DE102014204434B4

DE102014204434B4 - Zünd-Steuer/Regeleinrichtung für einen Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE102014204434B4
Application number: DE102014204434.0A
Authority: DE
Inventors: Noritaka Kimura; Kosuke IHARA
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2013-03-12
Filing date: 2014-03-11
Publication date: 2018-12-27
Anticipated expiration: 2034-03-12
Also published as: US20140261319A1; JP5802229B2; US9322346B2; JP2014173560A; DE102014204434A1

Abstract

Zünd-Steuer/Regeleinrichtung für einen Verbrennungsmotor (3), zum Steuern/Regeln einer Zündeinrichtung (5), die dazu in der Lage ist, einen Zündvorgang durchzuführen, um ein Gemisch in einem Zylinder (3a) in einem Verbrennungszyklus mehrfach zu zünden, umfassend:eine Zylinderströmung-Steuer/Regeleinrichtung (10, 15), um eine Stärke einer Zylinderströmung eines Gemischs in dem Zylinder (3a) zu steuern/regeln; undein Zünd-Steuer/Regelmittel, um dann, wenn ein Zylinderströmung-Bestimmungsmittel bestimmt, dass die Zylinderströmung stark ist, eine Mehrfach-Zünd-Steuerung/Regelung durchzuführen, um eine Zündhäufigkeit (NIG), die angibt, wie oft ein Zündvorgang durch die Zündeinrichtung (5) in einem Verbrennungszyklus durchgeführt wird, auf mehrere Male zu steuern/regeln, und um dann, wenn das Zylinderströmung-Bestimmungsmittel bestimmt, dass die Zylinderströmung nicht stark ist, eine Normal-Zünd-Steuerung/Regelung durchzuführen, um die Zündhäufigkeit (NIG) auf ein einziges Mal zu steuern/regeln,dadurch gekennzeichnet, dassdie Zünd-Steuer/Regeleinrichtung ferner ein Zündzeit-Zielwert-Einstellmittel aufweist, um einen Zündzeit-Zielwert (IGCMD) der Zündeinrichtung (5) einzustellen,wobei das Zylinderströmung-Bestimmungsmittel ausgelegt istzum Bestimmen, dass die Zylinderströmung während der Ausführung des Zündvorgangs durch die Zündeinrichtung (5) stark ist, wenn der eingestellte Zündzeit-Zielwert (IGCMD) weiter in Richtung früh verstellt ist als eine vorbestimmte Referenzposition (IGREF) im Verdichtungstakt, von welcher aus die Zylinderströmung schwach wird, undzum Bestimmen, dass die Zylinderströmung während der Ausführung des Zündvorgangs nicht stark ist, wenn der Zündzeit-Zielwert (IGCMD) mit der vorbestimmten Referenzposition (IGREF) übereinstimmt oder weiter in Richtung spät verstellt ist.

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Zünd-Steuer/Re - geleinrichtung für einen Verbrennungsmotor, um eine Zündeinrichtung zu steuern/regeln, die dazu in der Lage ist, einen Zündvorgang in einem Verbrennungszyklus mehrfach durchzuführen.
Beschreibung des Standes der Technik
Eine konventionelle Zünd-Steuer/Regeleinrichtung für einen Verbrennungs - motor von diesem Typ ist in der JP H11 - 37 030 A offenbart. Diese Zünd-Steuer/Regeleinrichtung erfasst die Drehzahl des Motors und die Last darauf (beispielsweise einen Öffnungsgrad eines Drosselventils) und erhöht die Häufigkeit einer Entladung (Zündvorgang) einer Zündkerze in einem Verbrennungszyklus, wenn die erfasste Drehzahl niedriger ist und auch die erfasste Last niedriger ist. Die Zünd-Steuer/Regeleinrichtung ist dazu konfiguriert, die Tatsache zu berücksichtigen, dass eine Zerstäubung von eingespritztem Kraftstoff wahrscheinlich unzureichend ist, da die Temperaturen von einem Kolben und einem Zylinder relativ niedrig sind, wenn sowohl die Drehzahl des Motors als auch die Last darauf niedrig sind. Das Zündverhalten der Zünd-Steuer/Regeleinrichtung wird verbessert, indem die Häufigkeit der Entladung und die Zünd-Energie erhöht werden.
Die oben beschriebene konventionelle Zünd-Steuer/Regeleinrichtung basiert auf der Voraussetzung, dass die Zunahme in der Häufigkeit einer Entladung der Zündkerze direkt zu einer Verbesserung im Zündverhalten führt. Es wurde jedoch herausgefunden, dass die Beziehung zwischen der Entladungshäufigkeit und dem bevorzugten Effekt einer Verbesserung im Zündverhalten nicht notwendigerweise gleichförmig ist, und dass die Beziehung insbesondere in hohem Maße von einem Strömungszustand einer Mischung in dem Zylinder abhängt. In einem Fall beispielsweise, in welchem eine Zylinderströmung durchgeführt wird, um zu bewirken, dass eine Mischung unter Zwang in dem Zylinder strömt, ist es notwendig, eine Mischung zu zünden, die eine sehr hohe Strömungsgeschwindigkeit aufweist, in Abhängigkeit von einer eingestellten Zündzeit. Um in diesem Fall die Mischung gegen die hohe Strömungsgeschwindigkeit zu zünden, ohne die Flamme auszublasen, ist es sehr effektiv, die Entladungshäufigkeit zu erhöhen, wohingegen dann, wenn die Strömungsgeschwindigkeit der Mischung niedrig ist, der obige vorteilhafte Effekt kaum erhalten werden kann, auch wenn die Entladungshäufigkeit vergrößert wird.
Wenn bei der konventionellen Zünd-Steuer/Regeleinrichtung jedoch die Bedingung erfüllt ist, dass sowohl die Drehzahl des Motors als auch die Last darauf niedrig sind, wird die Entladungshäufigkeit der Zündkerze so gesteuert/geregelt, dass sie erhöht wird, unabhängig von dem Strömungszustand der Mischung im Zylinder. Wenn daher die Strömungsgeschwindigkeit der Mischung niedrig ist, wird die Entladungshäufigkeit der Zündkerze in verschwenderischer Weise in dem Zustand erhöht, in welchem der vorteilhafte Effekt der Verbesserung im Zündverhalten kaum erhalten werden kann, wodurch eine Erosion der Zündkerze fortschreitet, so dass die Lebensdauer davon verkürzt und ein Energieverbrauch erhöht wird.
Aus der DE 10 2011 077 357 A ist eine Zünd-Steuer/Regeleinrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 bekannt.
Die DE 199 13 316 A1 zeigt einen Verbrennungsmotor, der zur Mehrfach-zündung ausgelegt ist, mit einem Einlasszeit-Variationsmechanismus, um eine Einlassventil-Schließzeit zu verändern, und einem Wirbelsteuerventil im Ansaugkanal. Die Zündhäufigkeit wird auf einen größeren Wert gesetzt, wenn die Verwirbelung durch das Wirbelsteuerventil größer ist und wenn die Ventilüberschneidung zwischen Einlass- und Auslassventil größer ist.
Die DE 199 40 854 A1 zeigt einen Verbrennungsmotor, wo der Betrieb vom Einlassventil verändert und der Zündzeitpunkt entsprechend der einhergehenden Luftverwirbelung korrigiert wird, um auch im Magerverbrennungsbetrieb für eine stabile Verbrennung zu sorgen.
