DE102011081028A1

DE102011081028A1 - Steuervorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine

Info

Publication number: DE102011081028A1
Application number: DE102011081028A
Authority: DE
Inventors: Tomohiro Kanaya; Daiji Isobe
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2010-08-23
Filing date: 2011-08-16
Publication date: 2012-02-23
Also published as: JP2012041902A

Abstract

Eine Zylindertemperatur wird basierend auf einem Ionenstromsignal, das von einer Ionenstromabtastschaltung (22) während einer vorbestimmten Zylindertemperatur-Abschätzperiode ausgegeben wird, abgeschätzt. Anschließend wird bestimmt, ob eine Selbstzündung und Verbrennung eines Luft-Kraftstoff-Gemisches in dessen Initialstufe auftritt, basierend auf einem Ergebnis einer Bestimmung, ob die abgeschätzte Zylindertemperatur höher als ein vorbestimmter Bestimmungswert ist. Wenn bestimmt wird, dass die Selbstzündung und Verbrennung in dessen Initialstufe auftritt, wird eine Selbstzündungs- und Verbrennungs-Begrenzungssteueroperation ausgeführt, um die Selbstzündung und Verbrennung zu begrenzen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine.
Einige funkengezündete Verbrennungskraftmaschinen sind ausgebildet, um ein hohes Kompressionsverhältnis zu erreichen, um beispielsweise einen Kraftstoffverbrauch zu verbessern. Jedoch kann in einer solchen Maschine eine Selbstzündung und Verbrennung eines Luft-Kraftstoffgemisches möglicherweise in einem Zylinder der Maschine auftreten. Bei der Selbstzündung und Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemisches wird das Luft-Kraftstoff-Gemisch spontan zu einem früheren Zeitpunkt gezündet und verbrannt, der früher als der bestimmte Zündzeitpunkt des Luft-Kraftstoff-Gemisches mit einer durch eine Zündkerze erzeugten Funken ist. Die Japanische ungeprüfte Patentoffenlegungsschrift Nr. 2008-8235A lehrt eine Technologie des Begrenzens der Selbstzündung und Verbrennung. Gemäß dieser Technologie wird bestimmt, ob die Selbstzündung und Verbrennung auftritt, basierend auf einem Ergebnis einer Bestimmung, ob ein Maximalwert (Spitzenwert) eines Zylinderdrucks größer als ein vorbestimmter Wert (ein maximaler Zylinderdruck zum Zeitpunkt eines Auftretens einer Zündung und Verbrennung) ist. Wenn dabei bestimmt wird, dass die Selbstzündung und Verbrennung auftritt, wird ein Kraftstoff-Einspritzvorgang unterbunden, um die Selbstzündung und Verbrennung zu begrenzen.
In der Verbrennungskraftmaschine, die das hohe Kompressionsverhältnis erreicht, kann die Selbstzündung und Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemisches auftreten, wenn die Zylindertemperatur (d. h. die Temperatur in einer Verbrennungskammer des Zylinders) auf einen spontan zündbaren Temperaturbereich (ebenso als Selbstzündungs-Temperaturbereich bezeichnet) erhöht wird, bevor der bestimmte Zündzeitpunkt des Luft-Kraftstoff-Gemisches mit der durch die Zündkerze erzeugten Funken vorliegt. Weiterhin gilt gemäß Ergebnissen von Experimenten, die durch die Erfinder der vorliegenden Anmeldung durchgeführt wurden, dass die Verbrennungstemperatur der Selbstzündung und Verbrennung höher als die Verbrennungstemperatur der normalen Verbrennung (d. h. der durch die Zündung mit der Zündkerze initiierten Verbrennung) ist, und dadurch die Zylindertemperatur weiterhin nach dem Auftreten der Selbstzündung und Verbrennung ansteigt. Daher gilt, wie in 2 gezeigt ist, dass wenn die Initial-Selbstzündung und Verbrennung auftritt, die anschließende Selbstzündung und Verbrennung, die die größere Verbrennungsenergie produziert, nach der Initial-Selbstzündung und Verbrennung auftritt, um einen weiteren Anstieg der Verbrennungstemperatur im Vergleich mit der der vorhergehenden Verbrennung zu verursachen, was zu einem Anstieg der Zylindertemperatur und einen Anstieg der Selbstzündung und Verbrennung mit der größeren Verbrennungsenergie führt. Wenn die Selbstzündung und Verbrennung eines großen Ausmaßes (Selbstzündung und Verbrennung mit einer relativ großen Verbrennungsenergie) nach Fortschreiten des Ansteigens der Selbstzündung und Verbrennung auftritt, wird der Maschine eine übermäßig große Last auferlegt, um eine Fehlfunktion der Maschine zu verursachen. Daher gilt, dass wenn die Selbstzündung und Verbrennung auftritt, eine solche Selbstzündung und Verbrennung so früh wie möglich erfasst werden sollte, um einen weiteren Fortschritt der Selbstzündung und Verbrennung zu begrenzen.
Jedoch gilt gemäß der Technologie der Japanischen ungeprüften Patentoffenlegungsschrift Nr. 2008-8235A , dass der Anstieg der Zylindertemperatur, welche die Selbstzündung und Verbrennung verursacht, nicht berücksichtigt wird. Dabei wird bestimmt, ob die Selbstzündung und Verbrennung vorliegt, basierend nur auf dem Ergebnis, ob der Maximalwert des Zylinderdrucks größer als der vorbestimmte Wert (der maximale Zylinderdruck zum Zeitpunkt des Auftretens der Zündung und Verbrennung) ist. Daher ist es nicht möglich, genau zu bestimmen, ob die Selbstzündung und Verbrennung auftritt, so dass die Selbstzündung und Verbrennung nicht in dem frühen Stadium erfasst werden kann.
Die vorliegende Erfindung begegnet den vorstehenden Nachteilen. Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Steuervorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine bereitzustellen, die eine Selbstzündung und Verbrennung in dessen frühen Stadium nach Auftreten davon erfassen kann, um die Selbstzündung und Verbrennung in dem frühen Stadium zu begrenzen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Steuervorrichtung für eine funkengezündete Verbrennungskraftmaschine bereitgestellt, die eingerichtet ist, um ein Luft-Kraftstoff-Gemisch in entsprechend einem einer Vielzahl von Zylindern mit einem durch eine zugehörige Zündkerze erzeugten Funken zu zünden und Verbrennen. Die Steuervorrichtung umfasst eine Zylindertemperaturerfassungseinrichtung, eine Selbstzündungs- und Verbrennungs-Bestimmungseinrichtung und eine Selbstzündungs- und Verbrennungs-Begrenzungseinrichtung. Die Zylindertemperaturerfassungseinrichtung dient zum Abtasten oder Abschätzen einer Zylindertemperatur von mindestens einem der Vielzahl von Zylindern. Die Selbstzündungs- und Verbrennungs-Bestimmungseinrichtung dient zum Bestimmen, ob eine Selbstzündung und Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemisches auftritt, was ein Prozess eines spontanen Zündens und Verbrennens des Luft-Kraftstoff-Gemisches ist, basierend auf der Zylindertemperatur, die durch die Zylindertemperaturerfassungseinrichtung abgetastet oder abgeschätzt wird. Die Selbstzündungs- und Verbrennungs-Begrenzungseinrichtung dient zum Ausführen einer Selbstzündungs- und Verbrennungs-Begrenzungssteueroperation der funkengezündeten Verbrennungskraftmaschine, um die Selbstzündung und Verbrennung zu begrenzen, wenn die Selbstzündungs- und Verbrennungs-Bestimmungseinrichtung bestimmt, dass die Selbstzündung und Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemisches auftritt.
