DE102017105454B4

DE102017105454B4 - Steuerungsvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine

Info

Publication number: DE102017105454B4
Application number: DE102017105454.5A
Authority: DE
Inventors: Shigeyuki Urano; Masanori Hayashi
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2016-04-27
Filing date: 2017-03-15
Publication date: 2021-04-01
Anticipated expiration: 2037-03-16
Also published as: US20170314499A1; DE102017105454A1; JP2017198148A; DE102017105454B9; JP6414130B2; US10094323B2

Abstract

Steuerungsvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine (10), welche umfasst:eine Zündvorrichtung, welche derart konfiguriert ist, dass diese ein Luft-KraftstoffGemisch in einem Zylinder entzündet;eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung, welche zumindest ein Direkteinspritzventil (26) umfasst, das derart konfiguriert ist, dass dieses Kraftstoff direkt in den Zylinder einspritzt; undeinen Zylinderinnendrucksensor (32), welcher derart konfiguriert ist, dass dieser einen Zylinderinnendruck erfasst,wobei die Steuerungsvorrichtung derart konfiguriert ist, dass diese die Kraftstoffeinspritzvorrichtung veranlasst, eine Haupteinspritzung von Kraftstoff in oder vor einem Ansaugtakt und eine Verdichtungstakteinspritzung des Kraftstoffes in einem Verdichtungstakt auszuführen, um einen leichten Schichtladungs-Magerverbrennungsbetrieb mit einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches magerer als ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, durchzuführen, undwobei die Steuerungsvorrichtung derart konfiguriert ist, dass diese während des leichten Schichtladungs-Magerverbrennungsbetriebs:(a) einen Basis-Gesamtkraftstoffeinspritzbetrag basierend auf einem erforderlichen Drehmoment der Verbrennungskraftmaschine (10) berechnet, welcher während eines Verbrennungszyklus in einen Zylinder geführt werden soll;(b) einen Verdichtungstakteinspritzbetrag durch die Verdichtungstakteinspritzung basierend auf einem Zündverzögerungs-Indexwert berechnet;(c) einen durch Subtrahieren des Verdichtungstakteinspritzbetrags von dem Basis-Gesamtkraftstoffeinspritzbetrag erhaltenen Wert als einen Basis-Haupteinspritzbetrag der Haupteinspritzung berechnet;(d) einen tatsächlichen spezifizierten Verbrennungs-Indexwert eines spezifizierten Verbrennungs-Indexwerts, welcher eine Hauptverbrennungsgeschwindigkeit oder eine Verbrennungsschwankungsrate darstellt, basierend auf einem Ausgangswert des Zylinderinnendrucksensors berechnet;(e) einen Haupteinspritzungs-Korrekturterm basierend auf einem Ergebnis eines Vergleichs zwischen einem spezifizierten Ziel-Verbrennungs-Indexwert oder einem zulässigen spezifizierten Verbrennungs-Indexwert und dem tatsächlichen spezifizierten Verbrennungs-Indexwert berechnet; und(f) einen Haupteinspritzbetrag durch die Haupteinspritzung durch Addieren des Haupteinspritzungs-Korrekturterms zu dem Basis-Haupteinspritzbetrag berechnet.

Description

Hintergrund der Erfindung
Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Steuerungsvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine.
Allgemeiner Stand der Technik
Die JP 2015 - 94 339 A offenbart beispielsweise eine Steuerungsvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine mit einem Zylinderinnendrucksensor. Bei dieser Steuerungsvorrichtung wird eine Feedback- bzw. Rückkopplungssteuerung für einen Kraftstoffeinspritzbetrag mit Ausgangswerten des Zylinderinnendrucksensors in einer solchen Art und Weise ausgeführt, dass sich ein tatsächliches Kurbelwinkelintervall ausgehend von einem Zündzeitpunkt hin zu einem Kurbelwinkel mit einem bestimmten Massenanteil von verbranntem Kraftstoff einem Ziel-Kurbelwinkelintervall annähert. Zusätzlich wird bei dieser Steuerungsvorrichtung eine Rückkopplungssteuerung für den Zündzeitpunkt mit Ausgangswerten des Zylinderinnendrucksensors in einer solchen Art und Weise ausgeführt, dass sich eine tatsächliche Verbrennungsmitte bzw. ein tatsächlicher Verbrennungsschwerpunkt einem Ziel-Verbrennungsschwerpunkt annähert.
Die JP 2007 - 154 826 A offenbart beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine, die einen Schichtladungsverbrennungsbetrieb, einen homogenen Verbrennungsbetrieb und einen leichten bzw. schwachen Schichtladungsverbrennungsbetrieb (insbesondere einen leichten Schichtladungs-Magerverbrennungsbetrieb) durchführt. Zu der Zeit des Schichtladungsverbrennungsbetriebs wird eine Kraftstoffeinspritzung in dem Verdichtungstakt (im Grunde der späteren Hälfte des Verdichtungstakts) unter Verwendung eines Direkteinspritzventils, das Kraftstoff direkt in einen Zylinder einspritzt, ausgeführt, um während des Zündens ein Luft-Kraftstoff-Gemisch (ein geschichtetes Gemisch) mit einem relativ kleineren (fetteren) Luft-Kraftstoff-Verhältnis um eine Zündkerze auszubilden. Zu der Zeit des Verbrennungsbetriebs mit homogener Ladung wird eine Kraftstoffeinspritzung in dem Ansaugtakt unter Verwendung eines Saugrohreinspritzventils, welches Kraftstoff in einen Einlasskanal einspritzt, ausgeführt, um über den gesamten Bereich in dem Zylinder ein homogenes Gemisch auszubilden. Zu der Zeit des leichten bzw. schwachen Schichtladungsverbrennungsbetriebs werden die vorgenannten Kraftstoffeinspritzungen in dem Verdichtungstakt und dem Ansaugtakt entsprechend unter Verwendung des Direkteinspritzventils und des Saugrohreinspritzventils ausgeführt. Gemäß dem leichten Schichtladungsverbrennungsbetrieb nimmt die Differenz der Luft-Kraftstoff-Verhältnisse zwischen einer während der Zündung um die Zündkerze angeordneten geschichteten Gemischzone und einer Gemischzone in deren Umgebung ab. Zusätzlich wird der leichte Schichtladungs-Magerverbrennungsbetrieb durch das Durchführen des leichten Schichtladungsverbrennungsbetriebs mit einem Steuern des Betrags von jeder der vorgenannten Kraftstoffeinspritzungen in einer solchen Art und Weise, dass sich das Luft-Kraftstoff-Verhältnis mit Bezug auf einen in einem Verbrennungszyklus eingespritzten gesamten Kraftstoffeinspritzbetrag einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis annähert, welches größer (magerer) als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, erreicht.
Zusätzlich zu der JP 2015 - 94 339 A , der JP 2007 - 154 826 A stellen die JP H02- 3 769 A und die JP H03- 88 919 A Patentdokumente dar, welche mit der vorliegenden Offenbarung in Zusammenhang stehen können.
Darüber hinaus offenbart die DE 10 2007 004 265 A1 ein Verfahren zur Regelung eines Verbrennungsmotors, insbesondere eines Dieselmotors, wobei zur Regelung des Verbrennungsmotors zumindest zwei Regelgrößen, nämlich eine Lage und eine Form der Verbrennung, erfasst und ausgewertet werden.
Die nachveröffentlichte Druckschrift DE 10 2016 101 020 A1 beschreibt, dass eine ECU eine Zieländerungsraten-Bestimmungseinheit eines zylinderinternen Drucks, die eine Zieländerungsrate eines zylinderinternen Drucks, die ein Zielwert einer Änderungsrate eines zylinderinternen Drucks ist, in einem vorbestimmten Zeitraum, in dem sich ein zylinderinterner Druck einer Maschine mit einer Verbrennung erhöht, als einen Wert bestimmt, bei dem ein Verbrennungsgeräusch der Maschine einen Zielgeräuschpegel nicht überschreitet, eine Bestimmungseinheit einer zulässigen Wärmeabgaberatenneigung, die auf der Basis einer Bezugsänderungsratenkomponente einen zulässigen Wert einer Neigung einer Wärmeabgaberate in dem vorbestimmten Zeitraum bestimmt, wobei die Bezugsänderungsratenkomponente, die eine Komponente einer Änderung eines zylinderinternen Drucks, die durch einen Kolbenbetrieb der Maschine bewirkt wird, ist, und eine Verbrennungsänderungsratenkomponente, die eine Komponente der Änderung eines zylinderinternen Drucks, die durch die Verbrennung bewirkt wird, ist, in der Zieländerungsrate eines zylinderinternen Drucks umfasst sind, und eine Ansteuerungsschaltung aufweist, die den Einspritzzustand steuert, sodass die Neigung der Wärmeabgaberate der Maschine eine Zielwärmeabgaberatenneigung, die gleich dem oder kleiner als der zulässige Wert ist, wird.
Zudem offenbart die nachveröffentlichte Druckschrift DE 10 2017 102 371 A1 eine Steuervorrichtung mit einer elektronischen Steuereinheit. Die elektronische Steuereinheit ist dafür ausgelegt, einen Zündwilligkeitsindexwert und einen Verbrennungszeitindexwert zu berechnen. Die elektronische Steuereinheit ist dafür ausgelegt, relevante Informationen zu speichern, die eine Beziehung zwischen dem Zündwilligkeitsindexwert und dem Verbrennungszeitindexwert und einem Drehmomentschwankungsgrenzwert definieren. Die elektronische Steuereinheit ist dafür ausgelegt, einen Abstand zwischen einem aktuellen Betriebspunkt, der vom Zündwilligkeitsindexwert und vom Verbrennungszeitindexwert definiert wird, und einem Punkt auf der Drehmomentschwankungsgrenzlinie zu berechnen. Die elektronische Steuereinheit ist dafür ausgelegt, einen Zündzeitpunkt nach hinten zu verstellen, wenn der Abstand größer ist als ein Schwellenwert, und einen Kraftstoffanteil in einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu erhöhen und den Zündzeitpunkt nach hinten zu verstellen, wenn der Abstand gleich groß ist wie oder kleiner ist als der Schwellenwert.
Kurzfassung der Erfindung
Bei der vorliegenden Spezifikation wird, wie bei der JP 2007 - 154 826 A , ein Magerverbrennungsbetrieb, der mit einer Kombination einer Kraftstoffeinspritzung zum Ausbilden eines homogenen Gemisches und einer Kraftstoffeinspritzung zum Ausbilden eines geschichteten Gemisches durchgeführt wird, als ein „leichter Schichtladungs-Magerverbrennungsbetrieb“ bezeichnet. Die Kraftstoffeinspritzung zum Ausbilden eines homogenen Gemisches ist während des Ansaugtaktes oder vor dem Ansaugtakt durchzuführen. Daher kann anstelle der Verwendung der in der JP 2007 - 154 826 A beschriebenen Art und Weise die Kraftstoffeinspritzung unter Verwendung eines Direkteinspritzventils in dem Ansaugtakt durchgeführt werden, oder diese kann in dem Auslasstakt unmittelbar vor dem Ansaugtakt unter Verwendung eines Saugrohreinspritzventils durchgeführt werden. In der vorliegenden Spezifikation ist eine Kraftstoffeinspritzung, die in oder vor dem Ansaugtakt ausgeführt wird, um das homogene Gemisch auszubilden, als eine „Haupteinspritzung“ bezeichnet. Zusätzlich ist eine Kraftstoffeinspritzung, welche in dem Verdichtungstakt durchgeführt wird, um das geschichtete Gemisch auszubilden, als eine „Verdichtungstakteinspritzung“ bezeichnet.
Wenn zu der Zeit des leichten Schichtladungs-Magerverbrennungsbetriebs eine Mehrzahl von Kraftstoffeinspritzungen in jedem Verbrennungszyklus durchgeführt werden, verändert sich der Einfluss einer Kraftstoffeinspritzung auf die Verbrennung in Abhängigkeit einer Kraftstoffeinspritzzeit. Insbesondere kann die Verdichtungstakteinspritzung, welche relativ näher an dem Zündzeitpunkt liegt, das lokale Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Luft-Kraftstoff-Gemisches, das um die Zündkerze herum angeordnet ist, während der Zündung auf einfache Art und Weise verändern. Andererseits kann die Haupteinspritzung, welche von dem Zündzeitpunkt relativ weit entfernt liegt, das gesamte Luft-Kraftstoff-Verhältnis in einem Zylinder auf einfache Art und Weise verändern. Unter Berücksichtigung dessen besteht ein nachstehend beschriebenes Problem, wenn die Rückkopplungssteuerung für den Kraftstoffeinspritzbetrag, wie in der JP 2015 - 94 339 A beschrieben, auf den leichten Schichtladungs-Magerverbrennungsbetrieb in der nachfolgenden Art und Weise angewendet wird.
Das heißt, falls veranlasst wird, dass eine Korrektur zum Veranlassen, dass sich das tatsächliche Kurbelwinkelintervall dem Ziel-Kurbelwinkelintervall annähert, sowohl bei dem Kraftstoffbetrag durch die Haupteinspritzung als auch dem Kraftstoffbetrag durch die Verdichtungstakteinspritzung reflektiert wird, kann es schwierig werden, eine geeignete Verbrennungssteuerung unter Berücksichtigung der Charakteristika der vorstehend beschriebenen jeweiligen Kraftstoffeinspritzungen durchzuführen. Falls beispielsweise der Kraftstoffeinspritzbetrag zum Ausbilden des geschichteten Gemisches (das heißt, der Kraftstoffbetrag durch die Verdichtungstakteinspritzung) geeignet ist und der Kraftstoffeinspritzbetrag zum Ausbilden des homogenen Gemisches (das heißt, der Kraftstoffbetrag durch die Haupteinspritzung) klein ist, besteht eine Möglichkeit, dass die Korrektur des Kraftstoffeinspritzbetrags durch diese Rückkopplungssteuerung nicht durchgeführt werden kann, da das vorgenannte tatsächliche Kurbelwinkelintervall, welches eine Zündverzögerungsphase darstellt, geeignet ist. Folglich kann der Kraftstoffeinspritzbetrag zum Ausbilden des homogenen Gemisches kontinuierlich klein sein und die Schwankung der Verbrennung kann verschlechtert werden. Da die Verschlechterung der Verbrennungsschwankung zu der Schwankung des Maschinendrehmoments führt, kann die Antriebsfähigkeit der Verbrennungskraftmaschine abnehmen.
Die vorliegende Offenbarung erfolgte, um das vorstehend beschriebene Problem zu adressieren, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Steuerungsvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine vorzusehen, welche, wenn ein leichter bzw. schwacher Schichtladungs-Magerverbrennungsbetrieb mit einer in oder vor dem Ansaugtakt ausgeführten Haupteinspritzung und einer Verdichtungstakteinspritzung durchgeführt wird, die Steuerbarkeit der Verbrennung unter Berücksichtigung der Einflüsse der jeweiligen Einspritzungen auf die Verbrennung verbessern kann.