Überblick über die Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Zünd-Steuer/Regel - einrichtung für einen Verbrennungsmotor bereitzustellen, die dazu in der Lage ist, die Häufigkeit eines Zündvorgangs so zu steuern/regeln, dass sie weder zu groß noch zu klein wird, entsprechend einem Strömungszustand einer Mischung in einem Zylinder, um dadurch eine hinreichende Verbrennungsstabilität sicherzustellen und Abnutzung und Energieverbrauch einer Zündeinrichtung zu reduzieren.
Um die obige Aufgabe zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung eine Zünd-Steuer/Regeleinrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 1 bereit.
Die Zündsteuer/Regeleinrichtung steuert/regelt eine Zündeinrichtung, die dazu in der Lage ist, einen Zündvorgang zum Zünden einer Mischung in einem Zylinder in einem Verbrennungszyklus mehrfach durchzuführen, und enthält: eine Zylinderströmung-Steuer/Regeleinrichtung, um eine Stärke einer Zylinderströmung (Zylinder-Innen-Strömung) einer Mischung im Zylinder zu steuern/regeln, ein Zylinderströmungsparameter-Beschaffungsmittel, um einen Zylinderströmungsparameter zu erhalten, der die Stärke der Zylinderströmung angibt, ein Zylinderströmung-Bestimmungsmittel, um auf Basis eines Resultats von einem Vergleich zwischen dem erhaltenen Zylinderströmungsparameter und einem vorbestimmten Schwellenwert zu bestimmen, ob die Zylinderströmung stark ist, oder nicht, und ein Zünd-Steuer/Regelmittel, um dann, wenn das Zylinderströmung-Bestimmungsmittel bestimmt, dass die Zylinderströmung stark ist, eine Mehrfach-Zünd-Steuerung/Regelung durchzuführen, um eine Zündhäufigkeit, die eine Häufigkeit eines Zündvorgangs (Anzahl von Zündvorgängen) durch die Zündeinrichtung in einem Verbrennungszyklus angibt, auf mehrere Male zu steuern/regeln, und um dann, wenn das Zylinderströmung-Bestimmungs mittel bestimmt, dass die Zylinderströmung nicht stark ist, eine Normal-Zünd-Steuerung/Regelung durchzuführen, um die Zündhäufigkeit auf ein einziges Mal zu steuern/regeln.
Mit der Konfiguration von dieser Zünd-Steuer/Regeleinrichtung, wird die Stärke der Zylinderströmung der Mischung im Zylinder durch die Zylinderströmung-Steuer/Regeleinrichtung gesteuert/geregelt. Weiterhin wird der Zylinderströmungsparameter erhalten, der die Stärke der Zylinderströmung angibt, und es wird auf Basis des Resultats von einem Vergleich zwischen dem erhaltenen Zylinderströmungsparameter und dem vorbestimmten Schwellenwert bestimmt, ob die Zylinderströmung stark ist, oder nicht. Wenn bestimmt wird, dass die Zylinderströmung stark ist, wird die Zündhäufigkeit, welche die Häufigkeit eines Zündvorgangs durch die Zündeinrichtung in einem Verbrennungszyklus ist, auf mehrere Male gesteuert/geregelt (Mehrfach-Zünd-Steuerung/Regelung), wohingegen dann, wenn bestimmt wird, dass die Zylinderströmung nicht stark ist, die Zündhäufigkeit auf ein einziges Mal gesteuert/geregelt wird (Normal-Zünd-Steuerung/Regelung).
Wie vorstehend beschrieben, ist der vorteilhafte Effekt einer Verbesserung im Zündverhalten durch Mehrfach-Zündung in Abhängigkeit von der Stärke der Zylinderströmung unterschiedlich. Wenn die Zylinderströmung stark ist, ist der vorteilhafte Effekt hoch, wohingegen dann, wenn die Zylinderströmung schwach ist, dieser kaum erhalten werden kann. Mit der obigen Konfiguration ist es daher möglich, dann, wenn bestimmt wird, dass die Zylinderströmung stark ist, effektiv das Zündverhalten zu verbessern und eine Verbrennungsstabilität hinreichend sicherzustellen, indem die Mehrfach-Zünd-Steuerung/Regelung durchgeführt wird, und indem der Zündvorgang mehrfach durchgeführt wird. Wenn andererseits bestimmt wird, dass die Zylinderströmung nicht stark ist, dann wird die Normal-Zünd-Steuerung/Regelung durchgeführt, um den Zündvorgang nur ein einziges Mal durchzuführen, um die Zündhäufigkeit zu reduzieren, wodurch es möglich ist, die Abnutzung der Zündeinrichtung, einschließlich der Erosion von einer Zündkerze, und den Energieverbrauch der Zündeinrichtung zu verringern.
Bevorzugt umfasst die Zylinderströmung-Steuer/Regeleinrichtung ein Strömung-Steuer/Regelventil, um die Zylinderströmung so zu steuern/regeln, dass die Zylinderströmung stärker wird, wenn ein Öffnungsgrad des Strömung-Steuer/Regelventils kleiner ist, und bei der Mehrfach-Zünd-Steuerung/Regelung setzt das Zünd-Steuer/Regelmittel die Zündhäufigkeit auf einen größeren Wert, wenn der Öffnungsgrad von dem Strömung-Steuer/Regelventil kleiner ist.
Mit der Konfiguration des bevorzugten Ausführungsbeispiels wird dann, wenn der Öffnungsgrad des Strömung-Steuer/Regelventils kleiner ist, also dann, wenn die Zylinderströmung stärker ist, die Zündhäufigkeit während der Mehrfach-Zünd-Steuerung/Regelung erhöht, um eine Zündenergie zu vergrößern, wodurch es möglich ist, den vorteilhaften Effekt einer Verbesserung im Zündverhalten durch die Mehrfach-Zündung genauer zu erhalten.
Bevorzugt umfasst die Zylinderströmung-Steuer/Regeleinrichtung einen Einlasszeit-Variationsmechanismus, der dazu in der Lage ist, eine Ventilschließzeit von einem Einlassventil zu ändern, und bei der Mehrfach-Zünd-Steuerung/Regelung stellt das Zünd-Steuer/Regelmittel die Zündhäufigkeit auf einen größeren Wert ein, wenn die geänderte Ventilschließ - zeit von dem Einlassventil näher an einer vorbestimmten Referenz-Ventilschließzeit liegt, bei welcher die Zylinderströmung nach einem unteren Totpunkt des Einlasstakts am stärksten wird.