Die Erfindung, zusammen mit zusätzlichen Aufgaben, Merkmalen und Vorteilen davon, wird am Besten anhand der nachfolgenden Beschreibung, den anhängenden Patentansprüchen und den anhängenden Zeichnungen ersichtlich, wobei in den Zeichnungen gilt:
1 ist ein schematisches Diagramm, das einen Aufbau eines Motorsteuersystems gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist ein Diagramm, das einen Anstieg eines Zylinderdrucks zeigt, um ein Anwachsen einer Selbstzündung und Verbrennung anzugeben;
3 ist ein Diagramm, das ein Zeitdiagramm zum Beschreiben einer Selbstzündungs- und Verbrennungs-Bestimmungsoperation des ersten Ausführungsbeispiels zeigt;
4 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Verbrennungstemperatur (Zylindertemperatur) und einem Ionenstrom zeigt;
5 ist ein Flussdiagramm, das einen Ablauf einer Basisprozessroutine gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
6 ist ein Flussdiagramm, das einen Ablauf einer Zylindertemperatur-Abschätzroutine gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
7 ist ein Flussdiagramm, das einen Ablauf einer Selbstzündungs- und Verbrennungs-Bestimmungsroutine gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
8 ist ein Flussdiagramm, das einen Ablauf einer Selbstzündungs- und Verbrennungs-Begrenzungsroutine gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
9 ist ein Diagramm, das ein Zeitdiagramm zum Beschreiben der Selbstzündungs- und Verbrennungs-Bestimmungsoperation und der Selbstzündungs- und Verbrennungs-Begrenzungssteueroperation gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
10 ist ein schematisches Diagramm, das einen Aufbau eines Motorsteuersystems gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt; und
11 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Verbrennungstemperatur (Zylindertemperatur) und einem Zylinderdruck zeigt.
(Erstes Ausführungsbeispiel)
Ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird mit Bezugnahme auf die 1 bis 9 beschrieben.
Zunächst wird ein Gesamtaufbau eines Motorsteuersystems kurz mit Bezugnahme auf 1 beschrieben.
Eine (nicht gezeigte) Luftreinigungseinrichtung ist an einem stromaufwärtigen Endabschnitt einer Ansaugleitung 12 einer Verbrennungskraftmaschine (funkengezündete Verbrennungskraftmaschine) 11 bereitgestellt. Eine Luftdurchflussmesseinrichtung 13, die die Ansaugluftmenge abtastet, ist an einer stromabwärtigen Seite der Luftreinigungseinrichtung in der Ansaugleitung 12 bereitgestellt. Ein Drosselventil 15 ist an einer stromabwärtigen Seite der Luftdurchflussmesseinrichtung 13 in der Ansaugleitung 12 bereitgestellt. Ein Öffnungsgrad des Drosselventils 15 wird über ein Drosselstellglied 14 (z. B. ein Gleichstrommotor) angepasst. Ein (nicht gezeigter) Drosselöffnungsgradsensor, der den Öffnungsgrad des Drosselventils 15 abtastet, ist in dem Drosselstellglied 14 installiert.
Weiterhin ist ein Ausgleichsbehälter 16 an einer stromabwärtigen Seite des Drosselventils 15 platziert, und ein Ansaugstutzen 17 ist in dem Ausgleichsbehälter 16 ausgebildet, um die Luft zu den Zylindern der Maschine 11 zu leiten. Ein Kraftstoffeinspritzventil 18 ist an dem Ansaugstutzen 17 an einem Ort, der benachbart zu einem zugehörigen Ansauganschluss liegt, für jeden Zylinder der Maschine 11 installiert. Weiterhin ist ein weiteres Kraftstoffeinspritzventil 19, das direkt Kraftstoff in die Zylinder einspritzt, an dem Zylinder der Maschine 11 installiert.
Eine Zündkerze 20 ist an einem Zylinderkopf der Maschine 11 für jeden Zylinder installiert. Eine Hochspannung, die durch eine Zündvorrichtung 21 erzeugt wird, wird an die Zündkerze 20 angelegt, um einen Funken zu erzeugen. Dadurch wird ein Luft-Kraftstoff-Gemisch durch die von der Zündkerze 20 erzeugten Funken gezündet und verbrannt. Weiterhin ist eine Ionenstrom-Abtastschaltung 22, die als eine Ionenstrom-Abtasteinrichtung dient, in einer Innenseite oder einer Außenseite (oder sowohl der Innenseite als auch der Außenseite) der Zündvorrichtung 21 platziert. Die Ionenstrom-Abtastschaltung 22 tastet einen Ionenstrom ab, der zwischen zwei Elektroden der Zündkerze 20 aufgrund des Vorhandenseins von Ionen fließt, die zum Zeitpunkt einer Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemisches erzeugt werden. Die Ionenstrom-Abtastschaltung 22 gibt ein Ionenstromsignal einer entsprechenden Spannung aus, die dem Ionenstrom entspricht. Die Ionenstrom-Abtastschaltung 22 kann ausgelegt sein, um den Ionenstrom von allen den Zylindern abzutasten, oder kann ausgelegt sein, um den Ionenstrom eines bestimmten der Zylinder oder den Ionenstrom von zwei oder mehr der Zylinder abzutasten.
Ein Ansaugventil 23 und ein Auslassventil 24 sind an einem Einlassanschluss bzw. einem Auslassanschluss des Zylinders der Maschine 11 bereitgestellt. Eine variable Ventilzeitsteuervorrichtung 25, die die Ventilzeitsteuerung (Öffnungs-/Schließ-Zeitsteuerung) der Ansaugventile 23 ändert, ist an der Maschine 11 bereitgestellt. Die variable-Ventilzeitsteuervorrichtung 25 ändert eine Drehphase einer Nockenwelle 28 bezüglich einer Kurbelwelle 27 durch Verwenden eines hydraulischen Stellglieds 26, um die Öffnungs-/Schließzeitsteuerung des Ansaugventils 23 zu ändern, das betrieben wird, ein Öffnen oder Schließen durch die Nockenwelle 28 durchzuführen.
Ein Kühlmitteltemperatursensor 29 ist an dem Zylinderblock der Maschine 11 installiert, um die Temperatur des Kühlmittels der Maschine 11 abzutasten. Ein Kurbelwinkelsensor 30 ist an einem Ort radial der Kurbelwelle 27 nach außen gerichtet installiert. Der Kurbelwinkelsensor 30 gibt jedes Mal, wenn die Kurbelwelle 27 um einen vorbestimmten Kurbelwinkel gedreht wird, ein Impulssignal aus. Der Kurbelwinkel und die Maschinendrehzahl werden basierend auf einem Ausgabesignal des Kurbelwinkelsensors 30 abgetastet.