Eine Steuerungsvorrichtung zum Steuern einer Verbrennungskraftmaschine gemäß der vorliegenden Offenbarung ist derart konfiguriert, dass diese eine Verbrennungskraftmaschine steuert, welche umfasst: eine Zündvorrichtung, welche derart konfiguriert ist, dass diese ein Luft-Kraftstoff-Gemisch in einem Zylinder entzündet; eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung, welche zumindest ein Direkteinspritzventil umfasst, welches derart konfiguriert ist, dass dieses Kraftstoff direkt in den Zylinder einspritzt; und einen Zylinderinnendrucksensor, welcher derart konfiguriert ist, dass dieser einen Zylinderinnendruck erfasst. Die Steuerungsvorrichtung ist derart konfiguriert, dass diese die Kraftstoffeinspritzvorrichtung veranlasst, eine Haupteinspritzung von Kraftstoff in oder vor einem Ansaugtakt und eine Verdichtungstakteinspritzung des Kraftstoffes in einem Verdichtungstakt auszuführen, um einen leichten bzw. schwachen Schichtladungs-Magerverbrennungsbetrieb mit einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches magerer als ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, durchzuführen. Die Steuerungsvorrichtung ist derart konfiguriert, dass diese während des leichten Schichtladungs-Magerverbrennungsbetriebs: (a) einen Basis-Gesamtkraftstoffeinspritzbetrag basierend auf einem erforderlichen Drehmoment der Verbrennungskraftmaschine berechnet, welcher während eines Verbrennungszyklus in einen Zylinder geführt werden soll; (b) einen Verdichtungstakteinspritzbetrag durch die Verdichtungstakteinspritzung basierend auf einem Zündverzögerungs-Indexwert berechnet; (c) einen durch Subtrahieren des Verdichtungstakteinspritzbetrags von dem Basis-Gesamtkraftstoffeinspritzbetrag erhaltenen Wert als einen Basis-Haupteinspritzbetrag der Haupteinspritzung berechnet; (d) einen tatsächlichen spezifizierten Verbrennungs-Indexwert eines spezifizierten Verbrennungs-Indexwerts, welcher eine Hauptverbrennungsgeschwindigkeit oder eine Verbrennungsschwankungsrate darstellt, basierend auf einem Ausgangswert des Zylinderinnendrucksensors berechnet; (e) einen Haupteinspritzungs-Korrekturterm basierend auf einem Ergebnis eines Vergleichs zwischen einem spezifizierten Ziel-Verbrennungs-Indexwert oder einem zulässigen spezifizierten Verbrennungs-Indexwert und dem tatsächlichen spezifizierten Verbrennungs-Indexwert berechnet; und (f) einen Haupteinspritzbetrag durch die Haupteinspritzung durch Addieren des Haupteinspritzungs-Korrekturterms zu dem Basis-Haupteinspritzbetrag berechnet.
Die Steuerungsvorrichtung kann derart konfiguriert sein, dass diese: (g) den Haupteinspritzungs-Korrekturterm basierend auf einem Ergebnis eines Vergleichs zwischen dem zulässigen spezifizierten Verbrennungs-Indexwert und dem tatsächlichen spezifizierten Verbrennungs-Indexwert berechnet; und (h) einen Wert zum Erhöhen des Haupteinspritzbetrags als den Haupteinspritzungs-Korrekturterm berechnet, wenn eine durch den tatsächlichen spezifizierten Verbrennungs-Indexwert dargestellte Hauptverbrennungsgeschwindigkeit niedriger ist als eine Hauptverbrennungsgeschwindigkeit, die durch den zulässigen spezifizierten Verbrennungs-Indexwert dargestellt ist, oder wenn eine durch den tatsächlichen spezifizierten Verbrennungs-Indexwert dargestellte Verbrennungsschwankungsrate höher ist als eine Verbrennungsschwankungsrate, welche durch den zulässigen spezifizierten Verbrennungs-Indexwert dargestellt ist.
Die Steuerungsvorrichtung kann derart konfiguriert sein, dass diese: (i) den Haupteinspritzungs-Korrekturterm basierend auf einem Ergebnis eines Vergleichs zwischen dem spezifizierten Ziel-Verbrennungs-Indexwert und dem tatsächlichen spezifizierten Verbrennungs-Indexwert berechnet; und (j) den Haupteinspritzbetrag durch Addieren des Haupteinspritzungs-Korrekturterms zu dem Basis-Haupteinspritzbetrag korrigiert, um zu veranlassen, dass sich der tatsächliche spezifizierte Verbrennungs-Indexwert dem spezifizierten Ziel-Verbrennungs-Indexwert annähert.
Die Steuerungsvorrichtung kann derart konfiguriert sein, dass diese: (k) einen Basis-Verdichtungstakteinspritzbetrag der Verdichtungstakteinspritzung basierend auf einem Ziel-Zündverzögerungs-Indexwert berechnet; (1) einen tatsächlichen Zündverzögerungs-Indexwert basierend auf einem Ausgangswert des Zylinderinnendrucksensors berechnet; und (m) einen Verdichtungstakteinspritzungs-Korrekturterm zum Veranlassen, dass sich der tatsächliche Zündverzögerungs-Indexwert dem Ziel-Zündverzögerungs-Indexwert annähert, berechnet und den Verdichtungstakteinspritzbetrag durch Addieren des Verdichtungstakteinspritzungs-Korrekturterms zu dem Basis-Verdichtungstakteinspritzbetrag korrigiert.
Die Steuerungsvorrichtung kann derart konfiguriert sein, dass diese: (i) den Haupteinspritzungs-Korrekturterm basierend auf einem Ergebnis eines Vergleichs zwischen dem spezifizierten Ziel-Verbrennungs-Indexwert und dem tatsächlichen spezifizierten Verbrennungs-Indexwert berechnet; (j) den Haupteinspritzbetrag durch Addieren des Haupteinspritzungs-Korrekturterms zu dem Basis-Haupteinspritzbetrag korrigiert, um zu veranlassen, dass sich der tatsächliche spezifizierte Verbrennungs-Indexwert dem spezifizierten Ziel-Verbrennungs-Indexwert annähert; (k) einen Basis-Verdichtungstakteinspritzbetrag der Verdichtungstakteinspritzung basierend auf einem Ziel-Zündverzögerungs-Indexwert berechnet; (1) einen tatsächlichen Zündverzögerungs-Indexwert basierend auf einem Ausgangswert des Zylinderinnendrucksensors berechnet; (m) einen Verdichtungstakteinspritzungs-Korrekturterm zum Veranlassen, dass sich der tatsächliche Zündverzögerungs-Indexwert dem Ziel-Zündverzögerungs-Indexwert annähert, berechnet und den Verdichtungstakteinspritzbetrag durch Addieren des Verdichtungstakteinspritzungs-Korrekturterms zu dem Basis-Verdichtungstakteinspritzbetrag korrigiert; und (n) eine Ansprechgeschwindigkeit einer Anpassung des Basis-Verdichtungstakteinspritzbetrags mit dem Verdichtungstakteinspritzungs-Korrekturterm im Vergleich zu einer Ansprechgeschwindigkeit einer Anpassung des Basis-Haupteinspritzbetrags mit dem Haupteinspritzungs-Korrekturterm erhöht.
Die Steuerungsvorrichtung kann derart konfiguriert sein, dass diese den Verdichtungstakteinspritzungs-Korrekturterm auf eine Verdichtungstakteinspritzung anwendet, die bei einer Position ausgeführt wird, die am stärksten verzögert ist bzw. am spätesten liegt, falls eine Mehrzahl von Verdichtungstakteinspritzungen während eines Verbrennungszyklus ausgeführt werden.
Die Steuerungsvorrichtung kann derart konfiguriert sein, dass diese zu einer Zeit eines Übergangsbetriebs der Verbrennungskraftmaschine anstelle des Korrigierens des Basis-Verdichtungstakteinspritzbetrags mit dem Verdichtungstakteinspritzungs-Korrekturterm den Verdichtungstakteinspritzbetrag durch Addieren eines Verdichtungstakteinspritzungs-Erhöhungswerts basierend auf einem Maschinenlastfaktor und einer Zeitveränderungsrate des Maschinenlastfaktors zu dem Basis-Verdichtungstakteinspritzbetrag korrigiert.
Die Verbrennungskraftmaschine kann ferner einen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor umfassen, welcher derart konfiguriert ist, dass dieser ein tatsächliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis erfasst.
In einem Fall, in welchem eine Korrekturrate α ein Verhältnis des Verdichtungstakteinspritzungs-Korrekturterms zu dem Basis-Verdichtungstakteinspritzbetrag bezeichnet, eine Korrekturrate β ein Verhältnis des Haupteinspritzungs-Korrekturterms zu dem Basis-Haupteinspritzbetrag bezeichnet, eine Korrekturrate γ ein Verhältnis einer Differenz, welche durch Subtrahieren des tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses von einem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis erhalten wird, zu dem Basis-Haupteinspritzbetrag bezeichnet, eine Verdichtungstakteinspritzrate KFc ein Verhältnis des Basis-Verdichtungstakteinspritzbetrags zu dem Basis-Gesamtkraftstoffeinspritzbetrag bezeichnet, eine Haupteinspritzrate KFi ein Verhältnis des Basis-Haupteinspritzbetrags zu dem Basis-Gesamtkraftstoffeinspritzbetrag bezeichnet, und eine Korrekturrate δ, eine Korrekturrate yc betreffend die Verdichtungstakteinspritzung und eine Korrekturrate γ_I betreffend die Ansaugtakteinspritzung entsprechend einen Berechnungswert (KF_C×α+KF_I×β-γ), einen Berechnungswert (KF_C×(KF_I×(α-β)+γ)) und einen Berechnungswert (KF_I×(KF_C×(β-α)+γ)) bezeichnen, die auf den Korrekturraten α, β, und γ, der Verdichtungstakteinspritzrate KFc und der Haupteinspritzrate KF_I basieren, kann die Steuerungsvorrichtung derart konfiguriert sein, dass diese: (o) ein δ-Lern-Kennfeld erlernt, in welchem Lernwerte δ_G der Korrekturrate δ mit einem Kraftstoffeinspritzbetrag-Korrelationswert und einem Einlassluftströmungsraten-Korrelationswert in Zusammenhang gebracht sind; (p) ein yc-Lern-Kennfeld erlernt, in welchem Lernwerte γ_CG der Korrekturrate γ_C betreffend die Verdichtungstakteinspritzung mit einem Maschinendrehmoment-Korrelationswert und einem Maschinendrehzahl-Korrelationswert in Zusammenhang gebracht sind; (q) ein γ_I-Lern-Kennfeld erlernt, in welchem Lernwerte γ_IG der Korrekturrate γ_I betreffend die Ansaugtakteinspritzung mit dem Maschinendrehmoment-Korrelationswert und dem Maschinendrehzahl-Korrelationswert in Zusammenhang gebracht sind; (r) einen Lernterm des Verdichtungstakteinspritzbetrags durch Multiplizieren des Basis-Gesamtkraftstoffeinspritzbetrags mit einer Summe aus den Lernwerten γ_CG und einem Berechnungswert (KF_C×δ_G), welcher einem Produkt der Verdichtungstakteinspritzrate KF_C und den Lernwerten δ_G entspricht, berechnet und den Verdichtungstakteinspritzbetrag durch Addieren eines berechneten Lernterms des Verdichtungstakteinspritzbetrags zu dem Basis-Verdichtungstakteinspritzbetrag korrigiert; und (s) einen Lernterm des Haupteinspritzbetrags durch Multiplizieren des Basis-Gesamtkraftstoffeinspritzbetrags mit einer Summe aus den Lernwerten γ_IG und einem Berechnungswert (KF_I×δ_G), welcher einem Produkt der Haupteinspritzrate KF_I und den Lernwerten δ_G entspricht, berechnet und den Haupteinspritzbetrag durch Addieren eines berechneten Lernterms des Haupteinspritzbetrags zu dem Basis-Haupteinspritzbetrag korrigiert.
Die Steuerungsvorrichtung kann derart konfiguriert sein, dass diese den Haupteinspritzungs-Korrekturterm auf eine Haupteinspritzung anwendet, die bei einer frühesten Position ausgeführt wird, falls eine Mehrzahl von Haupteinspritzungen während eines Verbrennungszyklus ausgeführt werden.
Gemäß der Steuerungsvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine der vorliegenden Offenbarung wird der Verdichtungstakteinspritzbetrag während des leichten Schichtladungs-Magerverbrennungsbetriebs basierend auf dem Zündverzögerungs-Indexwert gesteuert. Bei dem leichten Schichtladungs-Magerverbrennungsbetrieb besitzt die Verdichtungstakteinspritzung zum Ausbilden eines geschichteten Gemisches im Vergleich zu der Haupteinspritzung zum Ausbilden eines homogenen Gemisches einen größeren Einfluss auf die Zündfähigkeit des Luft-Kraftstoff-Gemisches. Gemäß der Steuerung des Verdichtungstakteinspritzbetrags der vorliegenden Offenbarung kann die Steuerung des Kraftstoffeinspritzbetrags zum Erhalten einer geeigneten Zündfähigkeit (das heißt, einer geeigneten Zündverzögerung) für den Verdichtungstakteinspritzbetrag mit einem größeren Einfluss auf die Zündfähigkeit wirkungsvoll durchgeführt werden. Ferner wird gemäß der Steuerungsvorrichtung der vorliegenden Offenbarung der Haupteinspritzbetrag auf dem spezifizierten Verbrennungs-Indexwert gesteuert, der eine Hauptverbrennungsgeschwindigkeit oder eine Verbrennungsschwankungsrate darstellt. Die Hauptverbrennungsgeschwindigkeit oder die Verbrennungsschwankungsrate bei der leichten Schichtladungs-Magerverbrennung ist durch das homogene Gemisch charakterisiert, welches einen großen Teil des Raums in dem Zylinder einnimmt. Gemäß der Steuerung der Haupteinspritzung der vorliegenden Offenbarung kann die Steuerung des Kraftstoffeinspritzbetrags zum Erhalten einer geeigneten Hauptverbrennungsgeschwindigkeit und einer geeigneten Verbrennungsschwankungsrate für den Haupteinspritzbetrag mit einem größeren Einfluss auf die Hauptverbrennungsgeschwindigkeit und die Verbrennungsschwankungsrate wirkungsvoll durchgeführt werden. Gemäß der Steuerungsvorrichtung der vorliegenden Offenbarung kann, wenn der leichte Schichtladungs-Magerverbrennungsbetrieb durch Kombinieren der in oder vor dem Ansaugtakt ausgeführten Haupteinspritzung und der Verdichtungstakteinspritzung durchgeführt wird, die Steuerbarkeit der leichten Schichtladungs-Magerverbrennung unter Berücksichtigung der Einflüsse der jeweiligen Einspritzungen auf die Verbrennung verbessert werden.
