DE102015218227B4

DE102015218227B4 - Steuersystem für einen Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE102015218227B4
Application number: DE102015218227.4A
Authority: DE
Inventors: Hiroki Inata
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2014-09-25
Filing date: 2015-09-23
Publication date: 2021-02-18
Anticipated expiration: 2035-09-24
Also published as: DE102015218227A1; JP2016065487A

Abstract

Steuersystem für einen Verbrennungsmotor (1), das in der Lage ist, einen Wechsel zwischen einem Betrieb im Funkenzündmodus, in dem ein Kraftstoff-Luft-Gemisch durch einen von einer Zündkerze (10) erzeugten Funken entzündet und verbrannt wird, und einem Betrieb im Kompressionszündmodus, in dem ein Kraftstoff-Luft-Gemisch durch Verdichtung des Kraftstoff-Luft-Gemisches entzündet und verbrannt wird, durchzuführen,wobei das Steuersystem ein Steuerteil (102) umfasst, das zur Durchführung eines Wechsels, während des Betriebs des Verbrennungsmotors (1), zu einem Betrieb im Kompressionszündmodus betätigbar ist,dadurch gekennzeichnet, dass der Wechsel betätigbar ist unter den Bedingungen, dass ein gegenwärtiger Betriebsbereich des Verbrennungsmotors (1) in einen Betriebsbereich für den Betrieb im Kompressionszündmodus fällt, in dem der Verbrennungsmotor (1) im Kompressionszündmodus betrieben werden kann, und dass ein integrierter Kraftstoffeinspritzmengenwert (Qtcorr), der einen integrierten Wert der Kraftstoffeinspritzmengen über einen seit dem Start des Verbrennungsmotors (1) abgelaufenen Zeitraum darstellt, geändert wird in Abhängigkeit einer Kühlmitteltemperatur beim Start des Verbrennungsmotors (1), wobei der geänderte integrierte Kraftstoffeinspritzmengenwert (Qtcorr) gleich oder grösser als eine vorbestimmte Schwelle (Qth) ist, die groß genug ist, eine Erhöhung der Wandoberflächentemperatur innerhalb einer Brennkammer (7) des Verbrennungsmotors (1) auf eine Temperatur zu erlauben, die den Betrieb im Kompressionszündmodus möglich macht.

Description

[Technisches Gebiet]
Die vorliegende Erfindung betrifft Steuersysteme für Verbrennungsmotoren, die eine HCCI-Verbrennung (Homogeneous Charge Compression Ignition: Homogene Kompressionszündung) durchführen können.
[Hintergrund der Technik]
Ein Steuersystem für einen Verbrennungsmotor, das zwischen einem Betrieb in einem Funkenzündmodus und einem Betrieb in einem Kompressionszündmodus, durch Homogene Kompressionszündung, wechseln kann, ist bekannt (siehe zum Beispiel JP2013-133815A , in der Folge Patentliteratur 1 genannt). Dieses Steuersystem führt einen Arbeitsgang zur Vorbereitung eines Betriebs im Kompressionszündmodus durch, wenn nach einem Start des Verbrennungsmotors im Funkenzündmodus, eine Wandoberflächentemperatur einer Brennkammer eine vorbestimmte Temperatur erreicht und wechselt anschließend zu einem Betrieb im Kompressionszündmodus, wenn eine Drosselklappenstellung grösser als eine vorbestimmte Stellung wird.
Ein anderes Steuersystem für einen Verbrennungsmotor ist bekannt, welches sich vom vorhergehenden Steuersystem durch die Schaltbedingungen unterscheidet und unmittelbar nach einem während eines vorbestimmten Zeitraums nach dem Ende einer Kraftstoffzufuhrunterbrechung erfolgenden Betrieb im Funkenzündmodus, einen Wechsel zu einem Betrieb des Verbrennungsmotors im Kompressionszündmodus erlaubt (siehe zum Beispiel JP2004-316544A , in der Folge Patentliteratur 2 genannt). Der soeben erwähnte Zeitraum wird ausgehend von der Temperatur in einer Brennkammer unmittelbar vor der Kraftstoffzufuhrunterbrechung bestimmt, wobei die Temperatur in der Brennkammer ausgehend von der Drehzahl des Verbrennungsmotors und der Drehmomentanforderung des Verbrennungsmotors geschätzt wird.
Die DE 11 2011 101 517 T5 und die DE 11 2007 002 941 T5 offenbaren Steuersysteme für einen Verbrennungsmotor, die in der Lage sind, einen Wechsel zwischen einem Betrieb im Funkenzündmodus, in dem ein Kraftstoff-Luft-Gemisch durch einen von einer Zündkerze erzeugten Funken entzündet und verbrannt wird, und einem Betrieb im Kompressionszündmodus, in dem ein Kraftstoff-Luft-Gemisch durch Verdichtung des Kraftstoff-Luft-Gemisches entzündet und verbrannt wird, durchzuführen. Die Steuersysteme sind zur Durchführung eines Wechsels während des Betriebs des Verbrennungsmotors zu dem Betrieb im Kompressionszündmodus betätigbar, unter den Bedingungen, dass ein gegenwärtiger Betriebsbereich des Verbrennungsmodus in einen Betriebsbereich für den Betrieb im Kompressionszündmodus fällt, in dem der Verbrennungsmotor im Kompressionszündmodus betrieben werden kann und wenn die Temperatur eines Motorkühlmittels eine Aufwärmermittlungstemperatur oder höher erreicht. Die Temperatur des Motorkühlmittels wird dabei mit einem Temperatursensor ermittelt.
Aus der DE 44 23 241 A1 ist ein Verfahren zur Einstellung der Zusammensetzung des Betriebsgemisches für eine Brennkraftmaschine bekannt. Die seit einem Start verbrauchte Kraftstoffmenge wird als Maß für die von der Brennkraftmaschine seit einem Start erzeugte Wärme genutzt.
Die EP 1 412 622 B1 offenbart ein Verfahren zum Steuern einer Verbrennungskraftmaschine zum Aufwärmen eines Katalysators einer Abgasbehandlungseinrichtung, wobei zum Erwärmen des Katalysators eine erfasste Zylinderwandtemperatur verarbeitet wird.
[Stand der Technik]
[Patentliteratur]

Patentliteratur 1: JP2013-133815A
Patentliteratur 2: JP2004-316544A

[Zusammenfassung der Erfindung]
[Technische Aufgabe]
Das in JP2013-133815 beschriebene Steuersystem für einen Verbrennungsmotor erfordert jedoch die Befestigung eines Temperatursensors an einer Wandoberfläche einer Brennkammer, um die Wandoberflächentemperatur zum Zeitpunkt des Wechsels zwischen einem Betrieb im Funkenzündmodus und einem Betrieb im Kompressionszündmodus zu erfassen und einen Vorsprung oder dergleichen an der Wandoberfläche der Brennkammer zur Befestigung des Temperatursensors vorzusehen. Aus diesem Grund erfordert das in JP2013-133815A beschriebene Steuersystem für einen Verbrennungsmotor eine höhere Anzahl von Teilen und von Arbeitsstunden, was zu einer Erhöhung des Gewichts und der Herstellungskosten des Verbrennungsmotors führt.