Ausgaben der vorstehend beschriebenen Sensoren werden einer Maschinensteuereinheit (ECU) 31 zugeführt. Die ECU 31, die ebenso als eine elektronische Steuervorrichtung bezeichnet wird, umfasst einen Mikrocomputer 32 als dessen Hauptbestandteil. Wenn der Mikrocomputer 32 verschiedene Motorsteuerprogramme ausführt, die in einem ROM (Speichermedium oder Speichervorrichtung) des Mikrocomputers 32 gespeichert sind, werden die Kraftstoffeinspritzmenge, der Zündzeitpunkt und der Drosselöffnungsgrad (die Ansaugluftmenge) gemäß einem Maschinenbetriebszustand gesteuert. Weiterhin steuert der Mikrocomputer 32 die variable-Ventilzeitsteuervorrichtung 25, so dass ein Ist-Vorstellbetrag einer Ansaugventilzeitsteuerung (Öffnungszeitsteuerung und Schließzeitsteuerung des Ansaugventils 23) mit einem Soll-Vorstellbetrag übereinstimmt.
Die Maschine 11 ist ausgelegt, um ein hohes Kompressionsverhältnis des Luft-Kraftstoff-Gemisches zu erlangen. Daher ist es in einer solchen Maschine 11 vorstellbar, dass das Luft-Kraftstoff-Gemisch in dem Zylinder, nach dem Anstieg der Zylindertemperatur (Temperatur der Verbrennungskammer) auf einen Selbstzündungs-Temperaturbereich (spontan zündbarer Temperaturbereich), vor dem Zündzeitpunkt der Zündkerze 20 spontan gezündet und verbrannt wird. Weiterhin gilt gemäß den Ergebnissen der Experimente, die durch die Erfinder der vorliegenden Anmeldung durchgeführt wurden, dass die Verbrennungstemperatur der Selbstzündung und Verbrennung höher als die Verbrennungstemperatur der normalen Verbrennung (d. h. der durch die Zündung mit der Zündkerze 20 initiierten Verbrennung) ist, und dadurch die Zylindertemperatur weiterhin nach dem Auftreten der Selbstzündung und Verbrennung ansteigt. Daher gilt, wie in 2 gezeigt ist, dass wenn die Initial-Selbstzündung und Verbrennung auftritt, die nachfolgende Selbstzündung und Verbrennung, die die größere Verbrennungsenergie produziert, nach der Initial-Selbstzündung und Verbrennung auftritt, um einen weiteren Anstieg der Verbrennungstemperatur im Vergleich der der vorhergehenden Verbrennung zu verursachen, was zu einem Anstieg der Zylindertemperatur und zu einem Ansteigen der Selbstzündung und Verbrennung mit der größeren Verbrennungsenergie führt. Wenn die Selbstzündung und Verbrennung eines großen Ausmaßes (Selbstzündung und Verbrennung einer relativ großen Verbrennungsenergie) nach dem Fortschreiten des Ansteigens der Selbstzündung und Verbrennung auftritt, wird der Maschine 11 eine übermäßig große Last auferlegt, um möglicherweise eine Fehlfunktion der Maschine 11 zu verursachen. Daher gilt, dass wenn die Selbstzündung und Verbrennung auftritt, eine solche Selbstzündung und Verbrennung so früh wie möglich erfasst werden sollte, um das weitere Fortschreiten der Selbstzündung und Verbrennung zu begrenzen.
Das erste Ausführungsbeispiel basiert auf der Tatsache, dass die Zylindertemperatur zum Zeitpunkt eines Auftretens der Selbstzündung und Verbrennung im Vergleich zu dem Zeitpunkt eines Auftretens der normalen Verbrennung ansteigt. Insbesondere gilt gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, dass die ECU 31 entsprechende Routinen ausführt, die in den 5 bis 8 gezeigt sind und später beschrieben werden. Dadurch gilt, wie in einem in 3 gezeigten Zeitdiagramm angegeben ist, dass die Zylindertemperatur (nachstehend ebenso als Zylindertemperatur-Abschätzwert bezeichnet) THCY basierend auf einen Ionenstromsignal IONCY während einer vorbestimmten Zylindertemperatur-Abschätzperiode abgeschätzt wird. Anschließend wird bestimmt, ob die abgeschätzte Zylindertemperatur, d. h. der Zylindertemperatur-Abschätzwert THCY, höher als ein vorbestimmter Selbstzündungs- und Verbrennungs-Bestimmungswert TH1 ist. Anschließend wird basierend auf einem Ergebnis dieser Bestimmung bestimmt, ob sich die Selbstzündung und Verbrennung in dessen Anfangs- bzw. Initialstadium (z. B. die durch 12, 13 angegebene Selbstzündung und Verbrennung, die in 2 gezeigt ist) befindet. Anschließend gilt, dass wenn bestimmt wird, dass die Selbstzündung und Verbrennung in dessen Initialstadium auftritt, eine Selbstzündungs- und Verbrennungs-Begrenzungssteueroperation ausgeführt wird.
In dem ersten Ausführungsbeispiel wird die Zylindertemperatur basierend auf dem Ionenstrom abgeschätzt. Der Ionenstrom ändert sich als Antwort auf den Verbrennungszustand (z. B. einer Verbrennungsdichte). Weiterhin ändert sich die Verbrennungstemperatur als Antwort auf den Verbrennungszustand, um eine Änderung der Zylindertemperatur zu bewirken. Daher gilt, wie in 4 gezeigt ist, dass eine Beziehung zwischen dem Ionenstrom und der Zylindertemperatur vorliegt. Beispielsweise gilt in einem Temperaturbereich, in dem die Selbstzündung und Verbrennung auftritt, dass der Ionenstrom ansteigt, wenn die Zylindertemperatur nach Ansteigen der Verbrennungstemperatur ansteigt. Daher kann die Zylindertemperatur genau basierend auf dem Ionenstrom abgeschätzt werden.
Weiterhin wird in dem ersten Ausführungsbeispiel eine Ventilzeitsteuer-Verzögerungs-Korrektursteueroperation des Ansaugventils 23 ausgeführt, in der die Ansaugventilzeitsteuerung (Öffnungszeitpunkt und Schließzeitpunkt des Ansaugventils 23) durch die variable-Ventilzeitsteuervorrichtung 25 verzögert wird, um den Ventilschließzeitpunkt des Ansaugventils 23 zu verzögern. Wenn der Ventilschließzeitpunkt des Ansaugventils 23 durch Verzögern dieser korrigiert wird, ist es möglich, ein Ist-Verdichtungsverhältnis des Luft-Kraftstoff-Gemisches zu vermindern, um die Verbrennungstemperatur zu vermindern. Dadurch ist es möglich, die Zylindertemperatur zu vermindern, um die Selbstzündung und Verbrennung zu begrenzen.
Nun werden die Routinen, die durch die ECU 31 ausgeführt werden, mit Bezugnahme auf die 5 bis 8 beschrieben.
Zunächst wird eine Basisprozessroutine mit Bezugnahme auf 5 beschrieben. Die Basisprozessroutine von 5 wird während einer Periode ausgeführt, in der eine Energiezufuhr zu der ECU 31 eingeschaltet ist. Wenn die Basisprozessroutine startet, fährt die Operation mit Schritt 101 fort. In Schritt 101 wird ein Initialisierungsprozess eines Programms ausgeführt. Anschließend werden die Schritte 102 bis 104 wiederholt in vorbestimmten Intervallen ausgeführt. Zunächst, in Schritt 102, wird eine Zylindertemperatur-Abschätzroutine von 6, die später beschrieben wird, ausgeführt, um den Zylindertemperatur-Schätzwert THCY basierend auf dem Ionenstromsignal während der vorbestimmten Zylindertemperatur-Abschätzperiode zu berechnen. Anschließend fährt die Operation mit dem Schritt 103 fort. In Schritt 103 wird eine Selbstzündungs- und Verbrennungs-Bestimmungsroutine von 7, die später beschrieben wird, ausgeführt, um zu bestimmen, ob die Selbstzündung und Verbrennung auftritt, basierend auf einem Ergebnis einer Bestimmung, ob der Zylindertemperatur-Abschätzwert THCY höher als der Selbstzündungs- und Verbrennungs-Bestimmungswert ist.