Figurenliste

1 ist eine Ansicht zum Beschreiben einer Systemkonfiguration gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
2 ist eine Ansicht, welche eine Wellenform eines Massenanteils von verbranntem Kraftstoff (MFB) und eines Zündzeitpunkts (SA) darstellt;
3 ist eine Ansicht, welche ein Beispiel einer Kraftstoffeinspritzung zu der Zeit des leichten Schichtladungs-Magerverbrennungsbetriebs gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt;
4 ist ein Flussdiagramm, welches eine Hauptroutine der Steuerung darstellt, welche zu der Zeit des leichten Schichtladungs-Magerverbrennungsbetriebs bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung durchgeführt wird;
5 ist ein Diagramm zum Erläutern eines Beispiels der Einstellung eines Kennfelds, welches eine Beziehung zwischen einer Verdichtungstakteinspritzrate KFc, einem Maschinenlastfaktor und einer Maschinendrehzahl definiert;
6 ist ein Flussdiagramm, welches eine Unterroutine der Verarbeitung hinsichtlich einer SA-KW10-Rückkopplungssteuerung darstellt;
7 ist ein Flussdiagramm, welches eine Unterroutine der Verarbeitung hinsichtlich einer KW10-90-Korrektursteuerung darstellt;
8 ist ein Flussdiagramm, welches eine Hauptroutine der bei einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung durchgeführten Steuerung darstellt;
9 ist ein Flussdiagramm, welches eine Hauptroutine der bei einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung durchgeführten Steuerung darstellt;
10 ist ein Flussdiagramm, welches eine Unterroutine der Verarbeitung hinsichtlich einer KW10-90-Rückkopplungssteuerung darstellt;
11 stellt ein Beispiel eines Kraftstoffeinspritzbetriebs dar, der zu der Zeit des leichten Schichtladungs-Magerverbrennungsbetriebs gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ausgeführt wird;
12A und 12B sind Flussdiagramme, welche Unterroutinen bei der vierten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellen, die beide mit der in 4 gezeigten Hauptroutine kombiniert sind;
13 stellt ein Beispiel eines Kraftstoffeinspritzbetriebs dar, der zu der Zeit des leichten Schichtladungs-Magerverbrennungsbetriebs gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ausgeführt wird;
14A und 14B sind Flussdiagramme, welche Unterroutinen bei der fünften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellen, die beide mit der in 4 gezeigten Hauptroutine kombiniert sind;
15 ist ein Flussdiagramm, welches eine Hauptroutine der Steuerung darstellt, welche bei einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung durchgeführt wird;
16 stellt konzeptionell die Einstellung eines Kennfelds dar, auf welches bei der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung Bezug genommen wird, um einen Verdichtungstakteinspritzungs-Erhöhungswert zu bestimmen;
17A bis 17C sind Ansichten zum Erläutern der Konfiguration von Lern-Kennfeldern, die für eine Lernverarbeitung gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung verwendet werden;
18 ist ein Flussdiagramm, welches eine Hauptroutine der bei der siebten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung durchgeführten Steuerung darstellt;
19 ist ein Flussdiagramm, welches eine Unterroutine der Verarbeitung hinsichtlich des leichten Schichtladungs-Magerverbrennungsbetriebs darstellt;
20 ist ein Zeitdiagramm zum Erläutern der vorteilhaften Effekte, welche erhalten werden, wenn die Genauigkeit des Lernens einhergehend mit der SA-KW10-Rückkopplungssteuerung hoch ist; und
21 ist ein Flussdiagramm, welches eine Hauptroutine der bei einer achten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung durchgeführten Steuerung darstellt.

Detaillierte Beschreibung
Erste Ausführungsform
Zunächst wird eine erste Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung mit Bezug auf 1 bis 7 beschrieben.
[Systemkonfiguration der ersten Ausführungsform]
1 ist eine Ansicht zum Beschreiben einer Systemkonfiguration gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Das in 1 gezeigte System umfasst eine Verbrennungskraftmaschine vom Fremdzündungstyp (als ein Beispiel ein Ottomotor) 10. In jedem Zylinder der Verbrennungskraftmaschine 10 ist ein Kolben 12 vorgesehen. Auf der oberen Seite des Kolbens 12 im Inneren der jeweiligen Zylinder ist eine Verbrennungskammer 14 ausgebildet. Ein Einlass- bzw. Ansaugkanal 16 und ein Auslasskanal 18 stehen mit der Verbrennungskammer 14 in Verbindung.
In einem Ansaugkanalanschluss 16a des Einlasskanals 16 ist ein Einlassventil 20 vorgesehen. Das Einlassventil 20 öffnet und schließt den Ansaugkanalanschluss 16a. In einem Auslasskanalanschluss des Auslasskanals 18 ist ein Auslassventil 22 vorgesehen. Das Auslassventil 22 öffnet und schließt den Auslasskanalanschluss. In dem Einlasskanal 16 ist ein elektronisch gesteuertes Drosselventil 24 vorgesehen. Die Verbrennungskraftmaschine 10 ist außerdem mit einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung zum Zuführen von Kraftstoff in jeden Zylinder vorgesehen. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung umfasst für jeden Zylinder ein Direkteinspritzventil 26, welches derart konfiguriert ist, dass dieses Kraftstoff direkt in die Verbrennungskammer 14 (in den Zylinder) einspritzt, und ein Saugrohreinspritzventil 28, welches derart konfiguriert ist, dass dieses Kraftstoff in den Ansaugkanalanschluss 16a einspritzt. Ferner umfasst jeder Zylinder der Verbrennungskraftmaschine 10 eine Zündvorrichtung (in 1 ist lediglich eine Zündkerze 30 dargestellt) 28, welche derart konfiguriert ist, dass diese ein Luft-Kraftstoff-Gemisch entzündet.
Die Verbrennungskraftmaschine 10 umfasst einen Zylinderinnendrucksensor 32, welcher derart konfiguriert ist, dass dieser einen Zylinderinnendruck erfasst. Als ein Beispiel ist der Zylinderinnendrucksensor 32 für jeden Zylinder installiert. In dem Auslasskanal 18 befindet sich ein Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor 34, welcher derart konfiguriert ist, dass dieser das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des von den Zylindern abgegebenen Gases erfasst. Darüber hinaus umfasst das System gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Steuerungsvorrichtung zum Steuern der Verbrennungskraftmaschine 10. Die Steuerungsvorrichtung umfasst eine elektronische Steuerungseinheit (ECU) 40 und Antriebsschaltungen (in den Abbildungen nicht gezeigt) zum Antreiben verschiedener Stellglieder, die später beschrieben sind. Die ECU 40 umfasst einen Speicher 40a und eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) 40b.
Die ECU 40 ist derart konfiguriert, dass diese Sensorsignale von verschiedenen Sensoren aufnimmt, welche bei der Verbrennungskraftmaschine 10 oder dem Fahrzeug, auf welchem die Verbrennungskraftmaschine 10 montiert ist, installiert sind. Die verschiedenen Sensoren umfassen zusätzlich zu dem Zylinderinnendrucksensor 32 und dem Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor 34, welche vorstehend beschrieben sind, Sensoren zum Erfassen des Maschinenbetriebszustands, wie einen Kurbelwinkelsensor 42, welcher in der Umgebung einer Kurbelwelle (in 1 nicht dargestellt) angeordnet ist, und einen Luftströmungsmesser 44, welcher in der Umgebung eines Einlasses des Einlasskanals 16 angeordnet ist. Ein Gaspedalpositionssensor 46, welcher derart konfiguriert ist, dass dieser den Niederdrückbetrag eines Gaspedals des Fahrzeugs erfasst (das heißt, eine Gaspedalposition), ist außerdem elektrisch mit der ECU 40 verbunden. Die ECU 40 verarbeitet die aufgenommenen Sensorsignale von jedem Sensor und betätigt verschiedene Stellglieder gemäß vorbestimmten Steuerprogrammen. Die durch die ECU 40 betätigten Stellglieder umfassen verschiedene Stellglieder zum Steuern des Betriebs der Maschine, wie das Drosselventil 24, das Direkteinspritzventil 26, das Saugrohreinspritzventil 28 und die Zündvorrichtung, welche vorstehend beschrieben sind.
[Steuerung gemäß der ersten Ausführungsform]
(Berechnung des MFB und von KWX basierend auf dem MFB)
2 ist eine Ansicht, welche eine Wellenform eines Massenanteils von verbranntem Kraftstoff (MFB) und eines Zündzeitpunkts (SA) darstellt. Gemäß dem System der vorliegenden Ausführungsform, welches den Zylinderinnendrucksensor 32 und den Kurbelwinkelsensor 42 umfasst, können in jedem Zyklus der Verbrennungskraftmaschine 10 tatsächliche Daten eines Zylinderinnendrucks P synchron mit einem Kurbelwinkel (KW) erlangt werden (insbesondere ein Satz von Zylinderinnendrücken P, welche als Werte in Zusammenhang mit den jeweiligen vorbestimmten Kurbelwinkeln berechnet werden). Ein Wärmeabgabebetrag Q im Inneren eines Zylinders bei einem beliebigen Kurbelwinkel θ kann unter Verwendung der tatsächlichen Daten des Zylinderinnendrucks P und des ersten thermodynamischen Gesetzes gemäß den nachfolgenden Gleichungen (1) und (2) berechnet werden. Darüber hinaus kann ein Massenanteil eines verbrannten Kraftstoffes (nachfolgend als „MFB“ bezeichnet) bei einem beliebigen Kurbelwinkel θ gemäß der nachfolgenden Gleichung (3) unter Verwendung von tatsächlichen Daten des Wärmeabgabebetrags Q im Inneren eines Zylinders (insbesondere ein Satz von Wärmeabgabebeträgen Q, die als Werte für die jeweiligen vorbestimmten Kurbelwinkel berechnet werden), der unter Verwendung der tatsächlichen Daten des Zylinderinnendrucks P berechnet wird, berechnet werden. Ferner können tatsächliche Daten des MFB (tatsächlich eingestellter MFB), welche mit dem Kurbelwinkel synchronisiert sind, durch Ausführen einer Verarbeitung berechnet werden, um den MFB bei jedem vorbestimmten Kurbelwinkel zu berechnen. Die tatsächlichen Daten bzw. Istdaten des MFB werden für eine Verbrennungsphase und für eine vorbestimmte Kurbelwinkelphase vor und nach der Verbrennungsphase berechnet (hier erstreckt sich die Kurbelwinkelphase als ein Beispiel ausgehend von einer Schließzeit IVC des Einlassventils 20 hin zu einer Öffnungszeit EVO des Auslassventils 22). $dQ / d θ = \frac{1}{κ - 1} \times (V \times \frac{dP}{d θ} + P \times κ \times \frac{dV}{d θ})$
$Q = \sum \frac{dQ}{d θ}$
$MFB = \frac{Q (θ) - Q (θ_{min})}{Q (θ_{max}) - Q (θ_{min})} \times 100$
Wobei in der vorstehenden Gleichung (1) V ein Zylinderinnenvolumen darstellt und κ einen Isentropenkoeffizienten des Zylinderinnengases darstellt. Ferner bezeichnet θmin in der vorstehenden Gleichung (3) einen Verbrennungsstartpunkt und θmax bezeichnet einen Verbrennungsendpunkt.
Gemäß den Istdaten des MFB, welche durch das vorstehende Verfahren berechnet werden, kann ein Kurbelwinkel berechnet werden, bei welchem der MFB einen spezifizierten Anteil X(%) erreicht (nachfolgend als ein „spezifizierter Anteils-Verbrennungspunkt“ bezeichnet und durch Hinzufügen von „KWX“ angegeben). Nachfolgend werden mit Bezug auf 2 typische spezifizierte Anteils-Verbrennungspunkte KWX beschrieben. Die Verbrennung in einem Zylinder startet mit einer Zündverzögerung, nachdem ein Luft-Kraftstoff-Gemisch zu dem Zündzeitpunkt (SA) entzündet wird. Ein Startpunkt der Verbrennung (θmin in der vorstehend beschriebenen Gleichung (3)), das heißt, ein Kurbelwinkel, bei welchem MFB beginnt zuzunehmen, ist als „KW0“ bezeichnet. Eine Kurbelwinkelphase (KW0 bis KW10) ausgehend von KW0 bis hin zu einem Kurbelwinkel KW10, bei welchem der MFB 10 % erreicht, entspricht einer Initial-Verbrennungsphase, und eine Kurbelwinkelphase (KW10 bis KW90) ausgehend von KW10 bis zu einem Kurbelwinkel KW90, bei welchem der MFB 90 % erreicht, entspricht einer Hauptverbrennungsphase. Ferner wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein Kurbelwinkel KW50, zu welchem der MFB 50 % erreicht, als ein Verbrennungsschwerpunkt verwendet. Ein Kurbelwinkel KW100, bei welchem der MFB 100 % erreicht, entspricht einem Verbrennungsendpunkt (θ_max in der vorstehend beschriebenen Gleichung (3)), bei welchem der Wärmeabgabebetrag Q einen Maximalwert erreicht. Die Verbrennungsphase ist als eine Kurbelwinkelphase ausgehend von KW0 bis KW100 definiert.
(Magerverbrennungsbetrieb und Betrieb mit stöchiometrischer Verbrennung)
Der Betriebsbereich der Verbrennungskraftmaschine 10 kann auf einer zweidimensionalen Fläche basierend auf dem Maschinendrehmoment und der Maschinendrehzahl bestimmt werden. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird der Betriebsmodus der Verbrennungskraftmaschine 10 zwischen dem Betrieb mit stöchiometrischer Verbrennung und dem Betrieb mit Magerverbrennung bzw. dem Magerverbrennungsbetrieb gemäß dem Betriebsbereich gewechselt bzw. umgeschaltet. Der Betrieb mit stöchiometrischer Verbrennung wird durchgeführt, während das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Luft-Kraftstoff-Gemisches auf das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis gesteuert wird. Der Magerverbrennungsbetrieb wird andererseits durchgeführt, während das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Luft-Kraftstoff-Gemisches gesteuert wird, um einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu entsprechen, das größer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist.