Außerdem ist die Einholung der Erlaubnis für einen Wechsel in einen Betrieb im Kompressionszündmodus auf der Grundlage eines vorbestimmten Zeitraums nach dem Ende einer Kraftstoffzufuhrunterbrechung, wie sie im Steuersystem für Verbrennungsmotoren nach JP2004-316544A erfolgt, aus folgenden Gründen problematisch. Die Temperaturbedingungen in einer Brennkammer können je nach Situation variieren, zum Beispiel in einem Fall, nach Ende einer längeren Kraftstoffzufuhrunterbrechung, in dem das Fahrzeug ein langes Abwärtsgefälle hinunterfährt, oder in einem anderen Fall, nach dem Ende der Kraftstoffzufuhrunterbrechung, in dem das Fahrzeug in einem Stau häufig Leerlaufstopps durchführt. Aus diesem Grund ist eine Bestimmung des vorbestimmten Zeitraums ausgehend von der Temperatur in der Brennkammer unmittelbar vor der Kraftstoffzufuhrunterbrechung nicht geeignet, so dass es kaum möglich ist, die Erteilung einer Erlaubnis für einen Wechsel in einen Betrieb im Kompressionszündmodus zu bestimmen. Infolgedessen, ist eine geeignete Durchführung eines Wechsels unwahrscheinlicher.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Steuersystem für einen Verbrennungsmotor bereitzustellen, das eine geeignete Durchführung eines Wechsels zwischen einem Betrieb im Funkenzündmodus und einem Betrieb im Kompressionszündmodus mit einer einfachen und kostengünstigen Ausbildung erlaubt.
[Lösung der Aufgabe]
Erfindungsgemäß wird ein Steuersystem für einen Verbrennungsmotor bereitgestellt, das fähig ist, einen Wechsel zwischen einem Betrieb im Funkenzündmodus, in dem ein Kraftstoff-Luft-Gemisch durch einen von einer Zündkerze erzeugten Funken entzündet und verbrannt wird, und einem Betrieb im Kompressionszündmodus, in dem ein Kraftstoff-Luft-Gemisch durch Verdichtung des Kraftstoff-Luft-Gemisches entzündet und verbrannt wird, durchzuführen, umfassend: ein Steuerteil, das zur Durchführung eines Wechsels, während des Betriebs des Verbrennungsmotors, zu einem Betrieb im Kompressionszündmodus betätigbar ist, unter den Bedingungen, dass ein gegenwärtiger Betriebsbereich des Verbrennungsmotors in einen Betriebsbereich für einen Betrieb im Kompressionszündmodus fällt, in dem der Verbrennungsmotor im Kompressionszündmodus betrieben werden kann, und dass ein integrierter Kraftstoffeinspritzmengenwert, der einen integrierten Wert der Kraftstoffeinspritzmengen über einen seit dem Start des Verbrennungsmotors abgelaufenen Zeitraum darstellt, geändert wird in Abhängigkeit einer Kühlmitteltemperatur beim Start des Verbrennungsmotors, wobei der geänderte integrierte Kraftstoffeinspritzmengenwert gleich oder grösser als eine vorbestimmte Schwelle ist, die groß genug ist, eine Erhöhung der Wandoberflächentemperatur innerhalb einer Brennkammer des Verbrennungsmotors auf eine Temperatur zu erlauben, die den Betrieb im Kompressionszündmodus möglich macht.
[Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung]
Die vorliegende Erfindung erlaubt eine geeignete Durchführung eines Wechsels zwischen einem Betrieb im Funkenzündmodus und einem Betrieb im Kompressionszündmodus mit einer einfachen und kostengünstigen Ausbildung.
Figurenliste

[1] 1 zeigt die Struktur eines Aufrisses eines Verbrennungsmotors, in dem ein Steuersystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewendet wird.
[2] 2 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau eines Steuersystems gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
[3] 3 ist eine Graphik, die ein Verhältnis zwischen einer Brennkammerwandtemperatur und einer Kühlmitteltemperatur zeigt.
[4] 4 ist eine Ansicht einer ersten Korrekturkoeffizienten-Kennlinie in der vorliegenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
[5] 5 ist eine Ansicht einer zweiten Korrekturkoeffizienten-Kennlinie in der vorliegenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
[6] 6 ist eine Ansicht einer dritten Korrekturkoeffizienten-Kennlinie in der vorliegenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
[7] 7 ist ein Programmablaufplan, der einen vom Steuersystem gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auszuführenden Algorithmus eines Wechselvorgangs zwischen Betriebszuständen zeigt.
[8] 8 ist ein Programmablaufplan eines vom Steuersystem gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auszuführenden Algorithmus eines Integrationsvorgangs von Kraftstoffeinspritzmengen, der im Schritt S1 des Programmablaufplans der 7 durchgeführt wird.

[Beschreibung der Ausführungsformen]
Bezugnehmend auf die 1 bis 8, wird in der Folge eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Wie in 1 gezeigt, ist ein Verbrennungsmotor 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform als 4-Zylinder-Reihen-Benzinmotor ausgebildet. Die Anzahl von Zylindern des Verbrennungsmotors 1 ist nicht auf 4 beschränkt. Der Verbrennungsmotor 1 ist nicht auf einen Benzinmotor beschränkt und kann auch ein Dieselmotor sein.
Der Verbrennungsmotor 1 ist ein Verbrennungsmotor mit Kompressionszündung, der ohne Funken einer weiter unten beschriebenen Zündkerze 10, in einem Kompressionszündmodus (in der Folge „HCCI“, d.h. Homogeneous Charge Compression Ignition genannt) betrieben werden kann, in dem ein Kraftstoff-Luft-Gemisch zur Verbrennung durch Verdichtung des Kraftstoff-Luft-Gemisches in einer Brennkammer 7 selbstgezündet wird.
Der Verbrennungsmotor 1 ist dazu ausgebildet, in einem Funkenzündmodus (in der Folge „SI“, d.h. Spark Ignition genannt) betreibbar zu sein, in dem ein Kraftstoff-Luft-Gemisch zur Verbrennung durch einen von einer Zündkerze 10 erzeugten Funken innerhalb der Brennkammer 7 entzündet wird. Der Verbrennungsmotor 1 ermöglicht es, in Antwort auf eine Motordrehzahl Ne, eine Motorlast und einem weiter unten beschriebenen integrierten Kraftstoffmengenwert Qtcorr, einen Wechsel zwischen einem Betrieb im HCCI-Verbrennungsmodus und einem Betrieb im SI-Verbrennungsmodus durchzuführen.
Der Verbrennungsmotor 1 umfasst einen Zylinderblock 2, einen Zylinderkopf 3, der an einer Oberseite des Zylinderblocks 2 befestigt ist, und eine Ölwanne 4, die an einer Unterseite des Zylinderblocks 2 befestigt ist. Die Ölwanne 4 sammelt das nicht gezeigte Motoröl.