Anschließend fährt die Operation mit Schritt 104 fort. In Schritt 104 wird eine Selbstzündungs- und Verbrennungs-Begrenzungsroutine von 8, die später beschrieben wird, ausgeführt, um die Selbstzündungs- und Verbrennungs-Begrenzungssteueroperation nach einer Bestimmung, dass die Selbstzündung und Verbrennung auftritt, durchzuführen. In dieser Selbstzündungs- und Verbrennungs-Begrenzungssteueroperation wird die Ansaugventilzeitsteuerung durch die variable-Ventilzeitsteuervorrichtung 25 verzögert, um den Ventilschließzeitpunkt des Ansaugventils 23 zu verzögern.
Nun wird eine Zylindertemperatur-Abschätzroutine mit Bezugnahme auf 6 beschrieben. Die Zylindertemperatur-Abschätzroutine von 6 dient als eine Zylindertemperaturerfassungseinrichtung, und ist eine Subroutine, die in Schritt 102 der Basisprozessroutine von 5 ausgeführt wird. die Zylindertemperatur-Abschätzroutine wird jedes Mal ausgeführt, wenn das Messsignal des Kurbelwinkelsensors 30 ausgegeben wird (z. B. alle 6° CA).
Wenn die Zylindertemperatur-Abschätzroutine von 6 gestartet wird, fährt die Operation mit Schritt 201 fort. In Schritt 201 wird bestimmt, ob die Zylindertemperatur-Abschätzperiode vorliegt. Bei diesem Vorgang wird die Zylindertemperatur-Abschätzperiode (siehe 3) auf einen Bereich eines vorbestimmten Kurbelwinkels eingestellt, der von dem oberen Totpunkt der Verdichtung (TDC) startet.
Wenn in Schritt 201 bestimmt wird, dass die Zylindertemperatur-Abschätzperiode nicht vorliegt, wird die gegenwärtige Routine beendet, ohne den anschließenden Schritt 202 und die nachfolgenden Schritte auszuführen.
Im Gegensatz dazu gilt, wenn in Schritt 201 bestimmt wird, dass die Zylindertemperatur-Abschätzperiode vorliegt, die Operation mit Schritt 202 fortfährt. In Schritt 202 werden eine Maschinendrehzahl Ne, die basierend auf dem Messsignal des Kurbelwinkelsensors 30 berechnet wird, eine Ansaugluftmenge Ga, die basierend auf dem Messsignal der Luftdurchflussmesseinrichtung 13 berechnet wird, erhalten (abgefragt). Anschließend fährt die Operation mit Schritt 203 fort. In Schritt 203 wird eine Kühlmitteltemperatur THW, die basierend auf dem Messsignal des Kühlmitteltemperatursensors 29 berechnet wird, erhalten (abgefragt).
Anschließend fährt die Operation mit Schritt 204 fort. In Schritt 204 wird bestimmt, ob die Kühlmitteltemperatur THW höher als eine vorbestimmte Kühlmitteltemperatur α ist. Wenn in Schritt 204 bestimmt wird, dass die Kühlmitteltemperatur THW kleiner oder gleich der vorbestimmten Kühlmitteltemperatur α ist, wird davon ausgegangen, dass das Aufwärmen der Maschine 11 nicht ausreichend ist, und dadurch die Verbrennung noch gemäßigt ist, so dass eine Wahrscheinlichkeit eines Auftretens der Selbstzündung und Verbrennung sehr niedrig ist. Daher gilt, dass wenn die Kühlmitteltemperatur THW in einem Niedrig-Temperatur-Bereich liegt, der kleiner oder gleich der vorbestimmten Kühlmitteltemperatur α ist, bestimmt wird, dass der Zylindertemperatur-Abschätzvorgang zum Abtasten der Selbstzündung und Verbrennung nicht notwendig ist. Daher wird die gegenwärtige Routine beendet, ohne den nachfolgenden Schritt 205 und die folgenden Schritte auszuführen.
Wenn im Gegensatz dazu in Schritt 204 bestimmt wird, dass die Kühlmitteltemperatur THW größer als die vorbestimmte Kühlmitteltemperatur α ist, fährt die Operation mit Schritt 205 fort. In Schritt 205 wird ein Korrelationskoeffizient KION, welcher der Maschinendrehzahl Ne und der Ansaugluftmenge Ga entspricht, mit Bezugnahme auf ein Kennfeld M1 des Korrelationskoeffizienten KION berechnet, das zum Berechnen der Zylindertemperatur basierend auf dem Ionenstrom verwendet wird. Das Kennfeld M1 des Korrelationskoeffizienten KION wird zuvor basierend auf Testdaten und Auslegungsdaten vorbereitet, und ist in dem ROM der ECU 31 gespeichert.
Anschließend fährt die Operation mit Schritt 206 fort. In Schritt 206 wird das Ionenstromsignal IONCY, das von der Ionenstrom-Abtastschaltung 22 ausgegeben wird, erhalten (abgefragt). Anschließend fährt die Operation mit Schritt 207 fort. In Schritt 207 wird der Zylindertemperatur-Abschätzwert THCY durch die folgende Gleichung durch Multiplizieren des Ionenstromsignals IONCY mit dem Korrelationskoeffizienten KION erhalten. THCY = KION × IONCY
In dem Fall, in dem der Zylindertemperatur-Abschätzwert THCY durch Verwenden des Korrelationskoeffizienten KION, der Maschinenbetriebszustand entspricht (insbesondere der Maschinendrehzahl Ne und der Ansaugluftmenge Ga in diesem Beispiel) erhalten wird, ist es möglich, den Zylindertemperatur-Abschätzwert THCY durch Ändern des Korrelationskoeffizienten KION als Antwort auf eine Änderung der Beziehung zwischen dem Ionenstrom und der Zylindertemperatur, die als Antwort auf den Maschinenbetriebszustand auftritt, genau zu erhalten.
Nun wird eine Selbstzündungs- und Verbrennungs-Bestimmungsroutine mit Bezugnahme auf 7 beschrieben. Die Selbstzündungs- und Verbrennungs-Bestimmungsroutine von 7 ist eine in Schritt 103 der Basisprozessroutine von 5 ausgeführte Subroutine, und dient als eine Selbstzündungs- und Verbrennungs-Bestimmungseinrichtung.
Wenn die Selbstzündungs- und Verbrennungs-Bestimmungsroutine gestartet wird, fährt die Operation mit Schritt 301 fort. In Schritt 301 wird bestimmt, ob eine Selbstzündungs- und Verbrennungs-Bestimmungsperiode vorliegt. Hier ist die Selbstzündungs- und Verbrennungs-Bestimmungsperiode beispielsweise auf einen Bereich eingestellt, der die Zylindertemperatur-Abschätzperiode und einen anschließenden vorbestimmten nachfolgenden Kurbelwinkelbereich umfasst.