(Leichter Schichtladungs-Magerverbrennungsbetrieb)
Der Magerverbrennungsbetrieb gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird insbesondere als ein leichter bzw. schwacher Schichtladungs-Magerverbrennungsbetrieb durchgeführt. 3 ist eine Ansicht, welche ein Beispiel der Kraftstoffeinspritzung zu der Zeit des leichten Schichtladungs-Magerverbrennungsbetriebs gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt. Zu der Zeit des leichten Schichtladungs-Magerverbrennungsbetriebs wird ein Kraftstoffeinspritzvorgang zum Einspritzen von Kraftstoff mit einem Betrag, welcher in einem Verbrennungszyklus hin zu einem Zylinder geführt werden soll (nachfolgend als ein „gesamter Kraftstoffeinspritzbetrag bzw. Gesamtkraftstoffeinspritzbetrag“ bezeichnet), in einer aufgeteilten Art und Weise wie folgt durchgeführt. Das heißt, eine Kraftstoffeinspritzung bei bzw. in dem Ansaugtakt zum Ausbilden eines homogenen Gemisches (nachfolgend als eine „Ansaugtakteinspritzung“ bezeichnet) und eine Kraftstoffeinspritzung bei dem Verdichtungstakt zum Ausbilden eines geschichteten Gemisches (nachfolgend als eine „Verdichtungstakteinspritzung“ bezeichnet) werden als der Kraftstoffeinspritzvorgang ausgeführt. Wenn die Kraftstoffeinspritzung wie soeben beschrieben ausgeführt wird, wird die Differenz zwischen dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis um die Zündkerze 30 herum und dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis in deren Umgebung zu der Zeit der Zündung kleiner als diese zu der Zeit des Schichtladungsverbrennungsbetriebs, bei welchem lediglich die Verdichtungstakteinspritzung ohne die Ansaugtakteinspritzung ausgeführt wird. Daher wird gemäß dem leichten Schichtladungs-Magerverbrennungsbetrieb das Ausmaß der Schichtung des Luft-Kraftstoff-Gemisches, welches sich zu der Zeit der Zündung um die Zündkerze 30 herum befindet, niedriger als dieses zu der Zeit des Schichtladungs-Magerverbrennungsbetriebs, der unter dem gleichen mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis ohne die Ansaugtakteinspritzung durchgeführt wird. Entsprechend ist in der vorliegenden Spezifikation ein mit dem vorstehend beschriebenen Kraftstoffeinspritzvorgang durchgeführter Magerverbrennungsbetrieb als der „leichte bzw. schwache Schichtladungs-Magerverbrennungsbetrieb“ bezeichnet.
Zusätzlich wird bei der vorliegenden Ausführungsform die Ansaugtakteinspritzung beispielsweise unter Verwendung des Saugrohreinspritzventils 28 während einer Phase ausgeführt, in welcher das Einlassventil 20 geöffnet ist. Die Ansaugtakteinspritzung kann jedoch unter Verwendung des Direkteinspritzventils 26 ausgeführt werden. Das heißt, die Verbrennungskraftmaschine 10 kann lediglich das Direkteinspritzventil 26 umfassen. Ferner ist die Kraftstoffeinspritzung zum Ausbilden des homogenen Gemisches nicht auf die Ansaugtakteinspritzung beschränkt, und diese kann stattdessen unter Verwendung des Saugrohreinspritzventils 28 während des Auslasstaktes unmittelbar vor dem Ansaugtakt ausgeführt werden. Das heißt, die Kraftstoffeinspritzung zum Ausbilden des homogenen Gemisches muss eine Kraftstoffeinspritzung sein, welche in oder vor dem Ansaugtakt ausgeführt wird (in der vorliegenden Spezifikation als eine „Haupteinspritzung“ bezeichnet).
(Merkmale der leichten Schichtladungs-Magerverbrennung)
Wenn zu der Zeit des leichten Schichtladungs-Magerverbrennungsbetriebs Kraftstoffeinspritzungen als die Ansaugtakteinspritzung zum Ausbilden des homogenen Gemisches und die Verdichtungstakteinspritzung zum Ausbilden des geschichteten Gemisches ausgeführt werden, unterscheiden sich die Einflüsse der Kraftstoffeinspritzungen auf den leichten Schichtladungs-Magerverbrennungsbetrieb in Abhängigkeit der Einspritzzeit. Genauer gesagt, wenn die Ansaugtakteinspritzung und die Verdichtungstakteinspritzung kombiniert werden, kann die Verdichtungstakteinspritzung, welche relativ bzw. im Verhältnis näher an dem Zündzeitpunkt liegt, das lokale Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Luft-Kraftstoff-Gemisches (geschichtetes Gemisch), welches sich zu der Zeit der Zündung um die Zündkerze 30 herum befindet, auf einfache Art und Weise verändern. Andererseits kann die Ansaugtakteinspritzung, welche von dem Zündzeitpunkt relativ entfernt liegt, das gesamte Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Luft-Kraftstoff-Gemisches (homogenen Gemisches) in dem Zylinder auf einfache Art und Weise verändern.
Zusätzlich besitzt das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des durch die Verdichtungstakteinspritzung gebildeten geschichteten Gemisches im Vergleich zu dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis des homogenen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, welches durch die Ansaugtakteinspritzung gebildet wird, einen größeren Einfluss auf die Zündfähigkeit des Luft-Kraftstoff-Gemisches bei dem leichten Schichtladungs-Magerverbrennungsbetrieb. Ferner ist eine Hauptverbrennungsgeschwindigkeit, welche einer Verbrennungsgeschwindigkeit während der Hauptverbrennungsphase entspricht, durch das homogene Gemisch charakterisiert, welches einen großen Teil des Raums in dem Zylinder einnimmt (welches durch die Ansaugtakteinspritzung gebildet wird). Darüber hinaus nehmen bei der leichten Schichtladungs-Magerverbrennung die Verbrennungsschwankung und eine Drehmomentschwankung in Zusammenhang damit aufgrund des Niveaus der Hauptverbrennungsgeschwindigkeit auf einfache Art und Weise zu und ab. Daher ist es wichtig, die Hauptverbrennungsgeschwindigkeit geeignet zu steuern, um eine Drehmomentschwankungsrate zu der Zeit des leichten Schichtladungs-Magerverbrennungsbetriebs auf einem zulässigen Niveau zu halten.
(Kurzdarstellung der Steuerung gemäß der ersten Ausführungsform)
Mit Blick auf die vorstehend beschriebenen Charakteristika des leichten Schichtladungs-Magerverbrennungsbetriebs werden bei der vorliegenden Ausführungsform der Kraftstoffeinspritzbetrag durch die Verdichtungstakteinspritzung (nachfolgend als ein „Verdichtungstakteinspritzbetrag“ bezeichnet) und der Kraftstoffeinspritzbetrag durch die Ansaugtakteinspritzung (nachfolgend als ein „Ansaugtakteinspritzbetrag“ bezeichnet) wie folgt gesteuert, um die Steuerbarkeit der Verbrennung unter Berücksichtigung des Einflusses jeder Einspritzung auf die leichte Schichtladungs-Magerverbrennung zu verbessern.
Bei der vorliegenden Ausführungsform werden die nachfolgenden beiden Arten von Indexwerten basierend auf den Ausgangswerten des Zylinderinnendrucksensors 32 verwendet, um den Kraftstoffeinspritzbetrag zu steuern, während die Verbrennung in dem Zylinder unter dem vorgenannten Ziel erfasst wird. Das heißt, einer der Indexwerte entspricht „SA-KW10“, was einem Beispiel von Zündverzögerungs-Indexwerten entspricht, die eine Zündverzögerung des Luft-Kraftstoff-Gemisches darstellen. Die SA-KW10 entspricht einem Kurbelwinkelintervall ausgehend von dem Zündzeitpunkt (SA) hin zu einem 10%-Verbrennungspunkt KW10 (insbesondere einer Differenz, welche durch Subtrahieren des Zündzeitpunkts (SA) von KW10 erhalten wird). Ein weiterer Wert der Indexwerte entspricht „KW10-90“, wie vorstehend beschrieben. Spezifizierte Verbrennungs-Indexwerte, welche die Hauptverbrennungsgeschwindigkeit (oder eine später beschriebene Verbrennungsschwankungsrate) darstellen, umfassen Indexwerte, welche die Hauptverbrennungsgeschwindigkeit darstellen. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die KW 10-90 als ein Beispiel der Indexwerte verwendet, welche die Hauptverbrennungsgeschwindigkeit darstellen.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird der Verdichtungstakteinspritzbetrag basierend auf der SA-KW10 gesteuert, welche wie vorstehend beschrieben definiert ist, und der verbleibende Ansaugtakteinspritzbetrag wird basierend auf der KW 10-90 gesteuert. Genauer gesagt, bei der vorliegenden Ausführungsform wird die nachfolgende SA-KW10-Rückkopplungssteuerung als ein Beispiel der Steuerung des Verdichtungstakteinspritzbetrags basierend auf der SA-KW10 durchgeführt. Außerdem wird die nachfolgende KW10-90-Korrektursteuerung als ein Beispiel der Steuerung des Ansaugtakteinspritzbetrags basierend auf der KW 10-90 durchgeführt.
(SA-KW10-Rückkopplungssteuerung)
Ein Basis-Verdichtungstakteinspritzbetrag F_CB, welcher einem Basiswert des Verdichtungstakteinspritzbetrags entspricht, wird als ein Wert gemäß dem Maschinenbetriebszustand (insbesondere der Maschinendrehzahl und der Maschinenlast) berechnet, obwohl das Detail der Berechnung davon später als die Verarbeitung von Schritt S110 beschrieben wird. Zusätzlich besteht ein Zusammenhang zwischen der SA-KW10 und dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Insbesondere in einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnisbereich, in welchem das Luft-Kraftstoff-Verhältnis größer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, liegt eine Beziehung vor, dass die SA-KW10 zunimmt, während das Luft-Kraftstoff-Verhältnis magerer ist. Gemäß der SA-KW10-Rückkopplungssteuerung wird der Verdichtungstakteinspritzbetrag gesteuert, so dass sich eine tatsächliche SA-KW10, welche einem berechneten Wert der SA-KW10 basierend auf den Ausgangswerten des Zylinderinnendrucksensors 32 entspricht, einer Ziel-SA-KW10 annähert. Genauer gesagt, gemäß der SA-KW10-Rückkopplungssteuerung wird in einem Verbrennungszyklus, in welchem eine tatsächliche SA-KW10 erhalten wird, die kleiner als die Ziel-SA-KW10 ist, (das heißt, in welcher eine tatsächliche Zündverzögerungsphase kürzer als eine Ziel-Zündverzögerungsphase ist), eine Korrektur ausgeführt, um den Verdichtungstakteinspritzbetrag, welcher in dem nächsten Zyklus zu verwenden ist, ausgehend von dem Basis-Verdichtungstakteinspritzbetrag F_CB zu verringern, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis dadurch magerer zu machen und die tatsächliche SA-KW10 zu vergrößern bzw. verlängern. Umgekehrt wird in einem Zylinder, in welchem eine tatsächliche SA-KW10 erhalten wird, welche größer als die Ziel-SA-KW10 ist, (das heißt, in welcher eine tatsächliche Zündverzögerungsphase länger als die Ziel-Zündverzögerungsphase ist), eine Korrektur ausgeführt, um den Verdichtungstakteinspritzbetrag, welcher in dem nächsten Zyklus zu verwenden ist, ausgehend von dem Basis-Verdichtungstakteinspritzbetrag F_CB zu erhöhen, um dadurch das Luft-Kraftstoff-Verhältnis fetter zu machen und die tatsächliche SA-KW10 zu verringern bzw. verkürzen.
(KW10-90-Korrektursteuerung)
Ein Wert, welcher durch Subtrahieren eines korrigierten Verdichtungstakteinspritzbetrags durch die SA-KW10-Rückkopplungssteuerung von einem Basis-Gesamtkraftstoffeinspritzbetrag F_ALLB, der einem Basiswert des gesamten Kraftstoffeinspritzbetrags entspricht, der in einem Verbrennungszyklus hin zu dem Zylinder geführt werden soll, erhalten wird, wird als ein Basis-Ansaugtakteinspritzbetrag F_IB berechnet, der einem Basiswert der Ansaugtakteinspritzung entspricht. Neben der SA-KW10 weist die KW10-90 einen Zusammenhang mit dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf. Insbesondere besteht in dem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnisbereich eine Beziehung dahingehend, dass die KW10-90 zunimmt, während das Luft-Kraftstoff-Verhältnis magerer ist. Wenn die KW10-90 bei der gleichen Maschinendrehzahl zunimmt, nimmt die Hauptverbrennungsgeschwindigkeit ab. Gemäß der KW10-90-Korrektursteuerung wird bestimmt, ob eine tatsächliche KW 10-90, welche einem Berechnungswert von KW 10-90 basierend auf den Ausgangswerten des Zylinderinnendrucksensors 32 entspricht, kleiner als eine zulässige KW10-90 ist (das heißt, ob die Hauptverbrennungsgeschwindigkeit höher als eine zulässige Grenze ist). Folglich wird, wenn die zulässige KW10-90 kleiner oder gleich der tatsächlichen KW10-90 ist (das heißt, wenn die Hauptverbrennungsgeschwindigkeit niedriger oder gleich der zulässigen Grenze ist), eine Korrektur zum Erhöhen des Ansaugtakteinspritzbetrags ausgehend von dem Basis-Ansaugtakteinspritzbetrag F_IB ausgeführt, um die Hauptverbrennungsgeschwindigkeit zu erhöhen, so dass diese höher als die zulässige Grenze ist.
(Konkrete Verarbeitung gemäß der ersten Ausführungsform)
4 ist ein Flussdiagramm, welches eine Hauptroutine der Steuerung darstellt, die zu der Zeit des leichten Schichtladungs-Magerverbrennungsbetriebs bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung durchgeführt wird. Zusätzlich wird die vorliegende Routine gestartet, wenn die Öffnungszeit des Auslassventils 22 in jedem Zylinder verstreicht (das heißt, wenn die Erlangung der Daten des Zylinderinnendrucks, welche als eine Basis der Berechnung der tatsächlichen Daten des MFB verwendet werden, abgeschlossen ist), und diese wird für jeden Verbrennungszyklus wiederholend ausgeführt.
Bei der in 4 gezeigten Hauptroutine bestimmt die ECU 40 zunächst, ob sich die Verbrennungskraftmaschine 10 in dem leichten Schichtladungs-Magerverbrennungsbetrieb befindet (Schritt S100). Diese Bestimmung kann beispielsweise basierend darauf durchgeführt werden, ob der aktuelle Betriebsbereich einem Betriebsbereich entspricht, in welchem der leichte Schichtladungs-Magerverbrennungsbetrieb durchgeführt wird.
Falls die ECU 40 bei Schritt S100 bestimmt, dass sich die Verbrennungskraftmaschine 10 in dem leichten Schichtladungs-Magerverbrennungsbetrieb befindet, führt die ECU 40 die Verarbeitung hinsichtlich einer KW50-Rückkopplungssteuerung aus (Schritt S102). Gemäß der KW50-Rückkopplungssteuerung wird der Zündzeitpunkt angepasst, so dass sich ein tatsächlicher KW50, welcher einem Berechnungswert von KW50 basierend auf den Ausgangswerten des Zylinderinnendrucksensors 32 entspricht, einem Ziel-KW50 annähert. Da die Details dieser Rückkopplungssteuerung beispielsweise in der JP 2015 - 94 339 A beschrieben sind, ist hier auf die detaillierte Erläuterung davon verzichtet. Wenn der Verdichtungstakteinspritzbetrag und der Ansaugtakteinspritzbetrag durch die SA-KW10-Rückkopplungssteuerung und die KW10-90-Korrektursteuerung entsprechend angepasst werden, wie vorstehend beschrieben, verändert sich ein optimaler Zündzeitpunkt (MBT: minimales Vorrücken für das beste Drehmoment) in Zusammenhang mit diesen Einspritzbeträgen. Falls die KW50-Rückkopplungssteuerung unter Verwendung des Ziel-KW50 durchgeführt wird, welcher einem Wert von KW50 entspricht, bei welchem MBT erhalten wird, können die vorgenannten Steuerungen des Kraftstoffeinspritzbetrags (das heißt, die SA-KW10-Rückkopplungssteuerung und die KW10-90-Korrektursteuerung) durchgeführt werden, wobei sich der Zündzeitpunkt dem MBT annähert. Daher ist es vorzuziehen, die KW50-Rückkopplungssteuerung in Kombination mit der SA-KW10-Rückkopplungssteuerung und der KW10-90-Korrektursteuerung durchzuführen, obwohl diese KW50-Rückkopplungssteuerung nicht notwendigerweise mit der SA-KW10-Rückkopplungssteuerung und der KW10-90-Korrektursteuerung kombiniert ist.