Der Zylinderblock 2 besteht aus Zylindern 5. Jeder Zylinder 5 nimmt einen Kolben 6 auf, der eine senkrechte Hin-und-Her-Bewegung durchführt. Die Brennkammer 7 ist im oberen Abschnitt des Zylinders 5 vorgesehen.
Der Verbrennungsmotor 1 ist ein sogenannter Viertakt-Benzinmotor, in dem sich der Kolben 6 im Zylinder 5 hin und her bewegt, und der eine Reihe von vier Takten, nämlich einen Ansaugtakt, einen Verdichtungstakt, einen Ausdehnungstakt und einen Ausstoßtakt durchführt.
Die Kolben 6 sind über Pleuelstangen 8 mit einer Kurbelwelle 9 verbunden. Die Pleuelstangen 8 wandeln die Hin-und-Her-Bewegung jedes Kolbens 6 in eine Drehbewegung der Kurbelwelle 9 um. Die Kurbelwelle 9 wird durch nicht gezeigte Lager am Zylinderblock 2 drehbar gelagert.
Außerdem umfasst der Verbrennungsmotor 1 Einspritzdüsen 13. Jede Einspritzdüse 13 spritzt den aus einem Kraftstofftank von einer Kraftstoffpumpe unter Druck zugeführten Kraftstoff direkt in die Brennkammer 7 ein, und dient als Direktkraftstoffeinspritzventil. Die Einspritzdüse 13 kann auch ein Port-Kraftstoffeinspritzventil sein, das anstelle des Direktkraftstoffeinspritzungsventils eine Kraftstoffeinspritzung in einen Ansaugkanal 11 bietet.
Der Zylinderkopf 3 weist Zündkerzen 10, Ansaugkanäle 11 und Auslasskanäle 12 auf. Jede Zündkerze ist derart im Zylinderkopf 3 angeordnet, dass ihre Elektrode in die Brennkammer 7 hineinragt. Der Zündzeitpunkt der Zündkerze wird von einer nicht gezeigten Zündeinrichtung eingestellt.
Der Ansaugkanal 11 verbindet die Brennkammer 7 und einen weiter unten beschriebenen Ansaugtrakt 16a. Im Ansaugkanal 11 ist ein Einlassventil 14 vorgesehen. Der Auslasskanal 12 verbindet die Brennkammer 7 und einen weiter unten beschriebenen Auslasstrakt 26a. Im Auslasskanal 12 ist ein Auslassventil 24 vorgesehen.
Mit der dem Ansaugkanal zugewandten Seite des Zylinderkopfes 3 ist ein Ansaugrohr 16 verbunden. Der Ansaugtrakt 16a, der mit dem Ansaugkanal 11 verbunden ist, ist im Ansaugrohr 16 ausgebildet. Eine elektronisch gesteuerte Drosselklappe 18 und ein Luftmengenmesser 19 sind im Ansaugtrakt 16a angeordnet. Die Drosselklappe 18 ist mit einer weiter unten beschriebenen ECM 100 elektrisch verbunden.
Die Drosselklappe 18, deren Drosselklappenstellung in Antwort auf ein Steuersignal der ECM 100 gesteuert wird, stellt eine Menge der in den Verbrennungsmotor 1 eingelassenen Ansaugluft ein. Der Luftmengenmesser 18 erfasst die Ansaugluftmenge.
Mit der dem Auslasskanal zugewandten Seite des Zylinderkopfes 3 ist eine Abgasleitung 26 verbunden. Der Auslasstrakt 26a, der mit dem Auslasskanal 12 verbunden ist, ist in der Abgasleitung 26 gebildet. Im Auslasstrakt 26a ist ein Abgasreiniger 27 vorgesehen. Der Abgasreiniger 27 reinigt die aus der Brennkammer 7 abgelassenen Abgase, d.h. das Verbrennungsgas.
Außerdem umfasst der Verbrennungsmotor 1 einen einlassseitigen variablen Ventilsteuerungsmechanismus 15 und einen auslassseitigen variablen Ventilsteuerungsmechanismus 25. Als solch ein einlassseitiger variabler Ventilsteuerungsmechanismus 15 und auslassseitiger variabler Ventilsteuerungsmechanismus 25 kann zum Beispiel ein variabler Ventilsteuerungsmechanismus, der eine Ventilsteuerzeit einstellen kann, oder ein variabler Ventilhubmechanismus, der den Ventilhub einstellen kann, verwendet werden. Als einlassseitiger variabler Ventilsteuerungsmechanismus 15 und auslassseitiger variabler Ventilsteuerungsmechanismus 25 kann auch eine Kombination dieser Mechanismen verwendet werden.
In der vorliegenden Ausführungsform werden als einlassseitiger variabler Ventilsteuerungsmechanismus 15 und auslassseitiger variabler Ventilsteuerungsmechanismus 25 variable Ventilhubmechanismen verwendet. Der einlassseitige variable Ventilsteuerungsmechanismus 15 und der auslassseitige variable Ventilsteuerungsmechanismus 25 sind mit einem ECM 100 elektrisch verbunden und sind in Antwort auf Steuersignale vom ECM 100 ansteuerbar.
Bezugnehmend auf 2 wird der Betrieb des wie oben beschrieben ausgebildeten Motors 1 durch ein ECM (Engine Control Module; Motorsteuermodul) 100 gesteuert. Das ECM 100 umfasst einen Mikrorechner, der zum Beispiel eine CPU, einen RAM, einen ROM, eine Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle und dergleichen aufweist. Die CPU führt anhand von zuvor im ROM abgespeicherten Programmen eine Signalverarbeitung durch, wobei sie eine Zwischenspeicherungsfunktion des RAMs ausnützt. Im ROM sind verschiedene Steuerungsparameter und verschiedene Kennfelder gespeichert.
Mit der Eingabeseite der ECU 10 sind verschiedenartige Sensoren verbunden, die den zuvor beschriebenen Luftmengenmesser 19, einen Kühlmitteltemperatursensor 28, einen Drosselklappensensor 29, die Nockenwellenpositionssensoren 30, 31, einen Fahrpedalstellungssensor 32, einen Kurbelwinkelsensor 33 und dergleichen, und ein Zündschalter 34 umfassen.
Der Kühlmittelsensor 28 erfasst die Temperatur des Kühlmittels im Verbrennungsmotors 1, d.h. die Kühlmitteltemperatur. Der Drosselklappensensor 29 erfasst die Drosselklappenstellung. Die Nockenwellenpositionssensoren 30, 31 erfassen die Winkelstellungen der einlassseitigen Nockenwelle und der auslassseitigen Nockenwelle (nicht gezeigt).
Der Fahrpedalstellungssensor 32 erfasst die Fahrpedalstellung, die eine Steuereingabe über ein nicht gezeigtes Fahrpedal angibt. Der Kurbelwinkelsensor 33 erfasst die Winkelstellung der Kurbelwelle 9. Das ECM 100 bestimmt die Motordrehzahl Ne anhand eines vom Kurbelwinkelsensor 33 als Eingabe eingegebenen Erfassungsergebnisses. Zusätzlich erfasst der Zündschalter 34 das Vorhandensein oder Fehlen eines Startvorgangs des Motors 1.