Wenn in Schritt 301 bestimmt wird, dass die Selbstzündungs- und Verbrennungs-Bestimmungsperiode nicht vorliegt, wird die gegenwärtige Routine beendet, ohne den nachfolgenden Schritt 302 und die folgenden Schritte auszuführen.
Wenn im Gegensatz dazu bestimmt wird, dass die Selbstzündungs- und Verbrennungs-Bestimmungsperiode vorliegt, fährt die Operation mit Schritt 302 fort. In Schritt 302 wird der Zylindertemperatur-Abschätzwert THCY in der Zylindertemperatur-Abschätzperiode erhalten (abgefragt). Anschließend fährt die Operation mit Schritt 303 fort. In Schritt 303 wird bestimmt, ob der Zylindertemperatur-Abschätzwert THCY höher als der Selbstzündungs- und Verbrennungs-Bestimmungswert TH1 ist. Der Selbstzündungs- und Verbrennungs-Bestimmungswert TH1 ist ein Schwellenwert, der verwendet wird, um zu bestimmen, ob sich die auftretende Selbstzündung und Verbrennung in dessen Initial- bzw. Anfangsstufe befindet (z. B. die durch L2, L3 in 2 angegebene Selbstzündung und Verbrennung). Der Selbstzündungs- und Verbrennungs-Bestimmungswert TH1 kann ein vorgebestimmter fester Wert sein. Alternativ kann der Selbstzündungs- und Verbrennungs-Bestimmungswert TH1 ein variabler Wert sein, der sich als Antwort auf den Maschinenbetriebszustand (z. B. der Maschinendrehzahl Ne und der Ansaugluftmenge Ga) ändert.
Wenn in Schritt 303 bestimmt wird, dass der Zylindertemperatur-Abschätzwert THCY kleiner oder gleich dem Selbstzündungs- und Verbrennungs-Bestimmungswert TH1 ist, fährt die Operation mit Schritt 304 fort. In Schritt 304 wird bestimmt, dass keine Selbstzündung und Verbrennung vorliegt (d. h. die Selbstzündung und Verbrennung in dessen Initialstufe tritt nicht auf), und dadurch wird ein Selbstzündungs- und Verbrennungs-Bestimmungs-Markierungszeichen (”flag”) XCI auf 0 (Null) zurückgesetzt, was das Fehlen der Selbstzündung und Verbrennung angibt.
Wenn im Gegensatz in Schritt 303 bestimmt wird, dass der Zylindertemperatur-Abschätzwert TCHY größer als der Selbstzündungs- und Verbrennungs-Bestimmungswert TH1 ist, fährt die Operation mit Schritt 305 fort. In Schritt 305 wird bestimmt, dass die Selbstzündung und Verbrennung vorliegt (d. h. die Selbstzündung und Verbrennung in dessen Initialstufe tritt auf), und dadurch wird das Selbstzündungs- und Verbrennungs-Bestimmungs-Markierungszeichen XCI auf 1 gesetzt, was das Vorhandensein der Selbstzündung und Verbrennung angibt.
Nun wird eine Selbstzündungs- und Verbrennungs-Begrenzungsroutine mit Bezugnahme auf 8 beschrieben. Die Selbstzündungs- und Verbrennungs-Begrenzungsroutine von 8 ist eine in Schritt 105 der Basisprozessroutine von 5 ausgeführte Subroutine, und dient als eine Selbstzündungs- und Verbrennungs-Begrenzungseinrichtung.
Wenn die Selbstzündungs- und Verbrennungs-Begrenzungsroutine von 8 gestartet wird, fährt die Operation mit Schritt 401 fort. In Schritt 401 wird bestimmt, ob der Ausführungszeitpunkt der Selbstzündungs- und Verbrennungs-Begrenzungsoperation vorliegt. Der Ausführungszeitpunkt der Selbstzündungs- und Verbrennungs-Begrenzungsaktion ist der Zeitpunkt des Berechnens eines Soll-Vorstellbetrags VVTA der Ansaugventilabstimmung (des Öffnungszeitpunkts und Schließzeitpunkts des Ansaugventils 23), und ist beispielsweise der Zeitpunkt des Erreichens des TDC.
Wenn in Schritt 401 bestimmt wird, dass der Ausführungszeitpunkt der Selbstzündungs- und Verbrennungs-Begrenzungsoperation nicht vorliegt, überspringt die Operation die Schritte 402 bis 408, und fährt mit Schritt 409 fort.
Wenn im Gegensatz dazu in Schritt 401 bestimmt wird, dass der Ausführungszeitpunkt der Selbstzündungs- und Verbrennungs-Begrenzungsoperation vorliegt, fährt die Operation mit Schritt 402 fort. In Schritt 402 wird ein Basis-Soll-Vorstellbetrag TVVTABS der Ansaugventilabstimmung bzw. -zeitsteuerung, welche der Maschinendrehzahl Ne und der Ansaugluftmenge Ga entspricht, mit Bezugnahme auf ein Kennfeld M2 des Basis-Soll-Vorstellbetrags TVVTABS der Ansaugventilabstimmung berechnet. Das Kennfeld M2 des Basis-Soll-Vorstellbetrags TVVTABSE wird zuvor basierend auf Testdaten und Auslegungsdaten vorbereitet und in dem ROM der ECU 31 gespeichert.
Anschließend fährt die Operation mit Schritt 403 fort. In Schritt 403 wird bestimmt, ob das Selbstzündungs- und Verbrennungs-Bestimmungs-Markierungszeichen XCI 1 ist. Wenn in Schritt 403 bestimmt wird, dass das Selbstzündung- und Verbrennungs-Bestimmungs-Markierungszeichen XCI 1 ist, d. h. wenn bestimmt wird, dass die Selbstzündung und Verbrennung vorliegt (d. h., die Selbstzündung und Verbrennung in dessen Initialstufe findet statt), fährt die Operation mit Schritt 404 fort. In Schritt 404 wird ein verzögerungsseitiger Änderungsbetrag TVVTAA berechnet. Der verzögerungsseitige Änderungsbetrag TVVTAA wird verwendet, um den Ventilschließzeitpunkt des Ansaugventils 23 durch Verzögern des Ventilschließzeitpunkts des Ansaugventils 23 zu korrigieren. In diesem Beispiel wird der verzögerungsseitige Änderungsbetrag TVVTAA, der der Maschinendrehzahl Ne und der Ansaugluftmenge Ga entspricht, mit Bezugnahme auf ein Kennfeld M3 des verzögerungsseitigen Änderungsbetrags TVVTAA berechnet. Das Kennfeld M3 des verzögerungsseitigen Änderungsbetrags TVVTAA wird zuvor basierend auf Testdaten und Auslegungsdaten vorbereitet, und in dem ROM der ECU 31 gespeichert.