Nachfolgend berechnet die ECU 40 den Basis-Gesamtkraftstoffeinspritzbetrag F_ALLB (Schritt S104). Der Basis-Gesamtkraftstoffeinspritzbetrag F_ALLB ist im Grunde berechnet, um einem Wert gemäß einem erforderlichen Drehmoment der Verbrennungskraftmaschine 10 zu entsprechen. Das erforderliche Drehmoment wird berechnet, um einem Wert gemäß dem Niederdrückbetrag des Gaspedals, welcher durch den Gaspedalpositionssensor 46 erfasst wird, zu entsprechen.
Nachfolgend berechnet die ECU 40 eine Verdichtungstakteinspritzrate KF_C (Schritt S106). Die Verdichtungstakteinspritzrate KFc entspricht einem Wert, welcher das Verhältnis eines Basis-Verdichtungstakteinspritzbetrags F_CB zu dem Basis-Gesamtkraftstoffeinspritzbetrag F_ALLB angibt. Die ECU 40 berechnet die Verdichtungstakteinspritzrate KFc beispielsweise mit dem nachfolgenden Verfahren, welches mit Bezug auf 5 beschrieben ist, und diese berechnet anschließend das Produkt des Basis-Gesamtkraftstoffeinspritzbetrags F_ALLB und der Verdichtungstakteinspritzrate KF_C als den Basis-Verdichtungstakteinspritzbetrag F_CB (Schritt S108).
5 ist ein Diagramm zum Erläutern eines Beispiels der Einstellung eines Kennfelds, welches eine Beziehung zwischen der Verdichtungstakteinspritzrate KFc, dem Maschinenlastfaktor und der Maschinendrehzahl definiert. Wie vorstehend beschrieben ist, wird die Verdichtungstakteinspritzung ausgeführt, um zu der Zeit der Zündung eine fette, geschichtete Gemischzone auszubilden, die um die Zündkerze herum angeordnet ist. Gemäß der Verarbeitung von Schritt S108 wird der Basis-Verdichtungstakteinspritzbetrag F_CB als ein minimal notwendiger Betrag bestimmt, um die geschichtete Gemischzone mit dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis auszubilden, welches eine stabile Zündung sicherstellen kann. Falls die SA-KW10 abnimmt, wird die Zündverzögerungsphase kürzer und die Zündung wird stabiler. Daher wird aus Sicht der SA-KW10 der Basis-Verdichtungstakteinspritzbetrag F_CB bestimmt, um einem Wert gemäß einer Grenz- (Maximum) SA-KW10 zu entsprechen, die eine stabile Zündung sicherstellen kann. Die Grenz-SA-KW10 entspricht der Ziel-SA-KW10 der SA-KW10-Rückkopplungssteuerung.
In dem Kennfeld der Verdichtungstakteinspritzrate KFc, welches in 5 gezeigt ist, ist die Verdichtungstakteinspritzrate KFc gemäß dem Maschinenlastfaktor und der Maschinendrehzahl so eingestellt, dass die Verdichtungstakteinspritzrate KFc basierend auf der vorstehenden Idee in jedem Betriebsbereich berechnet werden kann. Insbesondere verändert sich der Wert des Verdichtungstakteinspritzbetrags, der eine stabile Zündung sicherstellen kann (das heißt, der Wert des Basis-Verdichtungstakteinspritzbetrags F_CB gemäß der Grenz-SA-KW10, wie vorstehend beschrieben), nicht so stark, auch wenn sich der Maschinenlastfaktor verändert. Andererseits wird, wenn der Maschinenlastfaktor höher ist, der in einen Zylinder geführte Luftbetrag größer und dadurch wird der Basis-Gesamtkraftstoffeinspritzbetrag F_ALLB größer. Entsprechend wird bei der Einstellung des in 5 gezeigten Kennfelds die Verdichtungstakteinspritzrate KFc (das heißt, das Verhältnis des Basis-Verdichtungstakteinspritzbetrags F_CB zu dem Basis-Gesamtkraftstoffeinspritzbetrag F_ALLB) höher, während der Maschinenlastfaktor niedriger ist.
Zusätzlich nimmt die Stabilität der Verbrennung ab, wenn die Maschinendrehzahl abnimmt. Es ist daher erforderlich, den Basis-Verdichtungstakteinspritzbetrag F_CB zu erhöhen, während die Maschinendrehzahl niedriger ist. Daher wird bei der Einstellung des in 5 gezeigten Kennfelds die Verdichtungstakteinspritzrate KFc höher, während die Maschinendrehzahl niedriger ist.
Nach dem Berechnen des Basis-Verdichtungstakteinspritzbetrags F_CB bei Schritt S108 führt die ECU 40 die Verarbeitung hinsichtlich der SA-KW10-Rückkopplungssteuerung zum Bestimmen des Verdichtungstakteinspritzbetrags aus (Schritt S110).
6 ist ein Flussdiagramm, welches eine Unterroutine der Verarbeitung hinsichtlich der SA-KW10-Rückkopplungssteuerung darstellt. Bei der in 6 gezeigten Unterroutine erhält die ECU 40 zunächst die Maschinendrehzahl, den Maschinenlastfaktor und eine Ziel-Zündeffizienz (Schritt S200). Die Zündeffizienz entspricht einem Indexwert hinsichtlich der Effizienz zum Erzeugen eines Maschinendrehmoments mit einer Anpassung des Zündzeitpunkts. Die Zündeffizienz weist bei einem KW50, welcher erhalten wird, wenn der Zündzeitpunkt auf MBT gesteuert wird, den Wert von 1 (Spitzenwert) auf, und diese nimmt ab, wenn der KW50 mit Bezug auf diesen KW50 (bei dem MBT) mit einer Anpassung des Zündzeitpunkts vorgerückt bzw. nach früh verschoben oder nach spät verschoben wird. Die Ziel-Zündeffizienz weist grundsätzlich den Wert 1 auf und wird auf einen Wert kleiner als 1 korrigiert, um den Zündzeitpunkt beispielsweise mit Bezug auf den MBT bei einer spezifischen Bedingung zu verzögern, wie zu der Zeit eines Gangwechsels des Fahrzeugs, der Zeit vor und nach einem Kraftstoff-Zufuhrunterbrechungsbetrieb oder der Zeit des Auftretens eines Klopfens.
Nachfolgend berechnet die ECU 40 die Ziel-SA-KWIO (Schritt S202). Die ECU 40 speichert ein Kennfeld (in den Abbildungen nicht gezeigt), welches eine Beziehung zwischen der Ziel-SA-KW 10, der Maschinendrehzahl, dem Maschinenlastfaktor und der Ziel-Zündeffizienz definiert. Insbesondere ist in diesem Kennfeld jede der Ziel-SA-KW10 eingestellt, um einem Wert entsprechend einem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis bei jedem Maschinenbetriebspunkt in einem Betriebsbereich zu entsprechen, in welchem der leichte Schichtladungs-Magerverbrennungsbetrieb durchgeführt wird. Das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht einem Zielwert des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des gesamten Luft-Kraftstoff-Gemisches in einem Zylinder. Zusätzlich wird mit dem vorgenannten Kennfeld die Ziel-SA-KW10 als ein Wert gemäß der vorstehend beschriebenen Grenz-SA-KWIO eingestellt.
Nachfolgend erhält die ECU 40 mit den Ausgangswerten des Zylinderinnendrucksensors 32 die Zylinderinnendruckdaten in Zusammenhang mit dem Kurbelwinkel (Schritt S204). Dann erhält die ECU 40 den Ziel-Zündzeitpunkt (Schritt S206). Der Ziel-Zündzeitpunkt entspricht einem Wert, der durch Addieren des letzten Korrekturbetrags für den Zündzeitpunkt durch die vorstehend beschriebene KW50-Rückkopplungssteuerung zu dem Basis-Zündzeitpunkt gemäß dem Maschinenlastfaktor und der Maschinendrehzahl erhalten wird.
Nachfolgend berechnet die ECU 40 eine tatsächliche SA-KW10 (Schritt S208). Die tatsächliche SA-KW10 wird als ein Kurbelwinkelintervall ausgehend von dem bei Schritt S208 erhaltenen Ziel-Zündzeitpunkt hin zu dem tatsächlichen KW10, welcher mit einer Berechnung basierend auf den bei Schritt S204 erhaltenen Zylinderinnendruckdaten erhalten wird, berechnet. Dann berechnet die ECU 40 eine Differenz ΔSA-KW10 zwischen der Ziel-SA-KW1 0 und der tatsächlichen SA-KW10, welche bei den Schritten S202 bzw. 208 erhalten werden (Schritt S210).
Nachfolgend berechnet die ECU 40 eine Korrekturrate α für den Verdichtungstakteinspritzbetrag basierend auf der berechneten Differenz ΔSA-KW10 und einer vorbestimmten PI-Verstärkung (das heißt, Proportionalverstärkung und Integralverstärkung) (Schritt S212). Das heißt, die Korrekturrate α wird gemäß den Größen der Differenz ΔSA-KW10 und den integrierten Werten davon berechnet. Die ECU 40 berechnet dann einen Korrekturterm F_CC für den Verdichtungstakteinspritzbetrag (nachfolgend als ein „Verdichtungstakteinspritzungs-Korrekturterm“ bezeichnet) durch Multiplizieren des Basis-Verdichtungstakteinspritzbetrags F_CB (Bezug auf Schritt S108) mit der bei Schritt S212 berechneten Korrekturrate α (%) (Schritt S214). Ferner korrigiert die ECU 40 den Verdichtungstakteinspritzbetrag durch Addieren dieses Verdichtungstakteinspritzungs-Korrekturterms Fcc zu dem Basis-Verdichtungstakteinspritzbetrag F_CB (Schritt S216). Bei der vorliegenden Ausführungsform wird der bei Schritt S216 berechnete Wert als ein finaler Verdichtungstakteinspritzbetrag behandelt, welcher der SA-KW10-Rückkopplungssteuerung unterzogen wird.
Bei der in 4 gezeigten Hauptroutine berechnet die ECU 40 einen Basis-Ansaugtakteinspritzbetrag F_IB nach der Verarbeitung von Schritt S110 (Schritt S112). Genauer gesagt, der Wert, welcher durch Subtrahieren des bei Schritt S216 berechneten finalen (korrigierten) Verdichtungstakteinspritzbetrags von dem bei Schritt S104 berechneten Basis-Gesamtkraftstoffeinspritzbetrag F_ALLB erhalten wird, wird als der Basis-Ansaugtakteinspritzbetrag F_IB berechnet.
Nachfolgend führt die ECU 40 die Verarbeitung hinsichtlich der KW10-90-Korrektursteuerung aus (Schritt S114). 7 ist ein Flussdiagramm, welches eine Unterroutine der Verarbeitung hinsichtlich der KW10-90-Korrektursteuerung darstellt. Bei der in 7 gezeigten Unterroutine erhält die ECU 40 zunächst die Maschinendrehzahl, den Maschinenlastfaktor und die Ziel-Zündeffizienz (Schritt S300). Die ECU 40 berechnet dann die zulässige KW10-90 (Schritt S302). Die ECU 40 speichert ein Kennfeld (in den Abbildungen nicht gezeigt), welches die zulässige KW10-90 definiert, beispielsweise unter Verwendung der Maschinendrehzahl, dem Maschinenlastfaktor und der Ziel-Zündeffizienz als Kennfeldachsen. Wie bereits beschrieben ist, wird die KW10-90 in dem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnisbereich auf der magereren Seite relativ zu dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis größer bzw. länger (das heißt, die Hauptverbrennungsgeschwindigkeit wird langsamer) und die Drehmomentschwankungsrate wird höher, während das Luft-Kraftstoff-Verhältnis magerer ist. Der Wert jeder zulässigen KW10-90 in dem Kennfeld ist im Vorhinein als ein Wert (Schwellenwert) gemäß einer Untergrenze der Hauptverbrennungsgeschwindigkeit eingestellt, welche ermöglicht, dass die Drehmomentschwankungsrate unter ein zulässiges Niveau aus Sicht der Antriebsfähigkeit der Verbrennungskraftmaschine 10 reduziert ist. Bei Schritt S302 wird mit Bezug auf diese Art von Kennfeld die zulässige KW10-90 gemäß der Maschinendrehzahl, dem Maschinenlastfaktor und der Ziel-Zündeffizienz berechnet. Genauer gesagt, die zulässige KW 10-90 ist in dem vorgenannten Kennfeld eingestellt, um einem Wert gemäß dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis bei jedem Maschinenbetriebspunkt in dem Betriebsbereich zu entsprechen, in welchem der leichte Schichtladungs-Magerverbrennungsbetrieb durchgeführt wird.
Nachfolgend erhält die ECU 40 die Zylinderinnendruckdaten auf die gleiche Art und Weise wie bei der Verarbeitung von Schritt S204 (Schritt S304) und diese berechnet anschließend die tatsächliche KW10-90 basierend auf den Istdaten des MFB, welche basierend auf den Zylinderinnendruckdaten berechnet werden (Schritt S306). Ferner bestimmt die ECU 40, ob die zulässige KW10-90 größer als die tatsächliche KW10-90 ist (Schritt S308).
Wenn das Bestimmungsergebnis von Schritt S308 positiv ist, das heißt, wenn bestimmt werden kann, dass die Hauptverbrennungsgeschwindigkeit höher als ein zulässiger Wert (die vorstehend beschriebene Untergrenze) ist, liest die ECU 40 einen Korrekturterm F_IC des Ansaugtakteinspritzbetrags, welcher bei dem letzten Zyklus verwendet wird, aus (nachfolgend als ein „Ansaugtakteinspritzungs-Korrekturterm“ bezeichnet) (Schritt S310). Die ECU 40 ist derart konfiguriert, dass diese einen beliebigen Wert als einen Initialwert des Ansaugtakteinspritzungs-Korrekturterms F_IC verwendet und den Ansaugtakteinspritzungs-Korrekturterm Fic, welcher bei dem folgenden Schritt S314 aktualisiert wird, in dem Speicher 40a speichert. Falls ein Maschinenbetriebsbereich (welcher beispielsweise mit dem Maschinenlastfaktor und der Maschinendrehzahl definiert ist) zum Speichern des Ansaugtakteinspritzungs-Korrekturterms F_IC in eine vorbestimmte Anzahl von Teilen aufgeteilt ist, kann der Ansaugtakteinspritzungs-Korrekturterm F_IC beispielsweise für jeden Teil des Maschinenbetriebsbereichs gespeichert werden.