Mit der Ausgabenseite des ECM 100 sind verschiedenartige Vorrichtungen verbunden, die die zuvor beschriebene Zündkerze 10, die Einspritzdüse 13, die Drosselklappe 18, den einlassseitigen Ventilsteuerungsmechanismus 15, den auslassseitigen Ventilsteuerungsmechanismus 25 und dergleichen umfassen.
Das ECM 100 ist dazu ausgebildet, eine Leerlaufstoppsteuerung durchzuführen, um den Verbrennungsmotor 1 automatisch zu stoppen, wenn vorbestimmte Motorstoppbedingungen erfüllt sind, und den Motor 1 neu zu starten, wenn vorbestimmte Motorstartbedingungen erfüllt sind.
Die Motorstoppbedingungen umfassen, zum Beispiel, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit gleich oder niedriger als eine vorbestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit ist, und dass eine Fahrpedalstellung gleich „0“ oder eine Ausgangsstellung ist, oder dass das Bremspedal AN, bzw. niedergedrückt ist. Die Motorneustartbedingungen umfassen, zum Beispiel, dass das Fahrpedal betätigt ist und dass das Bremspedal AUS, bzw. losgelassen ist.
Das ECM 100 unterbricht die Kraftstoffzufuhr zum Motor 1 unter der Bedingung, dass eine vorbestimmte Kraftstoffunterbrechungsbedingung erfüllt ist und dient somit als Kraftstoffzufuhrunterbrechungsteil 101, das eine Kraftstoffunterbrechungssteuerung durchführt, um das Einspritzen eines Kraftstoffs über die Kraftstoffeinspritzdüse 13 zu unterbrechen.
Die Kraftstoffunterbrechungsbedingung umfasst, zum Beispiel, dass die oben beschriebenen Stopp-Bedingungen erfüllt sind oder dass die Fahrpedalstellung „0“ oder die Ausgangsposition ist und dass das Fahrzeug sich verlangsamt. Die während der Verzögerung durchgeführte Kraftstoffunterbrechung wird Kraftstoffunterbrechung unter Verzögerung genannt.
Außerdem bestimmt das ECM 100 anhand der Motordrehzahl Ne und der Motorlast, ob der gegenwärtige Betriebsbereich des Verbrennungsmotors 1 in einen Betriebsbereich für den Betrieb im HCCI-Verbrennungsmodus fällt, in dem der Verbrennungsmotor 1 im HCCI-Verbrennungsmodus betrieben werden kann.
Insbesondere bestimmt das ECM 100, ob der gegenwärtige Betriebsbereich des Verbrennungsmotors 1 in einen Betriebsbereich für den Betrieb im SI-Verbrennungsmodus fällt, oder in einen Betriebsbereich für den Betrieb im HCCI-Verbrennungsmodus fällt, indem sie auf eine Betriebsbereich-Kennlinie zurückgreift, das die Motordrehzahl Ne und die Motorlast als Parameter umfasst. Die Betriebsbereich-Kennlinie, die in Antwort auf die Motordrehzahl Ne und die Motorlast angibt, welcher Verbrennungsmodus zum Betrieb des Motors 1 geeignet ist, wird durch Versuche bestimmt und zuvor im ROM gespeichert.
Außerdem ist das ECM 100 dazu ausgebildet, als ein Steuerteil 102 zu dienen, das im Betrieb des Verbrennungsmotors 1 einen Wechsel von einem Betrieb im SI-Verbrennungsmodus zu einem Betrieb im HCCI-Verbrennungsmodus durchführen kann, unter den Bedingungen, dass der gegenwärtige Betriebsbereich des Motors 1 in einen Betriebsbereich für den Betrieb im HCCI-Verbrennungsmodus fällt, und dass ein integrierter Wert der Kraftstoffeinspritzmenge Qtcorr gleich oder grösser als eine vorbestimmte Schwelle Qth ist.
Der integrierte Kraftstoffeinspritzmengenwert Qtcorr ist ein integrierter Wert von Kraftstoffeinspritzmengen in einem ab dem Start des Motors 1 abgelaufenen Zeitraum und wird von dem ECM 100 bestimmt. Der Begriff Start des Motors 1 bezieht sich hier auf den durch das Einschalten des Zündschalters verursachten Start des Motors und den nach Ende der Leerlaufstoppsteuerung stattfindenden Neustart des Motors.
Die vorbestimmte Schwelle Qth ist ein integrierter Wert von Kraftstoffeinspritzmengen, der groß genug ist, eine Erhöhung der Wandoberflächentemperatur innerhalb der Brennkammer 7 (in der Folge „Brennkammerwandtemperatur“ genannt) auf eine Temperatur zu erlauben, die den Betrieb im HCCI-Verbrennungsmodus überhaupt möglich macht. Es wird darauf hingewiesen, dass die vorbestimmte Schwelle Qth ein zuvor durch Versuche bestimmter Festwert oder ein beispielsweise je nach Betriebszustand des Motors 1 variierender Wert sein kann.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform findet, wie oben beschrieben, im Betrieb des Motors 1, wenn der Betriebsbereich des Motors 1 in einen Betriebsbereich für den Betrieb im HCCI-Verbrennungsmodus fällt und ein integrierter Kraftstoffeinspritzmengenwert Qtcorr gleich oder grösser als die vorbestimmte Schwelle Qth ist, ein Wechsel vom Betrieb im SI-Verbrennungsmodus zu einem Betrieb im HCCI-Verbrennungsmodus statt.
Um einen Betrieb im HCCI-Verbrennungsmodus zu ermöglichen, muss die Brennkammerwandtemperatur gleich oder grösser als eine vorbestimmte Temperatur sein. Diese vorbestimmte Temperatur ist ein unterer Grenzwert der Brennkammerwandtemperatur für den Betrieb im HCCI-Verbrennungsmodus. Aus diesem Grund wird in der herkömmlichen Praxis anhand der Brennkammerwandtemperatur bestimmt, ob ein Wechsel von einem Betrieb im SI-Verbrennungsmodus zu einem Betrieb im HCCI-Verbrennungsmodus möglich ist.
In solch einem Fall, ist es jedoch notwendig, die Brennkammerwandtemperatur direkt zu bestimmen oder die Brennkammerwandtemperatur anhand der Kühlmitteltemperatur oder der Motoröltemperatur zu schätzen. In diesem Fall treten verschiedenartige Schwierigkeiten auf, wie zum Beispiel, dass zur Erfassung der Brennkammerwandtemperatur ein Sensor erforderlich ist und dass eine Abweichung der Kühlmitteltemperatur oder der Motoröltemperatur von der Brennkammerwandtemperatur den Wechsel zum Betrieb im HCCI-Verbrennungsmodus erschwert.