Anschließend fährt die Operation mit Schritt 405 fort. In Schritt 405 wird ein Ist-Korrekturbetrag TVVTATI(i) durch die folgende Gleichung durch Verwenden eines vorhergehenden Korrekturbetrags TVVTATI(i – 1) und dem verzögerungsseitigen Änderungsbetrag TVVTAA berechnet. TVVTATI(i) = TVVTATI(i - 1) + TVVTAA
Wenn in Schritt 403 bestimmt wird, dass das Selbstzündungs- und Verbrennungs-Bestimmungs-Markierungszeichen XCI 0 (Null) ist, d. h., wenn bestimmt wird, dass die Selbstzündung und Verbrennung nicht vorliegt (d. h. die Selbstzündung und Verbrennung in dessen Initialstufe nicht auftritt), fährt die Operation mit Schritt 406 fort. In Schritt 406 wird ein vorstellseitiger Änderungsbetrag TVVTAS berechnet. Der vorstellseitige Änderungsbetrag TVVTAS wird verwendet, um den Ventilschließzeitpunkt des Ansaugventils 23 durch Vorstellen des Ventilschließzeitpunkts des Ansaugventils 23 zu korrigieren. In diesem Beispiel wird der vorstellseitige Änderungsbetrag TVVTAS, der der Maschinendrehzahl Ne und der Ansaugluftmenge Ga entspricht, mit Bezugnahme auf ein Kennfeld M4 des vorstellseitigen Änderungsbetrags TVVTAS berechnet. Das Kennfeld M4 des vorstellseitigen Änderungsbetrags TVVTAS wird zuvor basierend auf Testdaten und Auslegungsdaten vorbereitet, und in dem ROM der ECU 31 gespeichert.
Anschließend fährt die Operation mit Schritt 407 fort. In Schritt 407 wird ein Ist-Korrekturbetrag TVVTATI(i) durch die folgende Gleichung durch Verwenden eines vorhergehenden Korrekturbetrags TVVTATI(i – 1) und dem vorstellseitigen Änderungsbetrags TVVTAS berechnet. TVVTATI(i) = TVVTATI(i – 1) – TVVTAS
Anschließend fährt die Operation mit Schritt 408 fort. In Schritt 408 wird der Soll-Vorstellbetrag VVTA durch die folgende Gleichung durch Verwenden des Basis-Soll-Vorstellbetrags TVVTABSE und dem Korrekturbetrag TVVTATI erhalten. VVTA = TVVTABSE – TVVTATI
Anschließend fährt die Operation mit Schritt 409 fort. In Schritt 409 wird ein Ober- und Untergrenzen-Schutzprozess des Soll-Vorstellbetrags VVTA ausgeführt. Insbesondere wird ein oberer Grenzschutzwert VVTAMAX, der der Maschinendrehzahl Ne und der Ansaugluftmenge Ga entspricht, mit Bezugnahme auf ein Kennfeld M5 des oberen Grenzschutzwerts VVTAMAX berechnet. Ebenso wird ein unterer Grenzschutzwert VVTAMIN, der der Maschinendrehzahl Ne und der Ansaugluftmenge Ga entspricht, mit Bezugnahme auf ein Kennfeld M6 des unteren Grenzschutzwerts VVTAMIN berechnet. Das Kennfeld M5 des oberen Grenzschutzwerts VVTAMAX und das Kennfeld M6 des unteren Grenzschutzwerts VVTAMIN werden zuvor basierend auf Testdaten und Auslegungsdaten vorbereitet, und in dem ROM der ECU 31 gespeichert. Wenn der Soll-Vorstellbetrag VVTA größer als der obere Grenzschutzwert VVTAMAX wird, wird der Soll-Vorstellbetrag VVTA durch den oberen Grenzschutzwert VVTAMAX geschützt, um den Soll-Vorstellbetrag VVTA gleich dem oberen Grenzschutzwert VVTAMAX zu setzen, d. h. VVTA = VVTAMAX. Im Gegensatz dazu gilt, dass wenn der Soll-Vorstellbetrag VVTA kleiner als der untere obere Grenzschutzwert VVTAMIN wird, wird der Soll-Vorstellbetrag VVTA durch den unteren Grenzschutzwert VVTAMIN geschützt, um den Soll-Vorstellbetrag VVTA gleich dem unteren Grenzschutzwert VVTAMIN zu setzen, d. h. VVTA = VVTAMIN.
Dabei gilt, dass wenn bestimmt wird, dass die Selbstzündung und Verbrennung auftritt (d. h. das Selbstzündungs- und Verbrennungs-Bestimmungs-Markierungszeichen XCI = 1), wird die Selbstzündungs- und Verbrennungs-Begrenzungssteueroperation derart ausgeführt, dass die Ansaugventilzeitsteuerung durch Verzögern des Ansaugventilzeitpunkts mit der Variablen Ventilzeitsteuervorrichtung 25 korrigiert wird, so dass der Ventilschließzeitpunkt des Ansaugventils 23 verzögert wird.
Es wird ein Beispiel der Selbstzündungs- und Verbrennungs-Bestimmungsoperation und ein Beispiel der Selbstzündungs- und Verbrennungs-Begrenzungssteueroperation mit Bezugnahme auf das Zeitdiagramm von 9 beschrieben. Zu dem Zeitpunkt t1, wenn der Zylindertemperatur-Abschätzwert THCY, der basierend auf dem Ionenstromsignal IONCY berechnet wird, größer als der Selbstzündungs- und Verbrennungs-Bestimmungswert TH1 ist, wird bestimmt, dass die Selbstzündung und Verbrennung gegenwärtig ist (d. h. die Selbstzündung und Verbrennung in dessen Initialstufe findet statt), und dadurch wird das Selbstzündungs- und Verbrennungs-Bestimmungs-Markierungszeichen XCI auf 1 gesetzt.
Während der Periode, in der das Selbstzündungs- und Verbrennungs-Bestimmungs-Markierungszeichen XCI auf 1 gehalten wird (d. h. XCI = 1), wird zu jedem vorbestimmten Ausführungszeitpunkt (z. B., jedes Mal, wenn der TDC erreicht wird) der Korrekturbetrag TVVTATI durch den verzögerungsseitigen Änderungsbetrag TVVTAA erhöht, und der Soll-Vorstellbetrag VVTA wird um den Korrekturbetrag TVVTATI verzögert, um den Soll-Vorstellbetrag VVTA zu korrigieren. Auf diese Weise wird die Selbstzündungs- und Verbrennungs-Begrenzungssteueroperation derart ausgeführt, dass die Ansaugventilzeitsteuerung zunehmend über die variable Ventilzeitsteuervorrichtung 25 verzögert wird, um die Ventilzeitsteuerung zu korrigieren, und dadurch wird der Ventilschließzeitpunkt des Ansaugventils 23 zunehmend verzögert und wird korrigiert.
Die Selbstzündung und Verbrennung wird durch diese Selbstzündungs- und Verbrennungs-Begrenzungssteueroperation begrenzt, und dadurch wird die Zylindertemperatur reduziert. Anschließend, zu dem Zeitpunkt t2, wenn der Zylindertemperatur-Abschätzwert THCY kleiner oder gleich dem Selbstzündungs- und Verbrennungs-Bestimmungswert TH1 ist, wird bestimmt, dass keine Selbstzündung und Verbrennung vorliegt (d. h. die Selbstzündung und Verbrennung in dessen Initialstufe findet nicht statt), und dadurch wird das Selbstzündungs- und Verbrennungs-Bestimmungs-Markierungszeichen XCI auf 0 (Null) zurückgesetzt.