Wenn das Bestimmungsergebnis von Schritt S308 andererseits negativ ist, das heißt, wenn bestimmt werden kann, dass die Hauptverbrennungsgeschwindigkeit niedriger oder gleich dem vorstehend beschriebenen zulässigen Wert ist, führt die ECU 40 die Verarbeitung aus, um den Ansaugtakteinspritzungs-Korrekturterm F_IC ausgehend von dem letzten Wert um einen vorbestimmten Wert zu erhöhen (Schritt S312). Die ECU 40 aktualisiert dann den Ansaugtakteinspritzungs-Korrekturterm F_IC mit einem Wert, welcher nach der Verarbeitung von Schritt S312 erhalten wird (Schritt S314). Zusätzlich kann beispielsweise eine Konfiguration vorgesehen sein, so dass der in dem Speicher 40a gespeicherte Ansaugtakteinspritzungs-Korrekturterm Fic gelöscht wird, wenn ein Zündschalter des Fahrzeugs auf Aus geschaltet wird, oder so dass dieser gelöscht wird, wenn eine elektrische Verbindung zwischen einer Batterie zum Zuführen der elektrischen Leistung hin zu der ECU 40 und der ECU 40 unterbrochen ist.
Die ECU 40 korrigiert den Ansaugtakteinspritzbetrag durch Addieren des durch die Verarbeitung von Schritt S310 oder Schritt S314 erhaltenen Ansaugtakteinspritzungs-Korrekturterms F_IC zu dem Basis-Ansaugtakteinspritzbetrag F_IB (Bezug auf Schritt S112) (Schritt S316). Bei der vorliegenden Ausführungsform wird der bei Schritt S316 berechnete Wert als ein finaler Ansaugtakteinspritzbetrag behandelt, welcher der KW10-90-Korrektursteuerung unterzogen wird.
Gemäß der Steuerung der bislang beschriebenen ersten Ausführungsform wird der Verdichtungstakteinspritzbetrag basierend auf der SA-KW10 gesteuert. Genauer gesagt, der Basis-Verdichtungstakteinspritzbetrag F_CB wird als ein Wert gemäß der Grenz-SA-KW10 (äquivalent zu Ziel-SA-KW10), welche definiert ist, um eine stabile Zündfähigkeit sicherzustellen, berechnet, und der Verdichtungstakteinspritzbetrag wird gesteuert, um einen Wert aufzuweisen, der durch Addieren des Verdichtungstakteinspritzungs-Korrekturterms F_CC durch die SA-KW10-Rückkopplungssteuerung zu diesem Basis-Verdichtungstakteinspritzbetrag F_CB erhalten wird. Daher kann die tatsächliche SA-KW10 gesteuert werden, um sich der Ziel-SA-KW10 anzunähern. Wie bereits beschrieben ist, weist die Verdichtungstakteinspritzung zum Ausbilden des geschichteten Gemisches bei dem leichten Schichtladungs-Magerverbrennungsbetrieb einen größeren Einfluss auf die Zündfähigkeit des Luft-Kraftstoff-Gemisches auf als die Ansaugtakteinspritzung zum Ausbilden des homogenen Gemisches. Gemäß der Steuerung des Verdichtungstakteinspritzbetrags der vorliegenden Ausführungsform basierend auf der SA-KW10 kann die Steuerung des Kraftstoffeinspritzbetrags zum Erhalten einer geeigneten Zündfähigkeit für den Verdichtungstakteinspritzbetrag, welcher einen größeren Einfluss auf die Zündfähigkeit besitzt, effektiv durchgeführt werden (mit anderen Worten, diese kann direkter durchgeführt werden als ein Beispiel, bei welchem der Gesamtkraftstoffeinspritzbetrag als ein Ziel der SA-KW10-Rückkopplungssteuerung verwendet wird).
Darüber hinaus wird gemäß der Steuerung der ersten Ausführungsform der Ansaugtakteinspritzbetrag basierend auf der KW10-90-Korrektursteuerung gesteuert. Genauer gesagt, der Basis-Ansaugtakteinspritzbetrag F_IB wird durch Subtrahieren des Verdichtungstakteinspritzbetrags von dem Basis-Gesamtkraftstoffeinspritzbetrag F_ALLB gemäß dem erforderlichen Drehmoment berechnet, und der Ansaugtakteinspritzbetrag wird derart gesteuert, dass dieser einen Wert aufweist, welcher durch Addieren des Ansaugtakteinspritzungs-Korrekturterms F_IC durch die KW10-90-Korrektursteuerung zu diesem Basis-Ansaugtakteinspritzbetrag F_IB erhalten wird. Bei der KW10-90-Korrektursteuerung wird der Ansaugtakteinspritzbetrag erhöht, wenn die zulässige KW10-90 kleiner oder gleich der tatsächlichen KW10-90 ist. Daher kann die Hauptverbrennungsgeschwindigkeit gesteuert werden, um nicht unter den zulässigen Wert (die vorstehend beschriebene Untergrenze) zu fallen. Wie bereits beschrieben ist, ist die Hauptverbrennungsgeschwindigkeit bei dem leichten Schichtladungs-Magerverbrennungsbetrieb durch das homogene Gemisch charakterisiert, welches einen größeren Teil des Raums in dem Zylinder einnimmt (welches durch die Ansaugtakteinspritzung ausgebildet wird). Gemäß der Steuerung des Ansaugtakteinspritzbetrags der vorliegenden Ausführungsform basierend auf der KW 10-90 kann die Steuerung des Kraftstoffeinspritzbetrags zum Erhalten einer geeigneten Hauptverbrennungsgeschwindigkeit für den Ansaugtakteinspritzbetrag mit einem größeren Einfluss auf die Hauptverbrennungsgeschwindigkeit wirkungsvoller durchgeführt werden (mit anderen Worten, direkter als ein Beispiel, bei welchem der Gesamtkraftstoffeinspritzbetrag als ein Ziel der KW10-90-Korrektursteuerung verwendet wird).
Gemäß der Steuerung der ersten Ausführungsform, welche bislang beschrieben wurde, kann die Steuerbarkeit der leichten Schichtladungs-Magerverbrennung unter Berücksichtigung der Einflüsse der jeweiligen Einspritzungen auf die Verbrennung verbessert werden, wenn der leichte Schichtladungs-Magerverbrennungsbetrieb durch Kombinieren der Ansaugtakteinspritzung und der Verdichtungstakteinspritzung durchgeführt wird.
Darüber hinaus kann gemäß der Steuerung der ersten Ausführungsform die Erlangung eines Maschinendrehmoments, welches äquivalent zu dem erforderlichen Drehmoment ist, sichergestellt werden, da der Basis-Gesamtkraftstoffeinspritzbetrag F_ALLB gemäß dem erforderlichen Drehmoment bestimmt wird. Zusätzlich wird die tatsächliche SA-KW10 gemäß der Steuerung der ersten Ausführungsform gesteuert, um sich der Ziel-SA-KW10 gemäß der Grenz (Maximal)-SA-KW10 anzunähern, welche eine stabile Zündung sicherstellen kann. Daher kann der Verdichtungstakteinspritzbetrag bestimmt werden, um einem minimal notwendigen Betrag zum Sicherstellen einer stabilen Zündung zu entsprechen. Das Verhältnis des Ansaugtakteinspritzbetrags zu dem Gesamtkraftstoffeinspritzbetrag kann daher erhöht werden. Folglich wird das Ausbilden eines lokal fetten Luft-Kraftstoff-Gemisches so weit wie möglich verhindert, während die Zündfähigkeit geeignet sichergestellt wird. Dies kann die Erzeugung von NOx reduzieren. Zusätzlich kann die Antriebsfähigkeit der Verbrennungskraftmaschine 10 in bevorzugter Art und Weise sichergestellt werden, da die Hauptverbrennungsgeschwindigkeit aufgrund der Tatsache, dass ein ausreichender Ansaugtakteinspritzbetrag erhalten wird, geeignet sichergestellt werden kann.
Bei der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform wird der Ansaugtakteinspritzungs-Korrekturterm F_IC nicht korrigiert, falls die zulässige KW 10-90 größer als die tatsächliche KW10-90 ist (das heißt, falls die Hauptverbrennungsgeschwindigkeit hoch ist). Anstelle dieser Verarbeitungsart kann, obwohl die zulässige KW10-90 größer als die tatsächliche KW10-90 ist (das heißt, obwohl die Hauptverbrennungsgeschwindigkeit hoch ist), falls die Differenz, welche durch Subtrahieren der tatsächlichen KW10-90 von der zulässigen KW10-90 erhalten wird, größer als ein vorbestimmter Wert ist (das heißt, die Hauptverbrennungsgeschwindigkeit zu hoch ist), eine Korrektur zum Verringern des Ansaugtakteinspritzungs-Korrekturterms F_IC im Vergleich zu dem letzten Wert durchgeführt werden.
Zweite Ausführungsform
Nachfolgend wird mit Bezug auf 8 eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beschrieben. In der nachfolgenden Erläuterung wird angenommen, dass die in 1 gezeigte Konfiguration als ein Beispiel der Konfiguration eines Systems gemäß der zweiten Ausführungsform verwendet wird. Dies gilt ebenso für die später beschriebenen dritten bis achten Ausführungsformen.
[Steuerung gemäß der zweiten Ausführungsform]
Die Steuerung gemäß der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich von der vorstehend beschriebenen Steuerung gemäß der ersten Ausführungsform hinsichtlich des Berechnungsverfahrens des Verdichtungstakteinspritzbetrags basierend auf der SA-KW10. Genauer gesagt, bei der ersten Ausführungsform wird der Wert, welcher durch Addieren des Verdichtungstakteinspritzungs-Korrekturterms F_CC durch die SA-KW10-Rückkopplungssteuerung zu dem Basis-Verdichtungstakteinspritzbetrag F_CB erhalten wird, als ein finaler Verdichtungstakteinspritzbetrag berechnet. Im Gegensatz dazu wird bei der vorliegenden Ausführungsform der Basis-Verdichtungstakteinspritzbetrag F_CB als ein finaler Verdichtungstakteinspritzbetrag ohne die SA-KW10-Rückkopplungssteuerung erhalten. Zusätzlich ist die Art und Weise der Berechnung des Basis-Verdichtungstakteinspritzbetrags F_CB gleich dieser für die erste Ausführungsform.
(Konkrete Verarbeitung gemäß der zweiten Ausführungsform)
8 ist ein Flussdiagramm, welches eine Hauptroutine der bei der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung durchgeführten Steuerung darstellt. Die Verarbeitung der Schritte S100 bis S108 und S114 bei der in 8 gezeigten Hauptroutine ist bereits bei der ersten Ausführungsform beschrieben. Bei der vorliegenden Routine schreitet die ECU 40 nach der Berechnung des Basis-Verdichtungstakteinspritzbetrags F_CB basierend auf der Grenz-SA-KW10 (äquivalent zu der Ziel-SA-KW10) bei Schritt S108 zu Schritt S400 voran.
Bei Schritt S400 wird der Basis-Ansaugtakteinspritzbetrag F_IB als ein Wert berechnet, die durch Subtrahieren des bei Schritt S108 berechneten Basis-Verdichtungstakteinspritzbetrags F_CB von dem bei Schritt S104 berechneten Basis-Gesamtkraftstoffeinspritzbetrag F_ALLB erhalten wird. Wie vorstehend beschrieben ist, unterscheidet sich bei der vorliegenden Ausführungsform die Art und Weise der Berechnung des finalen Verdichtungstakteinspritzbetrags von dieser für die erste Ausführungsform, und die Art und Weise zum Berechnen des Basis-Ansaugtakteinspritzbetrags F_IB unterscheidet sich davon ebenso entsprechend. Bei Schritt S114 wird die Verarbeitung hinsichtlich der KW10-90-Korrektursteuerung unter Verwendung des bei Schritt S400 berechneten Basis-Ansaugtakteinspritzbetrags F_IB durchgeführt.
Gemäß der bislang beschriebenen Steuerung der zweiten Ausführungsform wird, wie bei dieser der ersten Ausführungsform, der Verdichtungstakteinspritzbetrag basierend auf der SA-KW1 0 gesteuert (bestimmt), und der Ansaugtakteinspritzbetrag wird basierend auf der KW 10-90 gesteuert. Daher kann gemäß der Steuerung der zweiten Ausführungsform, wenn der leichte Schichtladungs-Magerverbrennungsbetrieb mit einer Kombination der Ansaugtakteinspritzung und der Verdichtungstakteinspritzung durchgeführt wird, die Steuerbarkeit des leichten Schichtladungs-Magerverbrennungsbetriebs ebenso unter Berücksichtigung der Einflüsse der jeweiligen Einspritzungen auf die Verbrennung verbessert werden. Zusätzlich kann bei der vorliegenden Ausführungsform die Konfiguration der Steuerung vereinfacht werden und die Verarbeitungslast durch die ECU 40 kann ebenso reduziert werden, da die SA-KW10-Rückkopplungssteuerung nicht verwendet wird.
Die Steuerung des Verdichtungstakteinspritzbetrags basierend auf der SA-KW10 gemäß der zweiten Ausführungsform, wie vorstehend beschrieben, (das heißt, die Steuerung, welche den Basis-Verdichtungstakteinspritzbetrag F_CB basierend auf der SA-KW10 als den finalen Verdichtungstakteinspritzbetrag verwendet) kann mit einer KW10-90-Rückkopplungssteuerung kombiniert werden, die bei der nachfolgenden dritten Ausführungsform beschrieben ist.
Dritte Ausführungsform
Nachfolgend wird mit Bezug auf 9 und 10 eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beschrieben.
[Steuerung gemäß der dritten Ausführungsform]
Die Steuerung gemäß der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich von der Steuerung der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform hinsichtlich der Art und Weise des Steuerns des Ansaugtakteinspritzbetrags basierend auf der KW10-90. Insbesondere wird bei der vorliegenden Ausführungsform die nachstehend beschriebene KW10-90-Rückkopplungssteuerung anstelle einer vorstehend beschriebenen KW10-90-Korrektursteuerung durchgeführt.
(KW10-90-Rückkopplungssteuerung)
Gemäß der KW10-90-Rückkopplungssteuerung wird der Ansaugtakteinspritzbetrag gesteuert, so dass sich die tatsächliche KW10-90 basierend auf den Ausgangswerten des Zylinderinnendrucksensors 32 einer Ziel-KW 10-90 annähert. Genauer gesagt, gemäß der KW 10-90-Rückkopplungssteuerung wird für einen Verbrennungszyklus, in welchem die tatsächliche KW10-90 erhalten wird, die kleiner als die Ziel-KW10-90 ist, (das heißt, in welchem die tatsächliche Hauptverbrennungsgeschwindigkeit höher als eine Ziel-Hauptverbrennungsgeschwindigkeit ist) eine Korrektur zum Verringern des bei dem nächsten Zyklus verwendeten Ansaugtakteinspritzbetrags ausgehend von dem Basis-Ansaugtakteinspritzbetrag durchgeführt, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis mager zu machen, um die tatsächliche KW10-90 zu erhöhen. Im Gegensatz dazu wird für einen Verbrennungszyklus, in welchem die tatsächliche KW10-90 erhalten wird, die größer als die Ziel-KW10-90 ist, (das heißt, in welchem die tatsächliche Hauptverbrennungsgeschwindigkeit niedriger als eine Ziel-Hauptverbrennungsgeschwindigkeit ist) eine Korrektur zum Erhöhen des bei dem nächsten Zyklus verwendeten Ansaugtakteinspritzbetrags ausgehend von dem Basis-Ansaugtakteinspritzbetrag durchgeführt, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis fett zu machen, um die tatsächliche KW10-90 zu verringern.