Die vorliegende Ausführungsform erlaubt die Durchführung eines Wechsels zu einem Betrieb im HCCI-Verbrennungsmodus ausgehend vom zuvor beschriebenen integrierten Kraftstoffeinspritzmengenwert Qtcorr, ohne von der Brennkammerwandtemperatur abzuhängen. Außerdem, bietet die vorliegende Ausführungsform einen geeigneten Wechsel zu einem Betrieb im HCCI-Verbrennungsmodus, unter Berücksichtigung der Brennkammerwandtemperatur und/oder Kühlmitteltemperatur oder einer Änderung der Motoröltemperatur.
Im in 3 gezeigten Beispiel erhöht sich, bei einem Kaltstart des Motors 1, die durch die durchgehende Linie dargestellte Brennkammerwandtemperatur zusammen mit der Erhöhung der durch die gestrichelte Linie dargestellte Kühlmitteltemperatur, aber die Erhöhung der Brennkammerwandtemperatur findet aufgrund der verzögerten Wärmeübertragung von der Brennkammerwand zum Kühlmittel vor der Erhöhung der Kühlmitteltemperatur statt. In diesem Fall erhöht sich ein Temperaturunterschied zwischen der Brennkammerwandtemperatur und einer Kühlmitteltemperatur oder Motoröltemperatur.
Wenn zu dieser Zeit ein Wechsel vom Betrieb im SI-Verbrennungsmodus zum Betrieb im HCCI-Verbrennungsmodus anhand der beispielsweise ausgehend von der Kühlmitteltemperatur oder der Motoröltemperatur geschätzten Brennkammerwandtemperatur bestimmt wird, dann wird diese Bestimmung verzögert. In diesem Fall, ist es schwierig, einen Betrieb im HCCI-Verbrennungsmodus effizient durchzuführen und infolgedessen eine Beeinträchtigung der Kraftstoffeinsparung wahrscheinlich. Andererseits findet zum Beispiel nach Ende der Leerlaufstoppsteuerung, nach einem Anheizbetrieb, eine schnellere Erhöhung der Brennkammertemperatur statt, als bei einem Kaltstart. Es wird darauf hingewiesen, dass der Begriff Kaltstart einen durch das Einschalten des Zündschalters veranlassten Start bezeichnet, der bei Temperaturen stattfindet, die gleich oder niedriger als eine vorbestimmte Kühlmitteltemperatur sind.
Aus diesem Grund stellt das ECM 100 bei der Bestimmung des integrierten Kraftstoffeinspritzmengenwerts Qtcorr einen Korrekturkoeffizienten Cst durch Bezugnahme auf eine in 4 gezeigte erste Korrekturkoeffizienten-Kennlinie Map_st ein. Die erste Korrekturkoeffizienten-Kennlinie Map_st wird anhand von zuvor durchgeführten Versuchen zur Bestimmung des Verhältnisses zwischen der Kühlmitteltemperatur Tbl_st beim Start des Motors 1, d.h. dem Zeitpunkt des Einschaltens des Zündschalters (in der Folge „Kühlmitteltemperatur beim Start“ genannt) und einem Korrekturkoeffizienten Cst bereitgestellt und im ROM des ECM 100 gespeichert. Der Korrekturkoeffizient Cst ist so eingestellt, dass dessen Wert Cst mit ansteigender Kühlmitteltemperatur Tbl_st beim Start grösser wird.
Wie in 3 gezeigt, ist die Zeit, die für eine Erhöhung der Brennkammerwandtemperatur bis an den unteren Grenzwert der Brennkammerwandtemperatur für einen Betrieb im HCCI-Verbrennungsmodus notwendig ist, bei einem Kaltstart und bei einem Neustart nach einem Anheizbetrieb unterschiedlich. Außerdem, je länger die Dauer der Kraftstoffunterbrechung während der Kraftstoffunterbrechungssteuerung, d.h. die Dauer der Kraftstoffzufuhrunterbrechung Tfc, ist, desto niedriger wird die Brennkammerwandtemperatur, so dass bei der Bestimmung des integrierten Kraftstoffeinspritzmengenwertes Qtcorr, die Länge der Kraftstoffzufuhrunterbrechung Tfc berücksichtigt werden muss.
Aus diesem Grund stellt das ECM 100 bei Bestimmung des integrierten Kraftstoffeinspritzmengenwertes Qtcorr den Korrekturkoeffizienten Cfc durch Bezugnahme auf die in 5 gezeigte zweite Korrekturkoeffizienten-Kennlinie Map_fc. Die zweite Korrekturkoeffizienten-Kennlinie Map_fc wird anhand von zuvor durchgeführten Versuchen zur Bestimmung des Korrekturkoeffizienten Cfc im Vergleich zur Kühlmitteltemperatur nach Ende der Kraftstoffzufuhrunterbrechung (in der Folge „Kühlmitteltemperatur nach Kraftstoffzufuhrunterbrechung“ genannt) Tb1_rst und der Dauer der Kraftstoffzufuhrunterbrechung Tfc als Parameter bereitgestellt und im ROM des ECM 100 gespeichert. Der Korrekturkoeffizient Cfc ist so eingestellt, dass dessen Wert Cfc mit ansteigender Dauer der Kraftstoffzufuhrunterbrechung Tfc oder abnehmender Kühlmitteltemperatur nach Kraftstoffzufuhrunterbrechung Tbl_rst, kleiner wird.
Außerdem ist eine Erhöhung der Brennkammerwandtemperatur wahrscheinlich, weil, je grösser die Drehmomentanforderung Trq des Verbrennungsmotors 1 oder die Motordrehzahl Ne ist, desto grösser die Menge an vom Motor 1 erzeugter Wärme wird. Aus diesem Grund stellt das ECM 100, bei Bestimmung des integrierten Kraftstoffeinspritzmengenwertes Qtcorr, den Korrekturkoeffizienten Cload durch Bezugnahme auf die in 5 gezeigte dritte Korrekturkoeffizienten-Kennlinie Map_load ein. Die dritte Korrekturkoeffizienten-Kennlinie Map_load wird anhand von zuvor durchgeführten Versuchen zur Bestimmung des Korrekturkoeffizienten Cload im Vergleich mit der Drehmomentanforderung Trq und der Motordrehzahl Ne als Parameter bereitgestellt und im ROM des ECM 100 gespeichert. Der Korrekturkoeffizient Cload ist so eingestellt, dass dessen Wert Cload mit ansteigender Drehmomentanforderung Trq oder ansteigender Motordrehzahl Ne ansteigt. Diese Drehmomentanforderung Trq wird zum Beispiel anhand der Fahrpedalstellung bestimmt. Es wird darauf hingewiesen, dass zur Bestimmung des Korrekturkoeffizienten Cload, die Motorlast anstatt der Drehmomentanforderung Trq verwendet werden kann. Diese Motorlast kann anhand der in den Motor 1 eingelassenen Ansaugluft bestimmt werden.
Das ECM 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform bestimmt den endgültigen integrierten Kraftstoffeinspritzmengenwert Qtcorr, indem es den vorläufigen integrierten Kraftstoffeinspritzmengenwert Qt anhand der zuvor beschriebenen Korrekturkoeffizienten Cst, Cfc und Cload korrigiert.