Während der Periode, in der das Selbstzündungs- und Verbrennungs-Bestimmungs-Markierungszeichen XCI bei 0 gehalten wird (d. h. XCI = 0), wird zu jedem vorbestimmten Ausführungszeitpunkt (z. B. jedes Mal, wenn der TDC erreicht wird) der Korrekturbetrag TVVTATI durch den vorstellseitigen Änderungsbetrag TVVTAS reduziert, und der Soll-Vorstellbetrag VVTA wird durch den Korrekturbetrag TVVTATI vorgestellt, um den Soll-Vorstellbetrag VVTA zu korrigieren. Auf diese Weise wird die Ansaugventilzeitsteuerung fortschreitend durch die variable Ventilzeitsteuervorrichtung 25 vorgestellt, um die Ansaugventilzeitsteuerung zu korrigieren, und dadurch wird der Ventilschließzeitpunkt des Ansaugventils 23 fortschreitend vorgestellt und wird korrigiert.
Anschließend, zu dem Zeitpunkt t3, wenn der Zylindertemperatur-Abschätzwert THCY höher als der Selbstzündungs- und Verbrennungs-Bestimmungswert TH1 ist, wird bestimmt, dass die Selbstzündung und Verbrennung gegenwärtig ist (d. h. die Selbstzündung und Verbrennung in dessen Initialstufe findet statt), und dadurch wird das Selbstzündungs- und Verbrennungs-Bestimmungs-Markierungszeichen XCI auf 1 gesetzt. Anschließend wird die Selbstzündungs- und Verbrennungs-Begrenzungssteueroperation ausgeführt.
In dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel wird die Zylindertemperatur basierend auf dem Ionenstrom abgeschätzt. Anschließend wird bestimmt, ob die Selbstzündung und Verbrennung auftritt, basierend auf der abgeschätzten Zylindertemperatur. Daher ist es möglich, genau zu bestimmen, ob die Selbstzündung und Verbrennung stattfindet, durch Auswerten des Anstiegs der Zylindertemperatur, der die Selbstzündung und Verbrennung verursacht. In dem Fall, in dem die Selbstzündung und Verbrennung stattfindet, kann eine solche Selbstzündung und Verbrennung in der frühen Stufe bzw. dem frühen Stadium erfasst werden. Weiterhin gilt, dass wenn bestimmt wird, dass die Selbstzündung und Verbrennung statt findet, wird die Selbstzündungs- und Verbrennungs-Begrenzungssteueroperation ausgeführt (die Steueroperation des Verzögerns des Ventilschließzeitpunkts des Ansaugventils 23, um diesen zu korrigieren), welche die Maschine 11 steuert, um die Selbstzündung und Verbrennung zu begrenzen.
(Zweites Ausführungsbeispiel)
Ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das eine Modifikation des ersten Ausführungsbeispiels ist, wird mit Bezugnahme auf die 10 und 11 beschrieben. In der nachfolgenden Beschreibung werden Komponenten, die gleich denen des ersten Ausführungsbeispiels sind, durch die gleichen Bezugszeichen angegeben, und werden zur Vereinfachung nicht redundant beschrieben.
In dem zweiten Ausführungsbeispiel, wie in 10 gezeigt ist, ist ein Zylinderdrucksensor 33, der den Zylinderdruck abtastet, und dadurch als eine Zylinderdruckabtasteinrichtung dient, an dem Zylinderblock der Maschine 11 bereitgestellt, und die Ionenstromabtastschaltung 22 des ersten Ausführungsbeispiels wurde beseitigt. Der Zylinderdrucksensor 33 kann bei allen den Zylindern bereitgestellt sein. Alternativ kann der Zylinderdrucksensor 33 an einem oder mehreren der Zylinder bereitgestellt sein. Weiterhin kann der Zylinderdrucksensor 33 der Bauart sein, die mit der Zündkerze 20 integriert ist.
Zu dem Zeitpunkt des Bestimmens, ob die Selbstzündung und Verbrennung auftritt, basierend auf der Zylindertemperatur, kann die Zylindertemperatur basierend auf dem Zylinderdruck, der mit dem Zylinderdrucksensor 33 während der vorbestimmten Zylindertemperatur-Abschätzperiode abgetastet wird, abgeschätzt werden. Der Zylinderdruck ändert sich als Antwort auf den Verbrennungszustand (z. B. der Verbrennungsdichte), und die Verbrennungstemperatur ändert sich als Antwort auf den Verbrennungszustand, um eine Änderung der Zylindertemperatur zu bewirken (d. h. die Innentemperatur des Zylinders). Daher gilt, wie in 11 gezeigt ist, dass eine Korrelation zwischen dem Zylinderdruck und der Zylindertemperatur existiert. Wenn beispielsweise die Verbrennungstemperatur erhöht wird, um eine Erhöhung der Zylindertemperatur zu bewirken, erhöht sich der Zylinderdruck. Daher kann die Zylindertemperatur genau basierend auf dem Zylinderdruck abgeschätzt werden.
In dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel wird die Zylindertemperatur abgeschätzt. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann die Zylindertemperatur mit einem Temperatursensor abgetastet werden.
Weiterhin werden in dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel der Ventilschließzeitpunkt des Ansaugventils 23 in der Selbstzündungs- und Verbrennungs-Begrenzungssteueroperation verzögert. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann bei der Selbstzündungs- und Verbrennungs-Begrenzungssteueroperation eine Steueroperation des Erhöhens der Kraftstoffeinspritzmenge, eine Steueroperation des Verzögerns des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts in einem Fall eines direkten Einspritzens von Kraftstoff in die Zylinder, eine Steueroperation des Erhöhens der EGR-Menge (der Abgas-Rückführmenge) und/oder eine Kraftstoff-Abtrennoperation (Steueroperation des Stoppens der Kraftstoffeinspritzung) alternativ oder zusätzlich zu dem Verzögern des Ventilschließzeitpunkts des Ansaugventils 23, die in der Selbstzündungs- und Verbrennungs-Begrenzungssteueroperation des ersten oder zweiten Ausführungsbeispiels diskutiert wurden, ausgeführt werden.
In einem solchen Fall gilt, dass wenn die Kraftstoffeinspritzmenge erhöht wird, die Verdampfungswärme des Kraftstoffs erhöht wird, um eine Reduzierung der Verbrennungstemperatur zu bewirken, und dadurch wird die Zylindertemperatur reduziert. Auf diese Weise kann die Selbstzündungsverbrennung begrenzt werden. Weiterhin gilt, dass wenn der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt in dem Fall des direkten Einspritzens des Kraftstoffs in den Zylinder verzögert wird, die Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemisches gemäßigt wird, um eine Reduktion der Verbrennungstemperatur zu bewirken, und dadurch wird die Zylindertemperatur reduziert. Auf diese Weise kann die Selbstzündung und Verbrennung begrenzt werden. Weiterhin gilt, dass wenn die EGR-Menge erhöht wird, die Verbrennungstemperatur durch das rückgeführte Abgas reduziert wird, und dadurch wird die Zylindertemperatur reduziert. Auf diese Weise kann die Selbstzündung und Verbrennung begrenzt werden. weiterhin gilt, dass wenn die Kraftstoff-Abtrennung ausgeführt wird, die Selbstzündung und Verbrennung unmittelbar gestoppt werden kann, und die Zylindertemperatur reduziert werden kann. Auf diese Weise kann die Selbstzündung und Verbrennung nach dem Beendigen der Kraftstoffabtrennung (nach dem Neustarten des Kraftstoff-Einspritzens) begrenzt werden.
