark ändert. Deshalb ist es möglich, eine Selbstzündungsverbrennung so umgehend wie möglich zu unterdrücken.
In der vorstehend genannten Ausführungsform ist die ECU 40 gestaltet, um eine Selbstzündungsverbrennung durch Vergleichen des erfassten Drucks CP und des Schwellenwerts TH1 zu bestimmen, jedoch kann die ECU 40 die anderen Bestimmungsverfahren für eine Selbstzündung durchführen. Beispielsweise ist eines der anderen Verfahren ein Verfahren, das einen Ionenstrom verwendet, der zwischen den Elektroden der Zündkerze 22 fließt, wenn eine Verbrennung in der Brennkammer 24 fortschreitet. Die ECU 40 kann einen Ionenstromerfassungskreis und eine Einrichtung zum Bestimmen einer Selbstzündungsverbrennung auf der Basis einer Größe des Ionenstroms haben. Je höher der Zylinderdruck wird, desto stärker fließt der Ionenstrom, da sich der Ionenstrom erhöht, wenn ein Verbrennungsfeuer anwächst.
Alternativ kann die ECU 40 eine Einrichtung zum Vergleichen eines neuen erfassten Drucks CP(i) und eines alten erfassten Drucks-CP(i – 1) haben. Die ECU 40 bestimmt ein Vorhandensein einer Selbstzündungsverbrennung, wenn ein Erhöhungsbetrag DCP des neuen erfassten Drucks CP(i) von dem alten erfassten Druck CP(i – 1) gleich wie oder größer als ein vorbestimmter Wert ist. Der neue erfasste Druck CP(i) kann zu dem erfassten Druck korrespondieren, der einen Verbrennungsdruck in der derzeitigen Verbrennung repräsentiert. Der alte erfasste Druck CP(i – 1) kann zu dem erfassten Druck korrespondieren, der einen Verbrennungsdruck in der letzten Verbrennung repräsentiert. In diesem Fall ist es möglich, eine Selbstzündungsverbrennung durch Erfassen einer Erhöhung eines Verbrennungsdrucks zwischen einer ersten und einer nachfolgenden einer Reihe von Selbstzündungsverbrennungen zu bestimmen.
Alternativ kann die ECU 40 eine Einrichtung zum Bestimmen eines Vorhandenseins einer Selbstzündungsverbrennung auf der Basis eines Auftrittszeitpunkts eines Peaks PE des erfassten Drucks CP haben. Im Detail bestimmt die ECU 40 ein Vorhandensein einer Selbstzündungsverbrennung, wenn der Peak PE, der an der Verzögerungsrichtungsseite von dem C-TDC auftritt, früher als ein vorbestimmter Zeitpunkt erfasst wird, der auf der Basis eines Zündzeitpunkts durch eine Funkenzündung definiert ist. Der Peak PE kann zu den Peaks PE2 bis PE7 in 2 korrespondieren. Alternativ bestimmt die ECU 40 ein Vorhandensein einer Selbstzündungsverbrennung, wenn ein Auftrittszeitpunkt des Peaks PE der derzeitigen Verbrennung früher als der in der letzten Verbrennung ist.
In der vorstehenden Ausführungsform ist, wie in 2 gezeigt ist, der geplante Zündzeitpunkt in einem Bereich nach dem C-TDC festgelegt, d. h. an einer Verzögerungsrichtung von dem C-TDC. Jedoch ist der geplante Zündzeitpunkt nicht darauf begrenzt, wie in 2 beschrieben ist. Der geplante Zündzeitpunkt kann vor dem C-TDC festgelegt sein. Der geplante Zündzeitpunkt soll eingestellt sein, um eine Selbstzündungsverbrennung zu unterdrücken, wenn die ICE 10 unter einer Bedingung betrieben wird, wo eine Selbstzündungsverbrennung vor der geplanten Zündung auftreten kann, die durch einen Funken an der Zündkerze 22 bewirkt wird. Gemäß diesem Aufbau ist es durch Ändern des Einspritzzeitpunkts immer noch möglich, eine Selbstzündungsverbrennung zu unterdrücken und ein übermäßiges Maschinendrehmoment zu unterdrücken.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform, um eine Selbstzündungsverbrennung zu unterdrücken, berechnet die ECU 40 einen Zeitpunkt zum Starten einer Einspritzung und steuert das Einspritzventil 25, um eine Einspritzung bei dem berechneten Zeitpunkt zu starten.
Alternativ ist es möglich, einen Aufbau zu verwenden, in dem die ECU 40 einen Zeitpunkt zum Beenden einer Einspritzung berechnet, um eine Selbstzündungsverbrennung zu unterdrücken, und das Einspritzventil 25 steuert, um eine Einspritzung zu dem berechneten Zeitpunkt zu beenden.