Wie oben beschrieben, wird der Wert des Korrekturkoeffizienten Cload mit ansteigender Drehmomentanforderung Trq oder ansteigender Motordrehzahl grösser. Aus diesem Grund korrigiert das ECM 100 den integrierten Kraftstoffeinspritzmengenwert Qtcorr derart, dass der integrierte Kraftstoffeinspritzmengenwert Qtcorr mit ansteigender Drehmomentanforderung Trq oder ansteigender Motordrehzahl Ne grösser wird.
Außerdem wird, wie oben beschrieben, der Wert des Korrekturkoeffizienten Cfc mit zunehmender Dauer der Kraftstoffzufuhrunterbrechung Tfc oder mit abnehmender Kühlmitteltemperatur nach Kraftstoffzufuhrunterbrechung Tb1_rst kleiner. Folglich korrigiert das ECM 100 den integrierten Kraftstoffeinspritzmengenwert Qtcorr derart, dass der integrierte Kraftstoffeinspritzmengenwert Qtcorr mit zunehmender Dauer der Kraftstoffzufuhrunterbrechung Tfc oder mit abnehmender Kühlmitteltemperatur nach Kraftstoffzufuhrunterbrechung Tb1_rst kleiner wird.
Bezugnehmend auf 7 wird in der Folge ein vom ECM 100 gemäß der Ausführungsform auszuführender Vorgang zum Wechseln des Betriebszustands beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass der Vorgang des Wechselns des Betriebszustands, nach dem Starten des Motors 1 durch einen Fahrer (zum Beispiel durch Einschalten des Zündschalters 34), in regelmäßigen Zeitabständen wiederholt wird.
Zunächst führt das ECM 100, wie in 7 gezeigt, im Schritt S1 eine in 8 gezeigte Integration der Kraftstoffeinspritzmenge durch. In diesem Vorgang bestimmt das ECM 100 den integrierten Kraftstoffeinspritzmengenwert Qtcorr. Die Einzelheiten zur Integration der Kraftstoffeinspritzmenge werden weiter unten beschrieben.
Anschließend bestimmt das ECM 100, im Schritt S2, anhand der Motordrehzahl Ne und der Motorlast, ob der gegenwärtige Betriebsbereich des Motors 1 in einem Betriebsbereich für den Betrieb im HCCI-Verbrennungsmodus liegt. Wenn bestimmt wird, dass der gegenwärtige Betriebsbereich des Motors 1 nicht in einen Betriebsbereich für den Betrieb im HCCI-Verbrennungsmodus fällt, steuert das ECM 100, im Schritt S5, den Motor 1 derart, dass der Motor 1 im SI-Verbrennungsmodus betrieben wird und verlässt den Vorgang zum Wechseln des Betriebszustands.
Wenn im Schritt S2 zum Beispiel während eines Betriebs im SI-Verbrennungsmodus bestimmt wird, dass der gegenwärtige Betriebsbereich des Motors 1 nicht in einen Betriebsbereich für den Betrieb im HCCI-Verbrennungsmodus fällt, erlaubt das ECM 100 die Fortsetzung des Betriebs im SI-Verbrennungsmodus. Wenn, im Gegensatz dazu, im Schritt S2, während eines Betrieb im HCCI-Verbrennungsmodus, bestimmt wird, dass der gegenwärtige Betriebsbereich des Motors 1 nicht in einen Betriebsbereich für den Betrieb im HCCI-Verbrennungsmodus fällt, führt das ECM 100 einen Wechsel des Betriebszustands des Motors von dem Betrieb im HCCI-Verbrennungsmodus zu einem Betrieb im SI-Verbrennungsmodus.
Wenn andererseits im Schritt S2 bestimmt wird, dass der gegenwärtige Betriebsbereich des Motors 1 in einen Betriebsbereich für den Betrieb im HCCI-Verbrennungsmodus fällt, bestimmt das ECM 100 im Schritt S3, ob der im Schritt S1 bestimmte integrierte Kraftstoffeinspritzmengenwert Qtcorr gleich oder grösser als eine vorbestimmte Schwelle Qth ist.
Wenn im Schritt S3 nicht bestimmt wird, dass der integrierte Kraftstoffeinspritzmengenwert Qtcorr gleich oder grösser als die vorbestimmte Schwelle Qth ist, steuert das ECM 100, im Schritt S5, den Betrieb des Motors 1 derart, dass der Motor 1 im SI-Verbrennungsmodus betrieben wird, selbst wenn der gegenwärtige Betriebsbereich des Motors 1 in den Betriebsbereich für den Betrieb im HCCI-Verbrennungsmodus fällt, und verlässt den Vorgang zum Wechseln des Betriebszustands.
Wenn andererseits im Schritt S3 bestimmt wird, dass der integrierte Kraftstoffeinspritzmengenwert Qtcorr gleich oder grösser als die vorbestimmte Schwelle Qth ist, steuert das ECM 100, im Schritt S4, den Betrieb des Motors 1 derart, dass der Motor 1 im HCCI-Verbrennungsmodus betrieben wird, und verlässt den Vorgang zum Wechseln des Betriebszustands.
Wenn im Schritt S3 zum Beispiel während eines Betriebs im HCCI-Verbrennungsmodus bestimmt wird, dass der integrierte Kraftstoffeinspritzmengenwert Qtcorr gleich oder grösser als die vorbestimmte Schwelle Qth ist, erlaubt das ECM 100 die Fortsetzung des Betriebs im HCCI-Verbrennungsmodus. Wenn, im Gegensatz dazu, im Schritt S3, während eines Betrieb im SI-Verbrennungsmodus, bestimmt wird, dass der integrierte Kraftstoffeinspritzmengenwert Qtcorr gleich oder grösser als die vorbestimmte Schwelle Qth ist, führt das ECM 100 einen Wechsel des Betriebszustands des Motors von einem Betrieb im SI-Verbrennungsmodus zu einem Betrieb im HCCI-Verbrennungsmodus durch.
In der Folge wird, bezugnehmend auf die 8, die, im Schritt S1 der 7, durchgeführte Integration der Kraftstoffeinspritzmenge beschrieben. In der vorliegenden Ausführungsform wird die Integration der Kraftstoffeinspritzmenge am Beispiel eines spezifischen Zylinders der Mehrzahl von Zylindern des Motors 1 beschrieben, aber diese Integration der Kraftstoffeinspritzmenge kann für jeden Zylinder durchgeführt werden.
Wie in 8 gezeigt, bestimmt das ECM 100 im Schritt S11 eine Kraftstoffeinspritzmenge Qinj. Zur Bestimmung der Kraftstoffeinspritzmenge Qinj können verschiedenartige Verfahren verwendet werden. Zum Beispiel kann das ECM 100 die Kraftstoffeinspritzmenge Qinj anhand der Motordrehzahl Ne und der Motorlast bestimmen. Die Kraftstoffeinspritzmenge Qinj ist die in einem Zeitraum zwischen dem Zeitpunkt der vorherigen Bestimmung und dem Zeitpunkt der gegenwärtigen Bestimmung eingespritzte Kraftstoffmenge.