In einem Fall, in welchem die Ventilschließzeit von dem Einlassventil geändert wird, wird die Stärke der Zylinderströmung so gesteuert/geregelt, dass sie maximal wird, wenn sich die Ventilschließzeit von dem Einlassventil bei einem bestimmten Zeitpunkt nach dem unteren Totpunkt im Einlasstakt befindet, und wird kleiner, wenn sich die Ventilschließzeit von dem Einlass - ventil weiter weg von diesem Zeitpunkt befindet. Aufgrund der oben beschriebenen Beziehung wird bei der Konfiguration des bevorzugten Ausführungsbeispiels die Ventilschließzeit des Einlassventils, bei welcher die Zylinderströmung am stärksten wird, als die vorbestimmte Referenz-Ventilschließzeit bestimmt, und die Zündhäufigkeit während der Mehrfach-Zünd-Steuerung/Regelung wird auf einen höheren Wert gesetzt, wenn die geänderte Ventilschließzeit von dem Einlassventil näher an der Referenz-Ventilschließzeit liegt. Folglich wird gemäß der Ventilschließzeit von dem Einlassventil dann, wenn die Zylinderströmung stärker ist, die Zündhäufigkeit während der Mehrfach-Zünd-Steuerung/Regelung erhöht, um eine Verbrennungsenergie zu erhöhen, wodurch es möglich ist, den vorteilhaften Effekt einer Verbesserung im Zündverhalten durch die Mehrfach-Zündung genauer zu erhalten.
Erfindungsgemäß umfasst die Zünd-Steuer/Regeleinrichtung weiter ein Zündzeit-Zielwert-Einstellmittel, um einen Zündzeit-Zielwert von der Zündeinrichtung einzustellen, wobei der Zylinderströmungsparameter der eingestellte Zündzeit-Zielwert ist, und der Schwellenwert eine vorbestimmte Referenzposition im Verdichtungstakt ist, von welcher aus die Zylinderströmung schwach wird, und dann, wenn der Zündzeit-Zielwert später liegt als die vorbestimmte Referenzposition, bestimmt das Zylinderströmung-Bestimmungsmittel, dass die Zylinderströmung schwach ist, und das Zünd-Steuer/Regelmittel führt die Normal-Zünd-Steuerung/Regelung durch.
Im Einlasstakt wird die Stärke der Zylinderströmung gemäß dem Öffnungsgrad von dem Strömung-Steuer/Regelventil und der Ventil schließzeit von dem Einlassventil gesteuert/geregelt und wird im Verdichtungstakt, der dem Einlasstakt folgt, zunehmend schwächer. Wenn daher der Zündzeit-Zielwert geändert wird, wird auch die tatsächliche Stärke der Zylinderströmung während dem Zündvorgang entsprechend geändert. Aufgrund der oben beschriebenen Beziehung wird bei der Konfiguration von dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Zündzeit-Zielwert als der Zylinderströmungs - parameter verwendet, und die vorbestimmte Referenzposition im Verdichtungstakt, von welcher aus die Zylinderströmung schwach wird, wird als der Schwellenwert verwendet. Wenn der eingestellte Zündzeit-Zielwert weiter in Richtung spät verstellt ist, als die Referenzposition, wird bestimmt, dass die Zylinderströmung schwach geworden ist, so dass die Normal-Zünd-Steuerung/Regelung durchgeführt wird. Dies macht es möglich, in geeigneter Weise zu verhindern, dass eine Mehrfach-Zündung in einem Zustand durchgeführt wird, in welchem die Zylinderströmung schwach ist, und daher ist es möglich, die Abnutzung und den Energieverbrauch der Zündeinrichtung weiter zu reduzieren.
Bevorzugt wird die vorbestimmte Referenzposition auf eine Position eingestellt, bei welcher die Zylinderströmung durch die Zylinderströmung-Steuer/Regeleinrichtung so gesteuert/geregelt wird, dass sie am stärksten ist, und nach welcher Position in dem Verdichtungstakt es möglich wird, eine Zündung durch die Normal-Zünd-Steuerung/Regelung durchzuführen, wenn die Zylinderströmung schwächer wird.
Unter der Bedingung, dass die Zylinderströmung durch die Zylinderströmung-Steuer/Regeleinrichtung so gesteuert/geregelt wird, dass sie am stärksten ist, also einer Bedingung, die es am schwierigsten macht, eine Zündung erfolgreich durchzuführen, wird bei der Konfiguration von dem bevorzugten Ausführungsbeispiel eine Position in dem Verdichtungstakt, nach welcher es möglich wird, eine Zündung erfolgreich mit der Normal-Zünd-Steuerung/Regelung durchzuführen, wenn die Zylinderströmung schwächer wird, als die vorbestimmte Referenzposition eingestellt, mit welcher der Zündzeit-Zielwert verglichen wird. Wenn daher der Zündzeit-Zielwert später liegt als die eingestellte Referenzposition, wird die Normal-Zünd-Steuerung/Regelung durchgeführt, wodurch es möglich wird, eine Zündung durch die Normal-Zünd-Steuerung/Regelung positiv durchzuführen, unabhängig von der tatsächlichen Stärke der Zylinderströmung, welche durch die Zylinderströmung-Steuer/Regeleinrichtung gesteuert/ geregelt wird.
Noch mehr bevorzugt wird die vorbestimmte Referenz-Ventilschließzeit auf eine Zeit eingestellt, bei welcher eine Einlassluftmenge, die in den Zylinder eingesogen wird, nach dem unteren Totpunkt im Einlasstakt maximal wird.
Im Allgemeinen wird die Einlassluftmenge, die in den Zylinder eingesogen wird, nach dem unteren Totpunkt im Einlasstakt aufgrund der Trägheit der Einlassluft maximal, und wenn das Einlassventil zu der Zeit geschlossen wird, ist die Einlassluftmenge maximal geworden, und die Stärke der Zylinderströmung wird auch maximal. Mit der Konfiguration des bevorzugten Ausführungsbeispiels wird die Referenz-Ventilschließzeit auf die Zeit eingestellt, zu welcher die Einlassluftmenge, die in den Zylinder eingesogen wird, nach dem unteren Totpunkt im Einlasstakt maximal wird, also auf die Einlassventil-Schließzeit, zu welcher die Zylinderströmung am stärksten wird, so dass es möglich ist, die Zündhäufigkeit in geeigneter Weise einzustellen, auf Basis des Resultats von einem Vergleich zwischen der Einlassventil-Schließzeit und der Referenz-Ventilschließzeit.
Die obige und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung, zusammen genommen mit den begleitenden Figuren, noch deutlicher.
Figurenliste

1 ist ein schematisches Diagramm eines Verbrennungsmotors, auf welchen die vorliegende Erfindung angewendet wird.
2 ist ein schematisches Diagramm eines Klappen-Variationsmechanismus, um die Stärke einer Tumble-Strömung zu steuern/regeln.
3 ist ein Blockdiagramm einer Zünd-Steuer/Regeleinrichtung.
4 ist ein Haupt-Flussdiagramm von einem Zünd-Steuer-/Regelverfahren.
5 ist ein Kennfeld, welches die Beziehung zwischen einem angeforderten Moment und einem AGR-Verhältnis und einem Zündzeit-Zielwert zeigt.
6A und 6B sind Diagramme, welche die Beziehung zwischen dem AGR-Verhältnis und einer optimalen Zündzeit zeigen.
7 ist ein Flussdiagramm einer Subroutine von einem Verfahren zum Berechnen der Zündhäufigkeit.
8 ist ein Kennfeld zur Verwendung bei der Berechnung eines Basiswerts der Zündhäufigkeit.
9 ist ein Kennfeld zur Verwendung bei der Berechnung eines von einer Klappenöffnung abhängigen Korrekturkoeffizienten.
10 ist ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen einer Einlassventil-Schließzeit und der Stärke der Tumble-Strömung zeigt, und
11 ist ein Kennfeld zur Verwendung bei der Berechnung eines Korrekturkoeffizienten, der von einer Einlassventil-Schließzeit abhängt.

Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
Die Erfindung wird nun im Detail unter Bezugnahme auf Figuren beschrieben, die ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel davon zeigen.
1 zeigt einen (nachfolgend als Motor bezeichneten) Verbrennungsmotor 3, auf welchen die vorliegende Erfindung angewendet wird. Der Motor 3 ist ein Benzinmotor, der beispielsweise vier Zylinder aufweist, und ist an einem nicht gezeigten Fahrzeug installiert. Eine Brennkammer 3d ist für jeden von Zylindern 3a des Motors 3 (von denen nur einer gezeigt ist) zwischen einem Kolben 3b und einem Zylinderkopf 3c definiert.
Ein Einlass-Durchgang 6 ist mit jedem Zylinder 3a über einen Einlass-Anschluss 6a und einen Einlass-Verteiler 6c verbunden, der einen Einlasss-Kollektor 6b aufweist, und ein Auslass-Durchgang 7 ist mit jedem Zylinder 3a über einen Auslass-Anschluss 7a und einen Auslass-Verteiler 7c verbunden, der einen Auslass-Kollektor 7b aufweist. Der Einlass-Anschluss 6a ist mit einem Kraftstoff-Einspritzventil 4 ausgestattet (vergleiche 3), und der Zylinderkopf 3c ist mit einer Zündeinrichtung 5 pro Zylinder ausgestattet (vergleiche 3). Aus dem Kraftstoff-Einspritzventil 4 eingespritzter Kraftstoff wird zusammen mit Luft (Frischluft), die über den Einlass-Durchgang 6 geliefert wird, in den Zylinder 3a eingesogen, wodurch eine Mischung in der Brennkammer 3d gebildet wird. Die Einspritz-Menge und der Einspritz-Zeitpunkt von Kraftstoff, der durch das Kraftstoff-Einspritzventil 4 eingespritzt wird, werden durch Steuer-/Regelsignale von einer ECU 2 gesteuert/geregelt, auf die nachfolgend Bezug genommen wird.
Die Zündeinrichtung 5 umfasst ein Paar von (nicht gezeigten) Zündspulen und eine (nicht gezeigte) Zündkerze, welche zu der Brennkammer 3d hin weist. Die Zündeinrichtung 5 ist dazu konfiguriert, ein Aufladen der einen Zündspule und eine Entladung der anderen Zündspule durch die Zündkerze wiederholt in einer abwechselnden Weise unter der Steuerung/Regelun der ECU 2 durchzuführen, wodurch es möglich ist, einen Zündvorgang zum Zünden der Mischung innerhalb der Brennkammer 3d (Entladungsvorgang) mehrfach (zum Beispiel maximal 15 Mal) in einem Verbrennungszyklus durchzuführen.
Ein Einlassventil 8 und ein Auslassventil 9 sind für jeden Zylinder 3a vorgesehen. Ein Einlassnockenphase-Variationsmechanismus 15 ist an einem Ende einer (nicht gezeigten) Einlassnockenwelle vorgesehen, um das Einlassventil 8 zu betätigen. Der Einlassnockenphase-Variationsmechanismus 15 ändert stufenlos eine Phase der Einlassnockenwelle relativ zu einer (nicht gezeigten) Kurbelwelle des Motors 3 (nachfolgend bezeichnet als die Einlassnockenphase).
Wenn die Einlassnockenphase geändert wird, werden eine Ventil-Öffnungszeit IVO und eine Ventil-Schließzeit IVC von dem Einlassventil 8 (nachfolgend als die Einlassventil-Schließzeit IVC bezeichnet) in Bezug auf die Kurbelwelle stufenlos geändert (verschoben). Wenn die Einlassventil-Schließzeit IVC wie oben erwähnt geändert wird, ändert sich die Stärke einer nachfolgend beschriebenen Tumble-Strömung in Übereinstimmung damit. Es ist festzuhalten, dass die Einlassnockenphase durch Betätigen einer (nicht gezeigten) Steuerwelle von dem Einlassnockenphase-Variationsmechanismus 15 über einen VTC-Aktuator 15a gesteuert/geregelt wird (vergleiche 3), und die Betätigung von dem VTC-Aktuator 15a durch ein Steuer-/Regelsignal von der ECU 2 gesteuert/geregelt wird.
Ein Drosselventil-Mechanismus 10 ist in dem Einlass-Durchgang 6 an einer Stelle stromaufwärts von dem Einlass-Kollektor 6b vorgesehen. Der Drosselventil-Mechanismus 10 umfasst ein schwenkbewegliches Drosselventil 10a, das in dem Einlass-Durchgang 6 angeordnet ist, und einen TH-Aktuator 10b, um das Drosselventil 10a zu betätigen. Der Öffnungsgrad von dem Drosselventil 10a wird gesteuert/geregelt, indem durch die ECU 2 ein elektrischer Strom gesteuert/geregelt wird, welcher zu den TH-Aktuator 10b geliefert wird, wodurch die Einlassluftmenge (Frischluftmenge) von Einlassluft eingestellt wird, die in die Brennkammer 3b eingesogen wird.
Wie in 2 gezeigt, ist jeder Einlass-Anschluss 6a mit einem Klappen-Variationsmechanismus 16 ausgestattet. Der Klappen-Variationsmechanismus 16 dient dazu, die Brennbarkeit der Mischung durch Erzeugen einer Tumble-Strömung als der Zylinderströmung der Mischung innerhalb von dem Zylinder 3a zu verbessern. Der Klappen-Variationsmechanismus 16 umfasst eine schwenkbewegliche Klappe 16a, die innerhalb von dem Einlass-Anschluss 6a angeordnet ist, und einen Klappen-Aktuator 16b, um die Klappe 16a zu betätigen.
Die Klappe 16a wird durch Schwenken zwischen einer Position mit minimalem Öffnungsgrad, angegeben durch durchgezogene Linien in 2, und einer Position mit maximalem Öffnungsgrad bewegt, die durch unterbrochene Linien in 2 angegeben ist. Wenn ein Öffnungsgrad ATF der Klappe 16a (nachfolgend bezeichnet als die Klappenöffnung ATF) minimal ist, wird der Durchgangsbereich von dem Einlass-Anschluss 6a auf das Minimum verengt, wodurch die Stärke der Tumble-Strömung maximal wird, und wenn die Klappenöffnung ATF größer wird, wird die Stärke der Tumble-Strömung kleiner. Der Klappen-Aktuator 16b ist durch eine Kombination von einem Motor und einem Getriebe-Mechanismus gebildet (von denen nichts gezeigt ist), und der Betrieb davon wird durch ein Steuer-/Regelsignal von der ECU 2 gesteuert/geregelt.
Weiter ist der Motor 3 mit einer AGR-Einrichtung 11 ausgestattet, um Abgase, die aus der Brennkammer 3d in den Auslass-Durchgang 7 ausgegeben werden, teilweise als AGR-Gase wieder dem Einlass-Durchgang 6 zuzuführen. Die AGR-Einrichtung 11 umfasst einen AGR-Durchgang 12, einen AGR-Ventil-Mechanismus 13, der in einem Zwischenabschnitt von dem AGR-Durchgang 12 vorgesehen ist, und einen AGR-Kühler 14. Der AGR-Durchgang 12 ist mit dem Auslass-Kollektor 7b in dem Auslass-Durchgang 7 und dem Einlass-Kollektor 6b in dem Einlass-Durchgang 6 verbunden.