Weiterhin gilt in sowohl dem ersten als auch dem zweiten Ausführungsbeispiel, dass bestimmt wird, ob die Selbstzündung und Verbrennung in dessen Initialstufe (die durch L2–L3 in 2 angegebene Selbstzündung und Verbrennung) stattfindet, basierend auf dem Ergebnis der Bestimmung, ob die Zylindertemperatur höher als der vorbestimmte Bestimmungswert ist.
Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann der Bestimmungswert geändert werden, um zu bestimmen, ob sich die Selbstzündung und Verbrennung in dessen mittlerer Stufe befindet (z. B. durch L4–L5 in 2 angegebene Selbstzündung und Verbrennung), in der die Verbrennungsenergie im Vergleich zu der der Initialstufe größer ist. Weiterhin kann alternativ der Bestimmungswert weiterhin geändert sein, um zu bestimmen, ob sich die Selbstzündung und Verbrennung in dessen später Stufe befindet (z. B. durch L6–L7 in 2 angegebene Selbstzündung und Verbrennung), in der die Verbrennungsenergie viel größer als die der mittleren Stufe ist.
Weiterhin ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Maschine der Dual-Einspritz-Art beschränkt, die sowohl das Kraftstoffeinspritzventil 18 zum Einspritzen des Kraftstoffs in den Ansaugkanal als auch das Kraftstoffeinspritzventil 19 zum direkten Einspritzen des Kraftstoffs in den Zylinder aufweist, wie in den 1 und 10 gezeigt ist. Beispielsweise kann die vorliegende Erfindung bei einer Maschine einer Ansaug-Kanal-Kraftstoff-Einspritzart angewendet werden, die nur das Kraftstoffeinspritzventil zum Einspritzen des Kraftstoffs in den Ansaugkanal aufweist. Weiterhin kann die vorliegende Erfindung alternativ bei einer Maschine einer Innen-Zylinder-Direkt-Kraftstoffeinspritzart angewendet werden, die nur das Kraftstoffeinspritzventil zum direkten Einspritzen des Kraftstoffs in den Zylinder aufweist.
Zusätzliche Vorteile und Modifikationen sind dem Fachmann ersichtlich. Die Erfindung in dessen weitesten Sinn ist daher nicht auf die spezifischen Details, veranschaulichende Vorrichtungen und beschreibende Beispiele, die gezeigt und beschrieben sind, beschränkt.
Eine Zylindertemperatur wird basierend auf einem Ionenstromsignal, das von einer Ionenstromabtastschaltung (22) während einer vorbestimmten Zylindertemperatur-Abschätzperiode ausgegeben wird, abgeschätzt. Anschließend wird bestimmt, ob eine Selbstzündung und Verbrennung eines Luft-Kraftstoff-Gemisches in dessen Initialstufe auftritt, basierend auf einem Ergebnis einer Bestimmung, ob die abgeschätzte Zylindertemperatur höher als ein vorbestimmter Bestimmungswert ist. Wenn bestimmt wird, dass die Selbstzündung und Verbrennung in dessen Initialstufe auftritt, wird eine Selbstzündungs- und Verbrennungs-Begrenzungssteueroperation ausgeführt, um die Selbstzündung und Verbrennung zu begrenzen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2008-8235 A [0002, 0004]

Claims

Steuervorrichtung für eine funkengezündete Verbrennungskraftmaschine, die eingerichtet ist, ein Luft-Kraftstoff-Gemisch in einem bestimmten einer Vielzahl von Zylindern mit einem durch eine zugehörige Zündkerze erzeugten Funken zu zünden und verbrennen, gekennzeichnet durch: eine Zylindertemperaturerfassungseinrichtung (201–207) zum Abtasten oder Abschätzen einer Zylindertemperatur von mindestens einem der Vielzahl von Zylindern; eine Selbstzündungs- und Verbrennungs-Bestimmungseinrichtung (301–305) zum Bestimmen, ob eine Selbstzündung und Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemisches auftritt, was ein Prozess eines spontanen Zündens und Verbrennens des Luft-Kraftstoff-Gemisches ist, basierend auf der Zylindertemperatur, die durch die Zylindertemperaturerfassungseinrichtung (201–207) abgetastet oder abgeschätzt wird; und eine Selbstzündungs- und Verbrennungs-Begrenzungseinrichtung (401–409) zum Ausführen einer Selbstzündungs- und Verbrennungs-Begrenzungssteueroperation der funkengezündeten Verbrennungskraftmaschine, um die Selbstzündung und Verbrennung zu begrenzen, wenn die Selbstzündungs- und Verbrennungs-Bestimmungseinrichtung (301–305) bestimmt, dass die Selbstzündung und Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemisches auftritt.
Steuervorrichtung gemäß Anspruch 1, weiterhin mit einer Ionenstromabtasteinrichtung (22) zum Abtasten eines Ionenstromes, der sich gemäß einem Verbrennungszustand in dem mindestens einen der Vielzahl von Zylindern ändert, wobei die Zylindertemperaturerfassungseinrichtung (201–207) die Zylindertemperatur basierend auf dem Ionenstrom, der durch die Ionenstromabtasteinrichtung (22) abgetastet wird, abschätzt.
Steuervorrichtung gemäß Anspruch 1, weiterhin mit einer Zylinderdruckabtasteinrichtung (33) zum Abtasten eines Zylinderdrucks des mindestens einen der Vielzahl von Zylindern, der sich gemäß einem Verbrennungszustand des mindestens einen der Vielzahl von Zylindern ändert, wobei die Zylindertemperaturerfassungseinrichtung (201–207) die Zylindertemperatur basierend auf dem Zylinderdruck, der durch die Zylinderdruckabtasteinrichtung (33) abgetastet wird, abschätzt.
Steuervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Selbstzündungs- und Verbrennungs-Bestimmungseinrichtung (301–305) bestimmt, ob die Selbstzündung und Verbrennung auftritt, basierend darauf, ob die Zylindertemperatur, die durch die Zylindertemperaturerfassungseinrichtung (201–207) abgetastet oder abgeschätzt wird, größer als ein vorbestimmter Bestimmungswert ist.
Steuervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Selbstzündungs- und Verbrennungs-Begrenzungseinrichtung (401–409) die Selbstzündungs- und Verbrennungs-Begrenzungssteueroperation durch mindestens eine ausführt: eine Steueroperation, die eine Kraftstoffeinspritzmenge von mindestens einem Kraftstoffeinspritzventil (18, 19), das eingerichtet ist, den Kraftstoff einzuspritzen, um den Kraftstoff dem mindestens einen der Vielzahl von Zylindern zuzuführen, erhöht; eine Steueroperation, die einen Ventilschließzeitpunkt von mindestens einem Ansaugventil (23), das bei dem mindestens einen der Vielzahl von Zylindern bereitgestellt ist, verzögert; eine Steueroperation, die einen Kraftstoffeinspritzzeitpunkt des mindestens einen Kraftstoffeinspritzventils (19) in einem Fall, in dem die funkengezündete Verbrennungskraftmaschine konfiguriert ist, um direkt den Kraftstoff von dem mindestens einen Kraftstoffeinspritzventil (19) in den mindestens einen der Vielzahl von Zylindern einzuspritzen verzögert; eine Steueroperation, die eine Abgasrückführmenge von Abgas, das in den mindestens einen der Vielzahl von Zylindern rückgeführt wird, erhöht; und eine Steueroperation, die das Einspritzen des Kraftstoffs von dem mindestens einen Kraftstoffeinspritzventil (18, 19) stoppt.