Anschließend bestimmt das ECM 100 im Schritt S12, ob eine Kraftstoffzufuhrunterbrechung durchgeführt wird. Eine in diesem Schritt bestimmte Kraftstoffzufuhrunterbrechung umfasst eine Kraftstoffzufuhrunterbrechung während einer Leerlaufstoppsteuerung und eine Kraftstoffzufuhrunterbrechung während einer Verzögerung des Fahrzeugs.
Wenn, im Schritt S12, nicht bestimmt wird, dass eine Kraftstoffzufuhrunterbrechung durchgeführt wird, stellt das ECM 100, im Schritt S13, einen Korrekturkoeffizienten Cload unter Bezugnahme auf eine dritte Korrekturkoeffizienten-Kennlinie Map_load, die die Drehmomentanforderung Trq und die Motordrehzahl Ne darstellt, ein.
Anschließend bestimmt das ECM 100, im Schritt S14, einen derzeitigen temporären integrierten Kraftstoffeinspritzmengenwert Qt(n) durch Addieren eines Wertes, der durch eine Multiplikation der im Schritt S11 bestimmten Kraftstoffeinspritzmenge Qinj mit dem Korrekturkoeffizienten Cload erhalten wird, mit dem vorher bestimmten temporären Kraftstoffeinspritzmengenwert Qt(n-1). Der Ausgangswert des temporären integrierten Kraftstoffeinspritzmengenwerts Qt ist „0“.
Anschließend stellt das ECM 100, im Schritt S15, einen Korrekturkoeffizienten Cst unter Bezugnahme auf eine erste Korrekturkoeffizienten-Kennlinie Map_st, die die Kühlmitteltemperatur beim Start Tbl_st des Motors 1 darstellt, ein. Der Begriff „Start des Motors 1“ bezieht sich hier auf den Zeitpunkt zu dem der Motor 1 nach Einschalten des Zündschalters 34 startet. Anschließend bestimmt das ECM 100, im Schritt S16, ob die seit dem Start des Motors 1 abgelaufene Zeit T0 eine vorbestimmte Schwelle T1 überschritten hat.
Wenn, im Schritt S16, bestimmt wird, dass die seit dem Start des Motors 1 abgelaufene Zeit T0 die vorbestimmte Schwelle T1 überschritten hat, stellt das ECM 100, im Schritt S18, den Korrekturkoeffizienten Cst auf „1“ ein und der Algorithmus geht zum Schritt S19 weiter. Dieser Korrekturkoeffizient Cst wird auf „1“ eingestellt, um eine Erhöhung eines während der Bestimmung des integrierten Kraftstoffeinspritzmengenwertes Qtcorr möglicherweise auftretenden Rechenfehlers zu verhindern. Der Unterschied zwischen der Kühlmitteltemperatur Tb1_st beim Start und der gegenwärtigen Kühlmitteltemperatur des Motors 1 wird mit der seit dem Start des Motors 1 vergangenen Zeit grösser, weil, je länger die Zeitdauer seit dem Start des Motors 1 ist, desto höher die Kühlmitteltemperatur des Motors 1 wird. Wenn jedoch der von der Kühlmitteltemperatur Tb1_st beim Start des Motors 1 abhängige Korrekturkoeffizient Cst selbst nach Ablauf einer gewissen Zeitmenge (abgelaufene Zeit T0) seit dem Start des Motors 1 weiter verwendet wird, wird der bei der Bestimmung des integrierten Kraftstoffeinspritzmengenwertes Qtcorr auftretende Rechenfehler groß. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wurde der Korrekturkoeffizient Cst auf „1“ eingestellt. Es wird darauf hingewiesen, dass Cst auf eine andere Konstante als „1“ eingestellt werden kann.
Wenn im Schritt S16 nicht bestimmt wird, dass die seit dem Start des Motors 1 abgelaufene Zeit T0 die vorbestimmte Schwelle T1 überschritten hat, stellt das ECM 100, im Schritt S17, einen Korrekturkoeffizienten Cfc unter Bezugnahme auf eine zweite Korrekturkoeffizienten-Kennlinie Map_fc ein, die die Dauer der Kraftstoffzufuhrunterbrechung Tfc und die Kühlmitteltemperatur nach Kraftstoffzufuhrunterbrechung Tb1_rst darstellt, und der Algorithmus geht zum Schritt S19 weiter.
Im Schritt S19 stellt das ECM 100 die Dauer der Kraftstoffzufuhrunterbrechung zurück auf „0“. Anschließend bestimmt das ECM 100 im Schritt S20 einen integrierten Kraftstoffeinspritzmengenwert Qtcorr, indem sie den gegenwärtigen temporären integrierten Kraftstoffeinspritzmengenwert Qt(n), welcher im Schritt S14 bestimmt wurde, mit dem Korrekturkoeffizienten Cst und dem Korrekturkoeffizienten Cfc multipliziert, und verlässt den Integrationsvorgang der Kraftstoffeinspritzmenge.
Wenn im Schritt S12 bestimmt wird, dass eine Kraftstoffzufuhrunterbrechung durchgeführt wird, stellt das ECM 100, im Schritt S21, den vorläufigen integrierten Kraftstoffeinspritzmengenwert Qt zurück auf „0“, weil die Kraftstoffzufuhr unterbrochen ist. Anschließend stellt das ECM 100, im Schritt S22, die Dauer der Kraftstoffzufuhrunterbrechung Tfc zurück und verlässt den Integrationsvorgang der Kraftstoffeinspritzmenge.
Aus der vorhergehenden Beschreibung geht ein Steuersystem für einen Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Ausführungsform hervor, das im Betrieb des Motors 1 einen Wechsel von einem Betrieb im SI-Verbrennungsmodus zu einem Betrieb im HCCI-Verbrennungsmodus durchführt, unter den Bedingungen, dass ein derzeitiger Betriebsbereich des Motors 1 in einen Betriebsbereich für den Betrieb im HCCI-Verbrennungsmodus fällt, in dem der Motor 1 im HCCI-Verbrennungsmodus betrieben werden kann, und dass ein integrierter Kraftstoffeinspritzmengenwert Qtcorr eine vorbestimmte Schwelle Qth überschreitet.
Folglich kann das Steuersystem für Verbrennungsmotoren gemäß der vorliegenden Ausführungsform bestimmen, ob ein Wechsel zwischen einem Betrieb im SI-Verbrennungsmodus und einem Betrieb im HCCI-Verbrennungsmodus geeignet ist, ohne dass ein Temperatursensor zur Erfassung der Brennkammerwandtemperatur erforderlich ist oder ohne dass eine Schätzung der Brennkammerwandtemperatur anhand der Motordrehzahl und der Drehmomentanforderung notwendig ist. Infolgedessen kann das Steuersystem für Verbrennungsmotoren gemäß der vorliegenden Ausführungsform einen Wechsel zwischen einem Betrieb im SI-Verbrennungsmodus und einem Betrieb im HCCI-Verbrennungsmodus mit einer einfachen und kostengünstigen Ausbildung geeignet durchführen.