Der AGR-Ventil-Mechanismus 13 umfasst ein AGR-Ventil 13a, das in dem AGR-Durchgang 12 angeordnet ist, und einen AGR-Aktuator 13b, um das AGR-Ventil 13a zu betätigen. Der Hub-Betrag von dem AGR-Ventil 13a wird gesteuert/geregelt, indem durch die ECU 2 der elektrische Strom gesteuert/geregelt wird, welcher dem AGR-Aktuator 13b zugeführt wird, wodurch eine AGR-Menge GEGR von AGR-Gasen eingestellt wird, die wieder dem Einlass-Durchgang 6 zugeführt werden.
Die Kurbelwelle von dem Motor 3 ist mit einem Kurbelwinkel-Sensor 20 ausgestattet (vergleiche 3). Der Kurbelwinkel-Sensor 20 liefert ein CRK-Signal, das ein Pulssignal ist, an die ECU 2, zusammen mit einer Drehung der Kurbelwelle, immer dann, wenn die Kurbelwelle sich um einen vorbestimmten Kurbelwinkel (beispielsweise 30°) dreht. Die ECU 2 berechnet eine Drehzahl NE von dem Motor 3 (nachfolgend bezeichnet als die Motordrehzahl NE) auf Basis von dem CRK-Signal.
In die ECU 2 werden weiter, wie in 3 gezeigt, auch ein Erfassungssignal, das einen Betätigungsbetrag AP eines (nicht gezeigten) Gaspedals des Fahrzeugs angibt (nachfolgend als Gaspedal-Öffnungsgrad AP bezeichnet), von einem Gaspedalöffnung-Sensor 21 und ein Erfassungssignal, welches die Klappenöffnung ATF des Klappen-Betätigungsmechanismus 16 angibt, von einem Klappenöffnung-Sensor 25 eingegeben.
Ein Atmosphärendruck-Sensor 22 und ein Einlassluft-Temperatur-Sensor 23 sind in dem Einlass-Durchgang 6 an jeweiligen Stellen stromaufwärts von dem Drosselventil 10a vorgesehen. Der Atmosphärendruck-Sensor 22 erfasst einen Atmosphärendruck PA und liefert ein Signal an die ECU 2, welches den erfassten Atmosphärendruck PA angibt. Der Einlassluft-Temperatur-Sensor 23 erfasst eine Temperatur TA von Einlassluft, welche durch den Einlass-Durchgang 6 strömt (nachfolgend bezeichnet als die Einlassluft-Temperatur TA), und liefert ein Signal, welches die erfasste Einlassluft-Temperatur TA angibt, an die ECU 2. Weiter ist ein Zylinderblock 3e von dem Motor 3 mit einem Motorkühlmittel-Temperatur-Sensor 24 ausgestattet, welcher eine Temperatur TW von einem Motorkühlmittel des Motors 3 erfasst (nachfolgend als die Motorkühlmittel-Temperatur TW bezeichnet), und liefert ein Signal an die ECU 2, welches die erfasste Motorkühlmittel-Temperatur TW angibt.
Die ECU 2 ist durch einen Mikrocomputer implementiert, der eine CPU, ein RAM, ein ROM und eine Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle umfasst (von denen nichts genauer gezeigt ist). Die ECU 2 bestimmt die Betriebsbedingungen von dem Motor 3 auf Basis der Erfassungssignale von den oben beschriebenen Sensoren 20 bis 25 und führt in Abhängigkeit von den bestimmten Betriebsbedingungen des Motors 3 verschiedene Arten einer Motor-Steuerung/Regelung durch, einschließlich einer Steuerung/Regelung der Einlassluft-Menge, der AGR-Menge, der Kraftstoff-Einspritzmenge und eines Zündvorgangs von dem Motor 3.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel entspricht die ECU 2 dem Zylinderströmungsparameter-Beschaffungsmittel, dem Zylinderströmung-Bestimmungsmittel, dem Zünd-Steuer/Regelmittel und dem Zündzeit-Zielwert-Einstellmittel,
Nachfolgend wird ein Zünd-Steuer-/Regelverfahren zum Steuern/Regeln einer Zündung des Motors 3, ausgeführt durch die ECU 2, unter Bezugnahme auf 4 beschrieben. Dieses Verfahren dient dazu, zu bestimmen, ob eine Mehrfach-Zündung durch die Zündeinrichtung 5 durchführbar ist, oder nicht, und dazu, die Zündhäufigkeit für Mehrfach-Zündung einzustellen, und wird wiederholt mit einer vorbestimmten Wiederholungsperiode (beispielsweise 1 Sekunde) durchgeführt.
Bei dem vorliegenden Verfahren wird zunächst, in einem Schritt 1 (in verkürzter Form in 4 als S1 bezeichnet, wobei die folgenden Schritte auch in abgekürzter Form gezeigt sind), das angeforderte Moment TRQCMD des Motors 3 berechnet, indem ein vorbestimmtes (nicht gezeigtes) Kennfeld entsprechend der erfassten Gaspedal-Öffnung AP und der Motordrehzahl NE durchsucht wird. In diesem Kennfeld ist das angeforderte Moment TRQCMD so eingestellt, dass es im Wesentlichen proportional zu der Gaspedal-Öffnung AP ist.
Danach werden eine Einlassluftmenge GAIRCMD, eine AGR-Zielmenge GEGRCMD, ein Einlassnockenphase-Zielwert CAINDMD und die Kraftstoff-Einspritzmenge, dargestellt durch das Symbol GFUEL berechnet, indem jeweilige vorbestimmte Kennfelder (von denen keines speziell gezeigt ist) entsprechend dem berechneten angeforderten Moment TRQCMD und der Motordrehzahl NE durchsucht werden (Schritt 2).
Dann wird ein Zündzeit-Zielwert IGCMD berechnet (Schritt 3). Auch dieser Zündzeit-Zielwert IGCMD wird berechnet, indem ein (nicht gezeigtes) vorbestimmtes Kennfeld entsprechend dem angeforderten Moment TRQCMD und der Motordrehzahl NE durchsucht wird.
5 zeigt die Beziehung von einem AGR-Verhältnis REGR und dem Zündzeit-Zielwert IGCMD zu dem angeforderten Moment TRQCMD von den wie oben beschrieben berechneten Motor-Steuer-/Regelparametern als ein Kontur-Kennfeld von dem Zündzeit-Zielwert IGCMD. Es ist festzuhalten, dass das AGR-Verhältnis REGR unter Verwendung der Einlassluft-Zielmenge GAIRCMD und der AGR-Zielmenge GEGRCMD, die im Schritt 2 eingestellt werden, durch eine Gleichung: $REGR = GEGRCMD/ (GAIRCMD + GEGRCMD)$
berechnet wird.
Weiterhin wird der Zündzeit-Zielwert IGCMD unter Verwendung von einem Kurbelwinkel ausgedrückt, indem eine Zeit eines oberen Totpunkts im Verdichtungstakt (TDC) auf Null eingestellt wird und eine Zeit auf einer später liegenden Seite durch einen positiven Wert dargestellt wird.