Eine Brennkraftmaschine (ICE) 10 ist von einer Direkteinspritzbauart und hat eine Zündkerze (22) zum Zünden eines Luft-Kraftstoffgemischs aus Luft und Kraftstoff, der durch ein Einspritzventil (25) direkt in den Zylinder eingespritzt wird. Eine ECU 40 bestimmt ein Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Selbstzündungsverbrennung, die durch eine Kompression in dem Zylinder verursacht wird, und ändert einen Einspritzzeitpunkt des Einspritzventils (25), um eine nachfolgende Selbstzündungsverbrennung zu unterdrücken, wenn ein Vorhandensein einer Selbstzündungsverbrennung bestimmt wird. Die ECU 40 führt eine Einspritzung während eines Einlasshubs der ICE 10 durch. Falls ein Vorhandensein einer Selbstzündungsverbrennung bestimmt wird, ändert die ECU 40 den Einspritzzeitpunkt in eine Verzögerungsrichtung von dem maximalen Wirkungsgradpunkt in dem Einlasshub.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 2003-206796 A1 [0002, 0003]

Claims

Gerät zum Steuern einer Brennkraftmaschine, das ein Zündbauteil (22) verwendet, um ein Gemisch aus Luft und Kraftstoff zu zünden, der durch ein Einspritzbauteil (25) direkt in einen Zylinder eingespritzt wird, wobei das Gerät Folgendes aufweist: eine Bestimmungseinrichtung (40, 42, S3) zum Bestimmen eines Vorhandenseins einer Selbstzündungsverbrennung, die durch Kompression in dem Zylinder erzeugt wird; und eine Steuerungseinrichtung (40, 42, S4) zum Steuern eines Einspritzzeitpunkts des Einspritzbauteils, um eine nachfolgende Selbstzündungsverbrennung zu unterdrücken, wenn die Selbstzündungsverbrennungsbestimmungseinrichtung ein Vorhandensein einer Selbstzündungsverbrennung bestimmt.
Gerät zum Steuern einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, wobei die Steuerungseinrichtung (40, 42, S4) eine Einspritzung in einem Einlasshub der Brennkraftmaschine durchführt und den Einspritzzeitpunkt in einer Verzögerungsrichtung in Bezug auf einen maximalen Wirkungsgradpunkt (CA2) in dem Einlasshub ändert, wenn ein Vorhandensein einer Selbstzündungsverbrennung durch die Bestimmungseinrichtung (40, 42, S3) bestimmt ist.
Gerät zum Steuern einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Bestimmungseinrichtung (40, 42, S3) das Vorhandensein einer Selbstzündungsverbrennung auf der Basis eines Zylinderdrucks (PRC, CP) bestimmt, wenn der Zylinderdruck nach einem oberen Totpunkt eines Kompressionshubs der Brennkraftmaschine fast konstant ist oder zu einer Erhöhungsphase wechselt.
Gerät zum Steuern einer Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Steuerungseinrichtung (40, 42, S4) Folgendes hat: eine Korrektureinrichtung (S401–S410) zum Korrigieren eines Basiseinspritzzeitpunkts, der auf der Basis einer Betriebsbedingung der Brennkraftmaschine berechnet wird, in Erwiderung auf ein Ergebnis einer Selbstzündungsverbrennungsbestimmung durch die Bestimmungseinrichtung (40, 42, S3); und eine Lerneinrichtung (S40401–S40409) zum Lernen eines Korrekturbetrags.
Gerät zum Steuern einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 4, wobei die Korrektureinrichtung (S401–S410) eine Vorverlegungskorrektureinrichtung (S404, S405) zum Ändern eines Einspritzzeitpunkts in einer Vorverlegungsrichtung Schritt für Schritt um einen vorbestimmten Betrag hat, wenn ein Nichtvorhandensein einer Selbstzündungsverbrennung durch die Bestimmungseinrichtung (40, 42, S3) bestimmt ist, und die Lerneinrichtung (S40401–S40409) eine Erneuerungseinrichtung (S40405, S40408) zum Erneuern eines gelernten Korrekturwerts (TINJLA) auf der Basis des Korrekturbetrags zu einer Zeit (S40402: JA) hat, wenn das Vorhandensein einer Selbstzündungsverbrennung in Erwiderung auf die Vorverlegungsänderung des Einspritzzeitpunkts bestimmt ist.
Gerät zum Steuern einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 4 oder 5, wobei in einem Fall (S40404: NEIN), in dem der Korrekturbetrag den Einspritzzeitpunkt in einer Vorverlegungsrichtung mehr als der gelernte Korrekturwert (TINJLA), der vor der derzeitigen Zeit erneuert worden ist, korrigieren kann, die Erneuerungseinrichtung (S40405, S40408) den gelernten Korrekturwert (TINJLA) erneuert, wenn (S40407: JA) eine vorbestimmte Zeit (THR) seit der letzten Erneuerung des gelernten Korrekturwerts (TINJLA) verstrichen ist, wobei der gelernte Korrekturwert (TINJLA) auf der Basis eines Korrekturwerts (TADVINJ) zu der Zeit erneuert wird, wenn die vorbestimmte Zeit (THR) seit der letzten Erneuerung des gelernten Korrekturwerts (TINJLA) verstrichen ist.