(Einstellung der Ansprechgeschwindigkeit der Rückkopplungssteuerung)
Bei der vorliegenden Ausführungsform werden als die Rückkopplungssteuerungen für den Kraftstoffeinspritzbetrag die SA-KWIO-Rückkopplungssteuerung und die KW10-90-Rückkopplungssteuerung während des leichten Schichtladungs-Magerverbrennungsbetriebs durchgeführt. Entsprechend wird bei der vorliegenden Ausführungsform die Ansprechgeschwindigkeit der Anpassung des Verdichtungstakteinspritzbetrags (zum Ausbilden des geschichteten Gemisches) durch die SA-KW10-Rückkopplungssteuerung im Vergleich zu der Ansprechgeschwindigkeit der Anpassung des Ansaugtakteinspritzbetrags (zum Ausbilden des homogenen Gemisches) durch die KW10-90-Rückkopplungssteuerung erhöht.
(Konkrete Verarbeitung gemäß der dritten Ausführungsform)
9 ist ein Flussdiagramm, welches eine Hauptroutine der bei der dritten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung durchgeführten Steuerung darstellt. Die Verarbeitung der Schritte S100 bis S112 bei der in 9 gezeigten Hauptroutine ist bereits bei der ersten Ausführungsform beschrieben. Bei der vorliegenden Routine schreitet die ECU 40 nach dem Berechnen des Basis-Ansaugtakteinspritzbetrags F_IB bei Schritt S112 zu Schritt S500 voran. Bei Schritt S500 wird die Verarbeitung hinsichtlich der KW10-90-Rückkopplungssteuerung durchgeführt. Zusätzlich ist die Rolle von Schritt S112 mit Bezug auf die vorliegende Routine ergänzend wie folgt beschrieben. Das heißt, bei der vorliegenden Routine wird der finale Ansaugtakteinspritzbetrag sukzessive ausgehend von dem Basis-Ansaugtakteinspritzbetrag F_IB durch die KW10-90-Rückkopplungssteuerung korrigiert. Daher kann, um den Basis-Ansaugtakteinspritzbetrag F_IB zu berechnen, entweder der Verdichtungstakteinspritzbetrag nach der Korrektur durch die SA-KW10-Rückkopplungssteuerung oder der Verdichtungstakteinspritzbetrag vor der Korrektur (das heißt, der Basis-Verdichtungstakteinspritzbetrag F_CB) sowie der Basis-Gesamtkraftstoffeinspritzbetrag F_ALLB verwendet werden.
10 ist ein Flussdiagramm, welches eine Unterroutine der Verarbeitung hinsichtlich der KW10-90-Rückkopplungssteuerung darstellt. Die Verarbeitung der Schritte S300, S304 und S306 bei der in 10 gezeigten Unterroutine ist bereits bei der ersten Ausführungsform beschrieben. Bei der vorliegenden Routine berechnet die ECU 40 auf die Verarbeitung von Schritt S300 folgend eine Ziel-KW10-90 (Schritt S600). Die ECU 40 speichert ein Kennfeld (in den Abbildungen nicht gezeigt), welches eine Beziehung zwischen der Ziel-KW10-90 und der Maschinendrehzahl, dem Maschinenlastfaktor und der Ziel-Zündeffizienz definiert. Die Ziel-KW10-90 kann beispielsweise als ein Wert basierend auf der gleichen Idee wie die vorstehend beschriebene zulässige KW10-90 bestimmt werden.
Ferner berechnet die ECU 40 auf die Verarbeitung von Schritt S306 folgend eine Differenz ΔKW 10-90 zwischen der Ziel-KW10-90 und der tatsächlichen KW10-90, welche bei den Schritten S600 bzw. S306 erhalten werden (Schritt S602). Nachfolgend berechnet die ECU 40 eine Korrekturrate β für den Ansaugtakteinspritzbetrag mit der berechneten Differenz ΔKW 10-90 und einer vorbestimmten PI-Verstärkung (das heißt, Proportionalverstärkung und Integralverstärkung) (Schritt S604). Das heißt, die Korrekturrate β wird gemäß den Größen der Differenz ΔKW 10-90 und dem integrierten Wert davon berechnet. Zusätzlich ist die für die KW10-90-Rückkopplungssteuerung verwendete PI-Verstärkung im Vorhinein so eingestellt, dass diese kleiner ist als die für die SA-KW10-Rückkopplungssteuerung verwendete PI-Verstärkung.
Nachfolgend berechnet die ECU 40 den Ansaugtakteinspritzungs-Korrekturterm F_IC durch Multiplizieren des Basis-Ansaugtakteinspritzbetrags F_IB (Bezug auf Schritt S112) mit der bei Schritt S604 berechneten Korrekturrate β (%) (Schritt S606). Die ECU 40 korrigiert dann den Ansaugtakteinspritzbetrag durch Addieren dieses Ansaugtakteinspritzungs-Korrekturterms F_IC zu dem Basis-Ansaugtakteinspritzbetrag F_IB (Schritt S608). Bei der vorliegenden Ausführungsform wird der bei Schritt S608 berechnete Wert als ein finaler Ansaugtakteinspritzbetrag behandelt, welcher der KW10-90-Rückkopplungssteuerung unterzogen wird.
Gemäß der bislang beschriebenen Steuerung der dritten Ausführungsform werden sowohl der Verdichtungstakteinspritzbetrag als auch der Ansaugtakteinspritzbetrag mit den jeweiligen Rückkopplungssteuerungen gesteuert (das heißt, der SA-KW10-Rückkopplungssteuerung und der KW10-90-Rückkopplungssteuerung). Daher können zu der Zeit des leichten Schichtladungs-Magerverbrennungsbetriebs der Verdichtungstakteinspritzbetrag und der Ansaugtakteinspritzbetrag im Vergleich zu den Steuerungen gemäß den ersten und zweiten Ausführungsformen exakter gesteuert werden, so dass sich sowohl die tatsächliche Zündverzögerungsphase als auch die Hauptverbrennungsgeschwindigkeit, wie vorstehend beschrieben, einem Zielwert annähern.
Darüber hinaus ist bei der Steuerung gemäß der dritten Ausführungsform die für die SA-KW10-Rückkopplungssteuerung verwendete PI-Verstärkung im Vergleich zu der für die KW10-90-Rückkopplungssteuerung verwendeten PI-Verstärkung erhöht. Folglich wird die Ansprechgeschwindigkeit der Anpassung des Verdichtungstakteinspritzbetrags durch die SA-KW10-Rückkopplungssteuerung höher als die Ansprechgeschwindigkeit der Anpassung des Ansaugtakteinspritzbetrags durch die KW10-90-Rückkopplungssteuerung. Wie bereits beschrieben ist, wird, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu der magereren Seite in dem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Bereich variiert, welcher magerer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, die tatsächliche SA-KW10 größer bzw. länger (das heißt, die Zündverzögerungsphase wird länger) und die tatsächliche KW10-90 wird größer bzw. länger (das heißt, die Hauptverbrennungsgeschwindigkeit wird niedriger). Um genau zu sein existiert jedoch hinsichtlich der Charakteristika von Veränderungen der tatsächlichen SA-KW10 und der tatsächlichen KW10-90 mit Bezug auf das sich zu der Zeit des leichten Schichtladungs-Magerverbrennungsbetriebs hin zu der magereren Seite verändernden Luft-Kraftstoff-Verhältnisses der folgende Unterschied. Das heißt, die tatsächliche SA-KW10 besitzt eine Charakteristik, dass eine Zunahme der tatsächlichen SA-KW10 mit Bezug auf eine Veränderung des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses steil wird, wenn das Niveau der Veränderung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses hin zu der magereren Seite ein bestimmtes Niveau oder mehr überschreitet. Im Gegensatz dazu besitzt die tatsächliche KW10-90 eine Charakteristik, dass diese durch ein mageres Niveau des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kaum beeinflusst wird, und dass dieses im Vergleich zu einer Zunahme der tatsächlichen SA-KW10 mit Bezug auf eine Veränderung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses allmählich zunimmt. Daher kann festgestellt werden, dass die tatsächliche SA-KW10 (Zündverzögerungsphase) zu der Zeit des leichten Schichtladungs-Magerverbrennungsbetriebs durch eine Veränderung (Variation) des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses im Vergleich zu der tatsächlichen KW10-90 (Hauptverbrennungsgeschwindigkeit) stark beeinflusst wird.
Gemäß den vorstehend beschriebenen Einstellungen der Ansprechgeschwindigkeit der Anpassung der jeweiligen Kraftstoffeinspritzungen ist die Ansprechgeschwindigkeit der Anpassung des Verdichtungstakteinspritzbetrags, welcher im Verhältnis einen größeren Einfluss auf die Zündfähigkeit des Luft-Kraftstoff-Gemisches besitzt, relativ erhöht. Die Annäherung der tatsächlichen SA-KW10 an die Ziel-SA-KW10 kann dadurch schneller sein als die Annäherung der tatsächlichen KW10-90 an die Ziel-KW10-90. Daher kann, wenn eine Veränderung (Variation) des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses erzeugt wird, die Zündverzögerungsphase umgehend veranlasst werden, sich einem Zielwert anzunehmen, so dass die Stabilität des leichten Schichtladungs-Magerverbrennungsbetriebs auf einfache Art und Weise sichergestellt werden kann.
Zusätzlich wird bei der vorstehend beschriebenen dritten Ausführungsform die für die SA-KW10-Rückkopplungssteuerung verwendete PI-Verstärkung, welche größer als die PI-Verstärkung für die KW10-90-Rückkopplungssteuerung ist, verwendet, so dass eine Konfiguration erreicht wird, bei welcher die Ansprechgeschwindigkeit der Anpassung des Verdichtungstakteinspritzbetrags im Vergleich zu der Ansprechgeschwindigkeit der Anpassung des Ansaugtakteinspritzbetrags erhöht ist. Diese Konfiguration kann jedoch beispielsweise unter Verwendung der nachfolgenden Einstellung eines Glättungskoeffizienten anstelle oder zusätzlich zur Verwendung der Einstellung der Rückkopplungsverstärkung (PI-Verstärkung) erreicht werden.
Die nachfolgende Gleichung (4) stellt eine allgemeine Gleichung für eine Glättungsverarbeitung dar. Der aktuelle Wert X_sm(n) nach der Glättungsverarbeitung kann unter Verwendung des letzten Werts X_sm(n-1) nach der Glättungsverarbeitung, dem aktuellen Wert X(n) vor der Glättungsverarbeitung und dem Glättungskoeffizienten N dargestellt werden, wie durch Gleichung (4) angegeben ist. Diese Art von Glättungsverarbeitung kann bei der Berechnung der Differenzen ΔSA-KW10 und ΔKW 10-90, wie vorstehend beschrieben, verwendet werden, und es kann eine Einstellung verwendet werden, so dass ein Glättungskoeffizient der Glättungsverarbeitung für die Differenz ΔSA-KW10 kleiner ist als ein Glättungskoeffizient der Glättungsverarbeitung für die Differenz ΔKW10-90. $X_{sm} (n) = \frac{1}{N} {(N - 1) X_{sm} (n - 1) + X (n)}$
Darüber hinaus werden gemäß der vorstehend beschriebenen dritten Ausführungsform zu der Zeit des leichten Schichtladungs-Magerverbrennungsbetriebs die Rückkopplungssteuerungen (das heißt, die SA-KW10-Rückkopplungssteuerung und die KW 10-90-Rückkopplungssteuerung) für zwei Arten von Kraftstoffeinspritzbeträgen und die KW50-Rückkopplungssteuerung für den Zündzeitpunkt durchgeführt. Bei diesem Beispiel kann die nachfolgende Einstellung hinsichtlich der Ansprechgeschwindigkeit der Anpassung der Kraftstoffeinspritzbeträge (das heißt, des Verdichtungstakteinspritzbetrags und des Ansaugtakteinspritzbetrags) und der Ansprechgeschwindigkeit der Anpassung des Zündzeitpunkts verwendet werden. Zusätzlich können die nachfolgenden Einstellungen konkret beispielsweise unter Verwendung der Einstellung einer Rückkopplungsverstärkung und/oder der Einstellung des Glättungskoeffizienten erreicht werden, wie bei dem vorstehend beschriebenen Beispiel.
Insbesondere ist es zu der Zeit eines Übergangsbetriebs, bei welchem sich ein Maschinenbetriebszustand, wie die Maschinendrehzahl oder der Maschinenlastfaktor, vorübergehend verändert, vorzuziehen, eine Einstellung anzuwenden, bei welcher die Ansprechgeschwindigkeit einer Anpassung von jedem der Kraftstoffeinspritzbeträge höher ist als die Ansprechgeschwindigkeit der Anpassung des Zündzeitpunkts. Dies liegt daran, da die vorstehend beschriebene Einstellung die nachfolgenden vorteilhaften Effekte zu der Zeit des Übergangsbetriebs erreichen kann, bei welchem eine Abweichung des tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses mit Bezug auf das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis (hauptsächlich eine Abweichung der Einlassluftströmungsrate) wahrscheinlich auftritt. Das heißt, gemäß der Einstellung wird der Kraftstoffeinspritzbetrag umgehend korrigiert, welcher einem Parameter entspricht, der zuerst angepasst werden soll, um die Abweichung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zu reduzieren, wenn diese Art von Abweichung auftritt. Auf diese Art und Weise kann gemäß der Einstellung eine Korrektur des Kraftstoffeinspritzbetrags zunächst vorangebracht werden, welche hinsichtlich der Berücksichtigung der Abweichung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses wirkungsvoller ist. Dies kann ein Überschießen von Steuerbeträgen (das heißt, der tatsächlichen SA-KW10, der tatsächlichen KW10-90 und des tatsächlichen KW50) mit Bezug auf die Zielwerte (das heißt, die Ziel-SA-KW10, die Ziel-KW10-90 und den Ziel-KW50) verhindern, was aufgrund der Tatsache auftreten kann, dass die Anpassung des Zündzeitpunkts im Gegensatz zu der vorstehend beschriebenen Einstellung zuerst vorangebracht wird. Infolgedessen kann verhindert werden, dass sich die Abgasemission oder die Antriebsfähigkeit der Verbrennungskraftmaschine 10 aufgrund der vorgenannten Abweichung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses verschlechtert.