Wie in 5 gezeigt, wird dann, wenn das AGR-Verhältnis REGR größer ist, der Zündzeit-Zielwert IGCMD so eingestellt, dass er weiter in Richtung früh verstellt ist. Dies geschieht aus dem folgenden Grund: wenn das AGR-Verhältnis REGR, wie in 6A gezeigt, klein ist, ist die Verbrennungstemperatur hoch, und die Verbrennungsdauer ist kurz, und daher befindet sich eine optimale Zündzeit MBT an einer Kurbelwinkel-Position relativ nahe an dem oberen Totpunkt des Verdichtungstakts, wohingegen dann, wenn das AGR-Verhältnis REGR größer ist, wie in 6B gezeigt, die Verbrennungstemperatur niedriger wird, und die Verbrennungsdauer länger wird, so dass entsprechend die optimale Zündzeit MBT sich auf eine früher liegende Seite bewegt.
Wenn weiterhin der Zündzeit-Zielwert IGCMD weiter in Richtung früh eingestellt wird, wird der Zündvorgang in einem Zustand durchgeführt, in welchem die in dem Einlasstakt gebildete Tumble-Strömung nicht sehr schwach ist, wohingegen dann, wenn der Zündzeit-Zielwert IGCMD so eingestellt ist, dass er in Richtung spät verstellt ist, nahe an dem oberen Totpunkt im Verdichtungstakt, der Zündvorgang in einem Zustand durchgeführt wird, in welchem die Tumble-Strömung schwach ist.
Aufgrund der oben beschriebenen Beziehung wird bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Zündzeit-Zielwert IGCMD als Zylinderströmungsparameter verwendet, der die Stärke der Tumble-Strömung zu der Zeit einer Durchführung eines Zündvorgangs angibt, und es wird bestimmt, ob die Mehrfach-Zündung durchführbar ist, oder nicht, indem der Zündzeit-Zielwert IGCMD mit einer vorbestimmten Referenzposition IGREF im Verdichtungstakt verglichen wird. Es ist festzuhalten, dass die Referenzposition IGREF auf solch eine Kurbelwinkel-Position eingestellt wird, dass die Tumble-Strömung so gesteuert/geregelt wird, dass sie am stärksten ist, indem die Klappenöffnung ATF von dem Klappen-Variationsmechanismus 16 auf das Minimum eingestellt wird, und indem auch die Einlassventil-Schließzeit IVC auf eine Referenz-Ventil-Schließzeit IVCREF eingestellt wird, die nachfolgend beschrieben wird, und eine Zündung kann durch einen einzelnen Zündvorgang von dieser Position durchgeführt werden, und danach, im Verdichtungstakt, wenn die Tumble-Strömung schwächer wird.
In einem auf den Schritt 3 folgenden Schritt 4 wird der oben erwähnte Vergleich durchgeführt, und es wird bestimmt, ob der eingestellte Zündzeit-Zielwert IGCMD größer als die Referenzposition IGREF ist, oder nicht. Wenn die Antwort auf diese Frage negativ ist (NEIN), also wenn der Zündzeit-Zielwert IGCMD mit der Referenzposition IGREF übereinstimmt oder weiter in Richtung spät als dieselbe verstellt ist, wird bestimmt, dass die Tumble-Strömung nicht stark ist, und es wird eine Normal-Zünd-Steuerung/Regelung durchgeführt, wobei bewirkt wird, dass die Zündeinrichtung 5 einen Zündvorgang nur ein einziges Mal in einem Verbrennungszyklus durchführt (Schritt 5), gefolgt davon, dass das vorliegende Verfahren beendet wird.
Wenn andererseits die Antwort auf die Frage von dem Schritt 4 zustimmend ist (JA), also wenn der Zündzeit-Zielwert IGCMD weiter in Richtung früh verstellt ist als die Referenzposition IGREF, wird bestimmt, dass die Tumble-Strömung stark ist, und eine Zündhäufigkeit NIG wird berechnet (Schritt 6). Dann wird eine Mehrfach-Zünd-Steuerung/Regelung durchgeführt, wobei bewirkt wird, dass die Zündeinrichtung 5 einen Zündvorgang NIG mal in einem Verbrennungszyklus durchführt (Schritt 7), gefolgt davon, dass das vorliegende Verfahren beendet wird.
Wie oben beschrieben, wird auf Basis von dem Zündzeit-Zielwert IGCMD bestimmt, ob die Mehrfach-Zündung durchführbar ist, oder nicht, so dass in dem Kennfeld von 5 ein Mehrfach-Zünd-Steuerung/Regelung-Bereich auf einen Bereich eingestellt ist, der weiter in Richtung früh verstellt ist, als die Linie der Referenzposition IGREF (schraffierter Bereich), wobei ein Normal-Zünd-Steuerung/Regelung-Bereich auf einen Bereich eingestellt ist, der weiter in Richtung spät verstellt ist, als die Linie der Referenzposition IGREF (leerer Bereich).
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 7 ein Verfahren zum Berechnen der Zündhäufigkeit NIG beschrieben, das im Schritt 6 in 5 durchgeführt wird. Bei diesem Verfahren wird zunächst, in einem Schritt 11, ein Basiswert NBASE der Zündhäufigkeit NIG berechnet, indem ein in 8 gezeigtes Kennfeld entsprechend dem Zündzeit-Zielwert IGCMD durchsucht wird. Der Basiswert NBASE entspricht der Zündhäufigkeit, die unter der Bedingung eingestellt werden sollte, dass die Klappenöffnung ATF minimal ist, und auch die Einlassventil-Schließzeit IVC mit der nachfolgend beschriebenen Referenz-Ventilschließzeit IVRCREF übereinstimmt.
Aus diesem Grund wird in dem in 8 gezeigten Kennfeld der Basiswert NBASE auf einen größeren Wert eingestellt, der 1 übersteigt, innerhalb von einem Bereich, der weiter in Richtung früh verstellt ist als die Referenzposition IGREF, wenn der Zündzeit-Zielwert IGCMD weiter in Richtung früh verstellt wird.
In einem auf den oben beschriebenen Schritt 11 folgenden Schritt 12 wird ein von einer Klappenöffnung abhängiger Korrekturkoeffizient KATF berechnet, indem ein in 9 gezeigtes Kennfeld entsprechend der erfassten Klappenöffnung ATF durchsucht wird. In diesem Kennfeld, ist der von der Klappenöffnung abhängige Korrekturkoeffizient KATF auf 1 eingestellt, wenn die Klappenöffnung ATF gleich Null ist (minimale Öffnung), und wenn die Klappenöffnung ATF größer wird, wird die Tumble-Strömung schwächer, und daher wird der von der Klappenöffnung abhängige Korrekturkoeffizient KATF auf einen kleineren Wert (0 < KTF ≤ 1) eingestellt.
Als nächstes wird die Einlassventil-Schließzeit IVC berechnet (Schritt 13). Diese Rechnung wird auf Basis von dem im Schritt 2 in 4 eingestellten Einlassnockenphase-Zielwert CAINCMD durchgeführt. Dann wird der Absolutwert der Differenz zwischen der Einlassventil-Schließzeit IVC und der vorbestimmten Referenz-Ventilschließzeit IVCREF (= | IVC - IVCREF |) als eine Ventilschließzeit-Differenz DIVC berechnet (Schritt 14).