Außerdem ist das Steuersystem für Verbrennungsmotoren gemäß der vorliegenden Ausführungsform dazu ausgebildet, den integrierten Kraftstoffeinspritzmengenwert Qtcorr derart zu korrigieren, dass je grösser eine Drehmomentanforderung Trq oder je höher eine Motordrehzahl Ne ist, desto grösser der integrierte Kraftstoffeinspritzmengenwert Qtcorr wird.
Folglich kann das Steuersystem für Verbrennungsmotoren gemäß der vorliegenden Ausführungsform den integrierten Kraftstoffeinspritzmengenwert Qtcorr unter Berücksichtigung von Merkmalen bestimmen, die höchstwahrscheinlich die Brennkammerwandtemperatur erhöhen, weil die im Motor 1 erzeugte Wärmemenge umso grösser wird, je grösser die Drehmomentanforderung Trq oder die Motordrehzahl Ne ist. Dies erlaubt es dem Steuersystem für Verbrennungsmotoren gemäß der vorliegenden Ausführungsform mit guter Genauigkeit zu bestimmen, ob ein Betrieb im HCCI-Verbrennungsmodus möglich ist oder nicht.
Das Steuersystem für Verbrennungsmotoren gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist dazu ausgebildet, den integrierten Kraftstoffeinspritzmengenwert Qtcorr derart zu korrigierten, dass der integrierte Kraftstoffeinspritzmengenwert Qtcorr umso kleiner wird, desto länger die Dauer der Kraftstoffzufuhrunterbrechung Tfc ist oder je niedriger die Kühlmitteltemperatur nach Kraftstoffzufuhrunterbrechung Tb1_rst ist.
Je länger die Dauer der Kraftstoffzufuhrunterbrechung Tc ist, desto tiefer wird die Brennkammerwandtemperatur. Aus diesem Grund, ist eine größere Kraftstoffeinspritzmenge notwendig, um die Brennkammerwandtemperatur zum Beispiel bis zu einer Brennkammerwandtemperatur zu erhöhen, die einen Betrieb im HCCI-Verbrennungsmodus erlaubt. Das Steuersystem für Verbrennungsmotoren gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann den integrierten Kraftstoffeinspritzmengenwert Qtcorr unter Berücksichtigung solcher Merkmale bestimmen. Dies erlaubt es dem Steuersystem für Verbrennungsmotoren gemäß der vorliegenden Ausführungsform mit guter Genauigkeit zu bestimmen, ob ein Betrieb im HCCI-Verbrennungsmodus tatsächlich möglich ist oder nicht.
Der Motor 1 der vorliegenden Ausführungsform ist dazu ausgebildet, eine Zylinderdeaktivierung zu steuern, indem zum Beispiel in jedem Zylinder ein steuerbarer variabler Ventilsteuerungsmechanismus eingefügt ist. In diesem Fall kann nach Ende der Zylinderdeaktivierung die vorbestimmte Schwelle Qth in Abhängigkeit des/der deaktivierten Zylinder(s) und des/der aktivierten Zylinder(s) variieren. Auf diese Weise kann, durch Einstellen von unterschiedlichen vorbestimmten Schwellenwerten Qth für die/den deaktivierten Zylinder und die/den aktivierten Zylinder, ein Wechsel zu einem Betrieb im HCCI-Verbrennungsmodus in kurzer Zeit bewerkstelligt werden.
Obwohl eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben worden ist, ist es für den Fachmann verständlich, dass Modifikationen durchgeführt werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Sämtliche solche Modifikationen und Äquivalente sind als von den folgenden Ansprüchen umfasst zu betrachten.
Bezugszeichenliste

1: Motor (Verbrennungsmotor)
7: Brennkammer
10: Zündkerze
13: Einspritzdüse
14: Einlassventil
15: einlassseitiger variabler Ventilsteuerungsmechanismus
18: Drosselklappe
19: Luftmengenmesser
24: Auslassventil
25: auslassseitiger variabler Ventilsteuerungsmechanismus
28: Kühlmitteltemperatursensor
29: Drosselklappensensor
30, 31: Nockenwellenpositionssensor
32: Fahrpedalstellungssensor
33: Kurbelwinkelsensor
34: Zündschalter
100: ECM
101: Kraftstoffzufuhrunterbrechungsteil
102: Steuerteil

Claims

Steuersystem für einen Verbrennungsmotor (1), das in der Lage ist, einen Wechsel zwischen einem Betrieb im Funkenzündmodus, in dem ein Kraftstoff-Luft-Gemisch durch einen von einer Zündkerze (10) erzeugten Funken entzündet und verbrannt wird, und einem Betrieb im Kompressionszündmodus, in dem ein Kraftstoff-Luft-Gemisch durch Verdichtung des Kraftstoff-Luft-Gemisches entzündet und verbrannt wird, durchzuführen, wobei das Steuersystem ein Steuerteil (102) umfasst, das zur Durchführung eines Wechsels, während des Betriebs des Verbrennungsmotors (1), zu einem Betrieb im Kompressionszündmodus betätigbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Wechsel betätigbar ist unter den Bedingungen, dass ein gegenwärtiger Betriebsbereich des Verbrennungsmotors (1) in einen Betriebsbereich für den Betrieb im Kompressionszündmodus fällt, in dem der Verbrennungsmotor (1) im Kompressionszündmodus betrieben werden kann, und dass ein integrierter Kraftstoffeinspritzmengenwert (Qtcorr), der einen integrierten Wert der Kraftstoffeinspritzmengen über einen seit dem Start des Verbrennungsmotors (1) abgelaufenen Zeitraum darstellt, geändert wird in Abhängigkeit einer Kühlmitteltemperatur beim Start des Verbrennungsmotors (1), wobei der geänderte integrierte Kraftstoffeinspritzmengenwert (Qtcorr) gleich oder grösser als eine vorbestimmte Schwelle (Qth) ist, die groß genug ist, eine Erhöhung der Wandoberflächentemperatur innerhalb einer Brennkammer (7) des Verbrennungsmotors (1) auf eine Temperatur zu erlauben, die den Betrieb im Kompressionszündmodus möglich macht.
Steuersystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine derartige Korrektur des integrierten Kraftstoffeinspritzmengenwertes (Qtcorr), dass je grösser eine Drehmomentanforderung an den Verbrennungsmotor (1) ist, desto grösser der integrierte Kraftstoffeinspritzmengenwert (Qtcorr) wird.
Steuersystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, weiter umfassend ein Kraftstoffzufuhrunterbrechungsteil (101) zur Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr zum Verbrennungsmotor (1) unter der Bedingung, dass eine vorbestimmte Kraftstoffunterbrechungsbedingung erfüllt ist, und gekennzeichnet durch eine derartige Korrektur des integrierten Kraftstoffeinspritzmengenwertes (Qtcorr), dass je länger die Dauer der Kraftstoffunterbrechung ist, desto kleiner der integrierte Kraftstoffeinspritzmengenwert wird.