Unter Bezugnahme auf 10 variiert die Stärke der Tumble-Strömung mit der Einlassventil-Schließzeit IVC, und wird maximal, wenn die Einlassventil-Schließzeit IVC einer bestimmten Kurbelwinkel-Position nach einem unteren Totpunkt (BDC) für den Einlasstakt entspricht. Dies geschieht, da die Menge von Einlassluft, die in den Zylinder 3a eingesogen wird, nach dem unteren Totpunkt für den Einlasstakt maximal wird, aufgrund der Trägheit der Einlassluft, und wenn das Einlassventil 8 zu dieser Zeit an dem unteren Totpunkt im Einlasstakt geschlossen wird, wird eine maximale Ansaug-Effizienz erhalten, und die Stärke der Zylinderströmung wird auch maximal. Die oben erwähnte Referenz-Ventilschließzeit IVCREF wird auf eine Kurbelwinkel-Position eingestellt, zu welcher die Einlassluftmenge maximal wird und die stärkste Tumble-Strömung erhalten werden kann, und die Ventilschließzeit-Differenz DIVC stellt eine Differenz der Einlassventil-Schließzeit IVC von der Referenz-Ventilschließzeit IVCREF dar.
Als nächstes wird ein von einer Einlassventil-Schließzeit abhängiger Korrekturkoeffizient KIVC berechnet, indem ein in 11 gezeigtes Kennfeld entsprechend der berechneten Ventilschließzeit-Differenz DIVC durchsucht wird (Schritt 15). Aufgrund der oben beschriebenen Beziehung wird in diesem Kennfeld der von der Einlassventil-Schließzeit abhängige Korrekturkoeffizient KIVC auf 1 eingestellt, wenn die Ventilschließzeit-Differenz DIVC gleich 0 ist, was bedeutet, dass die Einlassventil-Schließzeit IVC mit der Referenz-Ventilschließzeit IVCREF übereinstimmt. Weiter wird der von der Einlassventil-Schließzeit abhängiger Korrekturkoeffizient KIVC auf einen kleineren Wert eingestellt, wenn die Ventilschließzeit-Differenz DIVC größer ist, also wenn die Einlassventil-Schließzeit IVC weiter von der Referenz-Ventilschließzeit IVCREF abweicht (0 < KIVC ≤ 1).
Als nächstes wird die Zündhäufigkeit NIG berechnet, indem der in Schritt 11 berechnete Basiswert NBASE mit dem von der Klappenöffnung abhängigen Korrekturkoeffizienten KATF und dem von der Einlassventil-Schließzeit abhängigen Korrekturkoeffizienten KIVC multipliziert wird, und das Produkt auf eine ganze Zahl aufgerundet wird (Schritt 16), gefolgt davon, dass das vorliegende Verfahren beendet wird.
Wie vorstehend beschrieben, wird gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Zündzeit-Zielwert IGCMD als der Zylinderströmungsparameter verwendet, der die Stärke der Tumble-Strömung zu der Zeit der Durchführung von einem Zündvorgang angibt, und unter Verwendung der Referenzposition IGREF in dem Verdichtungstakt, von welcher aus die Tumble-Strömung schwach wird, als einem Schwellenwert, ein Vergleich zwischen dem Zündzeit-Zielwert IGCMD und der Referenzposition IGREF ausgeführt wird. Dann, wenn der Zündzeit-Zielwert IGCMD weiter in Richtung früh verstellt ist als die Referenzposition IGREF, wird bestimmt, dass die Tumble-Strömung stark ist, und die Mehrfach-Zünd-Steuerung/Regelung wird durchgeführt. Dies macht es möglich, eine Mehrfach-Zündung in einem Zustand durchzuführen, in welchem die Tumble-Strömung stark ist, wodurch es möglich ist, ein Zündverhalten effektiv zu verbessern, um dadurch eine Verbrennungsstabilität in hinreichender Weise sicherzustellen.
Wenn andererseits der Zündzeit-Zielwert IGCMD mit der Referenzposition IGREF übereinstimmt, oder wenn der Zündzeit-Zielwert IGCMD weiter in Richtung spät verstellt ist als die Referenzposition IGREF, wird bestimmt, dass die Tumble-Strömung schwach geworden ist, und die Normal-Zünd-Steuerung/Regelung wird durchgeführt. Dies macht es möglich, zu verhindern, dass eine Mehrfach-Zündung in einem Zustand durchgeführt wird, in welchem die Tumble-Strömung schwach wird, und es reduziert die Zündhäufigkeit, wodurch es möglich ist, die Abnutzung der Zündeinrichtung 5, einschließlich einer Erosion der Zündkerze, und den Energieverbrauch der Zündeinrichtung 5 zu reduzieren.
Weiterhin wird die Referenzposition IGREF eingestellt, wobei von der Bedingung ausgegangen wird, dass die Klappenöffnung ATF minimal ist, und auch die Einlassventil-Schließzeit IVC mit der Referenz-Ventilschließzeit IVREF übereinstimmt, also der Bedingung, dass die Tumble-Strömung am stärksten ist, was es schwierig macht, eine Zündung erfolgreich durchzuführen, so dass es möglich ist, eine Zündung durch die Normal-Zünd-Steuerung/Regelung positiv durchzuführen, unabhängig von der tatsächlichen Stärke der Tumble-Strömung.
Weiterhin wird die Zündhäufigkeit NIG berechnet, indem der von der Klappenöffnung abhängige Korrekturkoeffizient KATF auf einen größeren Wert eingestellt wird, wenn die Klappenöffnung ATF kleiner ist, wobei der von der Einlassventil-Schließzeit abhängige Korrekturkoeffizient KIVC auf einen größeren Wert eingestellt wird, wenn die Einlassventil-Schließzeit IVC näher an der Referenz-Ventilschließzeit IVQREF liegt, und indem der Basiswert NBASE unter Verwendung der beiden Korrekturkoeffizienten KATF und KIVC korrigiert wird. Dies macht es möglich, die Zündhäufigkeit NIG während der Mehrfach-Zünd-Steuerung/Regelung zu erhöhen, wenn die Tumble-Strömung stärker ist, um dadurch eine Zündenergie zu vergrößern, und daher ist es möglich, den vorteilhaften Effekt einer Verbesserung im Zündverhalten durch die Mehrfach-Zündung genauer zu erhalten.
Weiterhin wird die Referenz-Ventilschließzeit IVCREF auf eine Zeit eingestellt, um die Einlassluftmenge zu maximieren, die in den Zylinder 3a eingesogen wird, also auf eine Zeit, zu welcher die Tumble-Strömung am stärksten wird, nach dem unteren Totpunkt im Einlasstakt, so dass es möglich ist, in geeigneter Weise die Zündhäufigkeit NIG gemäß dem Resultat von einem Vergleich zwischen der Einlassventil-Schließzeit IVC und der Referenz-Ventilschließzeit IVCREF zu korrigieren.
Es ist festzuhalten, dass die vorliegende Erfindung in keiner Weise auf das oben beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt ist, sondern in verschiedenen Formen durchgeführt werden kann. Obwohl in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel der Zündzeit-Zielwert IGCMD als der Zylinderströmungsparameter verwendet wird, um zu bestimmen, ob die Mehrfach-Zünd-Steuerung/Regelung durchführbar ist, oder nicht, kann beispielsweise anstelle davon oder zusätzlich dazu ein anderer geeigneter Parameter verwendet werden, der die Stärke der Zylinderströmung angibt. In diesem Fall kann beispielsweise die Klappenöffnung ATF und/oder die Ventilschließzeit-Differenz DIVC, die verwendet wird, um die Zündhäufigkeit NIG in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel zu korrigieren, auch als der bzw. die Zylinderströmungsparameter verwendet werden.
Weiterhin können zusätzlich zu der Klappenöffnung ATF und der Ventilschließzeit-Differenz DIVC, die in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel verwendet werden, andere geeignete Parameter, wie beispielsweise das AGR-Verhältnis REGR, die Einlasslufttemperatur TA, und die Motor-Kühlmitteltemperatur TW als Parameter zur Korrektur der Zündhäufigkeit NIG verwendet werden. Obwohl in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel die vorliegende Erfindung auf den Motor angewendet wird, der beispielhaft die Tumble-Strömung als Zylinderströmung erzeugt, ist dies weiterhin nicht einschränkend, sondern es ist zu verstehen, dass die vorliegende Erfindung auf einen Motor angewendet werden kann, der eine Wirbel-Strömung erzeugt.
Es ist weiter für Fachleute klar, dass die vorstehenden Ausführungen sich auf bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung beziehen, und dass verschiedene Änderungen und Modifikationen durchgeführt werden können, ohne von dem Grundgedanken und dem Umfang der Erfindung abzuweichen.
Eine Zünd-Steuer/Regeleinrichtung für einen Verbrennungsmotor, welche die Häufigkeit eines Zündvorgangs steuert/regelt, so dass sie weder zu groß noch zu klein wird, entsprechend einem Strömungszustand einer Mischung in einem Zylinder. In der Zünd-Steuer/Regeleinrichtung wird ein Zündzeit-Zielwert als Zylinderströmungsparameter verwendet, der die Stärke einer in einem Zylinder erzeugten Tumble-Strömung angibt. Wenn der Zündzeit-Zielwert früher liegt als eine vorbestimmte Referenzposition, wird bestimmt, dass die Tumble-Strömung stark ist, und eine Mehrfach-Zünd-Steuerung/Regelung wird durchgeführt, indem die Häufigkeit einer Zündung auf mehrere Male eingestellt wird, wohingegen dann, wenn der erstgenannte später liegt als die letztgenannte, bestimmt wird, dass die Tumble-Strömung nicht stark ist, und eine Normal-Zünd-Steuerung/Regelung durchgeführt wird, indem die Zündhäufigkeit auf nur ein einziges Mal eingestellt wird.

Claims

Zünd-Steuer/Regeleinrichtung für einen Verbrennungsmotor (3), zum Steuern/Regeln einer Zündeinrichtung (5), die dazu in der Lage ist, einen Zündvorgang durchzuführen, um ein Gemisch in einem Zylinder (3a) in einem Verbrennungszyklus mehrfach zu zünden, umfassend: eine Zylinderströmung-Steuer/Regeleinrichtung (10, 15), um eine Stärke einer Zylinderströmung eines Gemischs in dem Zylinder (3a) zu steuern/regeln; und ein Zünd-Steuer/Regelmittel, um dann, wenn ein Zylinderströmung-Bestimmungsmittel bestimmt, dass die Zylinderströmung stark ist, eine Mehrfach-Zünd-Steuerung/Regelung durchzuführen, um eine Zündhäufigkeit (NIG), die angibt, wie oft ein Zündvorgang durch die Zündeinrichtung (5) in einem Verbrennungszyklus durchgeführt wird, auf mehrere Male zu steuern/regeln, und um dann, wenn das Zylinderströmung-Bestimmungsmittel bestimmt, dass die Zylinderströmung nicht stark ist, eine Normal-Zünd-Steuerung/Regelung durchzuführen, um die Zündhäufigkeit (NIG) auf ein einziges Mal zu steuern/regeln, dadurch gekennzeichnet, dass die Zünd-Steuer/Regeleinrichtung ferner ein Zündzeit-Zielwert-Einstellmittel aufweist, um einen Zündzeit-Zielwert (IGCMD) der Zündeinrichtung (5) einzustellen, wobei das Zylinderströmung-Bestimmungsmittel ausgelegt ist zum Bestimmen, dass die Zylinderströmung während der Ausführung des Zündvorgangs durch die Zündeinrichtung (5) stark ist, wenn der eingestellte Zündzeit-Zielwert (IGCMD) weiter in Richtung früh verstellt ist als eine vorbestimmte Referenzposition (IGREF) im Verdichtungstakt, von welcher aus die Zylinderströmung schwach wird, und zum Bestimmen, dass die Zylinderströmung während der Ausführung des Zündvorgangs nicht stark ist, wenn der Zündzeit-Zielwert (IGCMD) mit der vorbestimmten Referenzposition (IGREF) übereinstimmt oder weiter in Richtung spät verstellt ist.
Zünd-Steuer/Regeleinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Zylinderströmung-Steuer/Regeleinrichtung (10) ein Strömung-Steuer/Regelventil (10a) umfasst, um die Zylinderströmung so zu steuern/regeln, dass die Zylinderströmung stärker wird, wenn ein Öffnungsgrad (ATF) von dem Strömung-Steuer/Regelventil (10a) kleiner ist, und wobei bei der Mehrfach-Zünd-Steuerung/Regelung das Zünd-Steuer/Regelmittel die Zündhäufigkeit (NIG) auf einen größeren Wert setzt, wenn der Öffnungsgrad (ATF) von dem Strömung-Steuer/Regelventil (10a) kleiner ist.
Zünd-Steuer/Regeleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Zylinderströmung-Steuer/Regeleinrichtung einen Einlasszeit-Variationsmechanismus (15) umfasst, der dazu in der Lage ist, eine Ventil-Schließzeit (LVC) von einem Einlassventil (8) zu ändern, und wobei bei der Mehrfach-Zünd-Steuerung/Regelung das Zünd-Steuer/Regelmittel die Zündhäufigkeit (NIG) auf einen größeren Wert setzt, wenn die geänderte Ventil-Schließzeit (IVC) des Einlassventils (8) näher an einer vorbestimmten Referenz-Ventil-Schließzeit (IVCREF) liegt, zu der die Zylinderströmung nach einem unteren Totpunkt des Einlasstakts am stärksten wird.
Zünd-Steuer/Regeleinrichtung nach Anspruch 1, wobei die vorbestimmte Referenzposition (IGREF) auf eine Position eingestellt ist, bei der die Zylinderströmung durch die Zylinderströmung-Steuer/Regeleinrichtung (10, 15) so gesteuert/geregelt wird, dass sie am stärksten ist, und nach welcher Position im Verdichtungstakt es möglich wird, die Zündung mit der Normal-Zünd-Steuerung/Regelung durchzuführen, wenn die Zylinderströmung schwächer wird.
Zünd-Steuer/Regeleinrichtung nach Anspruch 3, wobei die vorbestimmte Referenz-Ventil-Schließzeit (IVCREF) auf eine Zeit eingestellt ist, bei der eine in den Zylinder (3a) angesaugte Einlassluftmenge nach dem unteren Totpunkt des Einlasstakts maximal wird.