Andererseits ist es zu der Zeit eines stabilen Betriebs, bei welchem sich der Maschinenbetriebszustand weder vorübergehend noch wesentlich verändert, vorzuziehen, die Ansprechgeschwindigkeit der Anpassung des Zündzeitpunkts im Vergleich zu der Ansprechgeschwindigkeit der Anpassung des Kraftstoffeinspritzbetrags im Gegensatz zu der vorstehend beschriebenen Einstellung zu erhöhen. Dies liegt daran, da festgestellt werden kann, dass es vorzuziehen ist, den Kraftstoffeinspritzbetrag allmählicher anzupassen als Annähern des tatsächlichen KW50 an einen geeigneten Wert (Ziel-KW50), durch Erhöhen der Ansprechgeschwindigkeit der Anpassung des Zündzeitpunkts, um zu veranlassen, dass sich das Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu der Zeit des stabilen Betriebs einer Magerverbrennungsgrenze annähert, wenn der leichte Schichtladungs-Magerverbrennungsbetrieb durchgeführt wird. Zusätzlich kann beispielsweise mit der später beschriebenen Verarbeitung von Schritt S1100 bestimmt werden, ob sich die Verbrennungskraftmaschine 10 in dem Übergangsbetrieb oder dem stabilen Betrieb befindet.
Vierte Ausführungsform
Nachfolgend wird eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung mit Bezug auf 11, 12A und 12B beschrieben.
[Steuerung gemäß der vierten Ausführungsform]
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird eine Konfiguration verwendet, bei welcher eine Mehrzahl von Verdichtungstakteinspritzungen und eine Mehrzahl von Ansaugtakteinspritzungen zu der Zeit des leichten Schichtladungs-Magerverbrennungsbetriebs in jedem Verbrennungszyklus durchgeführt werden. Mit Ausnahme dieses Punkts ist die Grundkonfiguration der Steuerung gemäß der vorliegenden Ausführungsform gleich dieser gemäß der ersten Ausführungsform.
11 stellt ein Beispiel eines Kraftstoffeinspritzbetriebs dar, welcher zu der Zeit des leichten Schichtladungs-Magerverbrennungsbetriebs gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ausgeführt wird. Bei der vorliegenden Ausführungsform, wie in 11 gezeigt, wird die Verdichtungstakteinspritzung beispielhaft zweimal durchgeführt und die Ansaugtakteinspritzung wird beispielhaft dreimal durchgeführt. Bei der Konfiguration, bei welcher eine Mehrzahl von Verdichtungstakteinspritzungen in einem Verbrennungszyklus durchgeführt werden, ist es erforderlich, zu bestimmen, wie der Verdichtungstakteinspritzungs-Korrekturterm Fcc auf jede Verdichtungstakteinspritzung angewendet wird. Dies gilt ebenso für die Ansaugtakteinspritzung.
Mit Bezug auf den vorstehenden Punkt wird bei der vorliegenden Ausführungsform der Verdichtungstakteinspritzungs-Korrekturterm Fcc gleichmäßig auf die entsprechenden zwei Verdichtungstakteinspritzungen aufgeteilt und der Ansaugtakteinspritzungs-Korrekturterm F_IC wird in gleicher Art und Weise gleichmäßig auf die entsprechenden drei Ansaugtakteinspritzungen aufgeteilt. Zusätzlich ist die Art und Weise des Veränderns der Kraftstoffeinspritzphase durch den Korrekturterm Fcc oder Fic nicht besonders beschränkt. Das heißt, wie in 11 gezeigt ist, kann die Kraftstoffeinspritzphase beispielsweise erhöht oder verringert werden, ohne die Mittelposition der Kraftstoffeinspritzphase vor und nach der Korrektur zu verändern, oder die Kraftstoffeinspritzphase kann beispielsweise ohne Verändern einer Startzeit oder einer Endzeit der Kraftstoffeinspritzphase vor und nach der Korrektur verändert werden.
(Konkrete Verarbeitung gemäß der vierten Ausführungsform)
12A und 12B sind Flussdiagramme, welche Unterroutinen darstellen, die bei der vierten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beide mit der in 4 gezeigten Hauptroutine kombiniert sind. Das heißt, bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Verarbeitung hinsichtlich der SA-KW10-Rückkopplungssteuerung gemäß der in 12A gezeigten Unterroutine anstelle der in 6 gezeigten Unterroutine durchgeführt, und die Verarbeitung hinsichtlich der KW10-90-Korrektursteuerung wird gemäß der in 12B gezeigten Unterroutine anstelle der in 7 gezeigten Unterroutine durchgeführt.
Bei der in 12A gezeigten Unterroutine schreitet die ECU 40 nach dem Berechnen des Verdichtungstakteinspritzungs-Korrekturterms Fcc bei Schritt S214 zu Schritt S700 voran. Bei Schritt S700 wird der durch Dividieren des Verdichtungstakteinspritzungs-Korrekturterms Fcc durch eine vorbestimmte Zahl bzw. Anzahl (zwei bei der vorliegenden Ausführungsform) erhaltene Wert sowohl als ein Korrekturterm F_CC1 für die erste Verdichtungstakteinspritzung als auch ein Korrekturterm F_CC2 für die zweite Verdichtungstakteinspritzung berechnet. Die ECU 40 korrigiert dann den ersten Verdichtungstakteinspritzbetrag durch Addieren des Korrekturterms Fcci zu dem Basis-Verdichtungstakteinspritzbetrag F_CB, und diese korrigiert den zweiten Verdichtungstakteinspritzbetrag durch Addieren des Korrekturterms F_CC2 zu dem Basis-Verdichtungstakteinspritzbetrag F_CB (Schritt S702).
Bei der in 12B gezeigten Unterroutine schreitet die ECU 40 nach dem Erhalten des Ansaugtakteinspritzungs-Korrekturterms F_IC bei Schritt S310 oder S314 zu Schritt S800 voran. Bei Schritt S800 wird der durch Dividieren des Ansaugtakteinspritzungs-Korrekturterms F_IC durch eine vorbestimmte Zahl bzw. Anzahl (drei bei der vorliegenden Ausführungsform) erhaltene Wert sowohl als ein Korrekturterm Fici für die erste Ansaugtakteinspritzung, ein Korrekturterm F_IC2 für die zweite Ansaugtakteinspritzung und ein Korrekturterm F_IC3 für die dritte Ansaugtakteinspritzung berechnet. Die ECU 40 korrigiert dann den ersten Ansaugtakteinspritzbetrag durch Addieren des Korrekturterms F_IC1 zu dem Basis-Ansaugtakteinspritzbetrag F_IB, diese korrigiert den zweiten Ansaugtakteinspritzbetrag durch Addieren des Korrekturterms F_IC2 zu dem Basis-Ansaugtakteinspritzbetrag F_IB und diese korrigiert den dritten Ansaugtakteinspritzbetrag durch Addieren des Korrekturterms F_IC3 zu dem Basis-Ansaugtakteinspritzbetrag F_IB (Schritt S802).
Gemäß der bislang beschriebenen Steuerung der vierten Ausführungsform können bei der Konfiguration, bei welcher sowohl eine Mehrzahl von Verdichtungstakteinspritzungen als auch eine Mehrzahl von Ansaugtakteinspritzungen in einem Verbrennungszyklus durchgeführt werden, die individuellen Verdichtungstakteinspritzbeträge und Ansaugtakteinspritzbeträge in einer konservativen Art und Weise mit wenigen Vorteilen und wenigen Nachteilen korrigiert werden.
Bei der vorstehend beschriebenen vierten Ausführungsform wird die Verarbeitung zum Aufteilen des Ansaugtakteinspritzungs-Korrekturterms Fic auf die drei Ansaugtakteinspritzungen mit der KW10-90-Korrektursteuerung ausgeführt, wie in 12B gezeigt. Die Verarbeitung zum Aufteilen des Ansaugtakteinspritzungs-Korrekturterms Fic auf eine Mehrzahl von Ansaugtakteinspritzungen kann jedoch in gleicher Art und Weise zu 12B mit der KW10-90-Rückkopplungssteuerung (Bezug auf 10) ausgeführt werden. Dies gilt ebenso für eine nachfolgend beschriebene fünfte Ausführungsform.
Darüber hinaus kann die Art und Weise zum Aufteilen der Korrekturterme Fcc und Fic, wie bei der vierten Ausführungsform beschrieben, ebenso für eine Konfiguration verwendet werden, bei welcher eine der Verdichtungstakteinspritzung und der Ansaugtakteinspritzung auf eine Mehrzahl von Einspritzungen aufgeteilt ist. Dies gilt ebenso für die nachfolgend beschriebene fünfte Ausführungsform.
Fünfte Ausführungsform
Nachfolgend wird eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung mit Bezug auf 13, 14A und 14B beschrieben.
[Steuerung gemäß der fünften Ausführungsform]
13 stellt ein Beispiel eines Kraftstoffeinspritzbetriebs dar, welcher zu der Zeit des leichten Schichtladungs-Magerverbrennungsbetriebs gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ausgeführt wird. Die vorliegende Ausführungsform unterscheidet sich von der vierten Ausführungsform hinsichtlich des Umgangs mit den Korrekturtermen Fcc und F_IC. Genauer gesagt, bei der in 13 gezeigten vorliegenden Ausführungsform wird der Verdichtungstakteinspritzungs-Korrekturterm Fcc nicht auf die einzelnen Verdichtungstakteinspritzungen verteilt bzw. aufgeteilt, sondern dieser wird für die zweite Verdichtungstakteinspritzung verwendet, das heißt, eine Verdichtungstakteinspritzung, die bei einer spätesten Position (mit anderen Worten, am nächsten an dem Zündzeitpunkt) durchgeführt wird. Andererseits wird der Ansaugtakteinspritzungs-Korrekturterm F_IC nicht auf die einzelnen Ansaugtakteinspritzungen aufgeteilt, sondern für die erste Ansaugtakteinspritzung verwendet, das heißt, eine Ansaugtakteinspritzung, welche bei einer frühesten Position (mit anderen Worten, am weitesten von dem Zündzeitpunkt entfernt) durchgeführt wird.
(Konkrete Verarbeitung gemäß der fünften Ausführungsform)
14A und 14B sind Flussdiagramme, welche Unterroutinen darstellen, welche bei der fünften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beide mit der in 4 gezeigten Hauptroutine kombiniert sind. Das heißt, bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Verarbeitung hinsichtlich der SA-KW10-Rückkopplungssteuerung gemäß der in 14A gezeigten Unterroutine anstelle der in 12A gezeigten Unterroutine durchgeführt, und die Verarbeitung hinsichtlich der KW10-90-Korrektursteuerung wird gemäß der in 14B gezeigten Unterroutine anstelle der in 12B gezeigten Unterroutine durchgeführt.
Bei der in 14A gezeigten Unterroutine schreitet die ECU 40 nach dem Berechnen des Verdichtungstakteinspritzungs-Korrekturterms Fcc bei Schritt S214 zu Schritt S900 voran. Bei Schritt S900 wird lediglich der Verdichtungstakteinspritzbetrag bei einer am stärksten verzögerten bzw. spätesten Position durch Addieren des Verdichtungstakteinspritzungs-Korrekturterms Fcc zu dem Basis-Verdichtungstakteinspritzbetrag F_CB für die zweite Verdichtungstakteinspritzung korrigiert.
Bei der in 14B gezeigten Unterroutine schreitet die ECU 40 nach dem Erhalten des Ansaugtakteinspritzungs-Korrekturterms Fic bei Schritt S310 oder S314 zu Schritt S1000 voran. Bei Schritt S1000 wird lediglich der Ansaugtakteinspritzbetrag bei einer am weitesten vorgerückten bzw. frühesten Position durch Addieren des Ansaugtakteinspritzungs-Korrekturterms Fic zu dem Basis-Ansaugtakteinspritzbetrag F_IB für die erste Ansaugtakteinspritzung korrigiert.
Bei einer Mehrzahl von Kraftstoffeinspritzungen, die in einer aufgeteilten Art und Weise durchgeführt werden, wird das lokale Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Luft-Kraftstoff-Gemisches, das sich während der Zündung um die Zündkerze 30 herum befindet, (das heißt, des geschichtete Gemisches) auf einfache Art und Weise verändert, wenn eine Kraftstoffeinspritzzeit näher an dem Zündzeitpunkt liegt. Daher wird der Einfluss des Luft-Kraftstoff-Gemisches auf die Zündfähigkeit größer, wenn eine Kraftstoffeinspritzzeit näher an dem Zündzeitpunkt liegt. Ferner wird bei einer Mehrzahl von Kraftstoffeinspritzungen, die in einer aufgeteilten Art und Weise durchgeführt werden, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des gesamten Luft-Kraftstoff-Gemisches in dem Zylinder (das heißt, des homogenen Gemisches) auf einfache Art und Weise verändert, wenn eine Kraftstoffeinspritzzeit weiter von dem Zündzeitpunkt entfernt liegt. Daher wird der Einfluss des Luft-Kraftstoff-Gemisches auf die Hauptverbrennungsgeschwindigkeit größer, wenn eine Kraftstoffeinspritzzeit weiter von dem Zündzeitpunkt entfernt liegt. Gemäß der bislang beschriebenen Steuerung der fünften Ausführungsform kann die tatsächliche SA-KW10 durch Korrigieren lediglich der zweiten Verdichtungstakteinspritzung, deren Einfluss auf die Zündfähigkeit (das heißt, dessen Beitrag zu der Zündfähigkeit) aus einer Mehrzahl von Verdichtungstakteinspritzungen am höchsten ist, veranlasst werden, sich der Ziel-SA-KW10 anzunähern. Ferner wird die Hauptverbrennungsgeschwindigkeit durch Korrigieren lediglich der ersten Ansaugtakteinspritzung, deren Einfluss auf die Hauptverbrennungsgeschwindigkeit (das heißt, deren Beitrag zu der Hauptverbrennungsgeschwindigkeit) aus einer Mehrzahl von Ansaugtakteinspritzungen am höchsten ist, gesteuert, um nicht unter den zulässigen Wert (die vorstehend beschriebene Untergrenze) zu fallen. Daher können gemäß der Steuerung der vorliegenden Ausführungsform bei der Konfiguration, bei welcher sowohl eine Mehrzahl von Verdichtungstakteinspritzungen als auch eine Mehrzahl von Ansaugtakteinspritzungen in einem Verbrennungszyklus durchgeführt werden, der Verdichtungstakteinspritzbetrag und der Ansaugtakteinspritzbetrag in einer herausragenden Art und Weise hinsichtlich der Steuerbarkeit der Zündverzögerungsphase und der Hauptverbrennungsgeschwindigkeit korrigiert werden. Folglich kann jeder der Korrekturterme Fcc und F_IC ohne Fehlbetrag und Überschuss geeignet bestimmt werden.
Sechste Ausführungsform
Nachfolgend wird eine sechste Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung mit Bezug auf 15 und 16 beschrieben.
[Steuerung gemäß der sechsten Ausführungsform]
Die Steuerung gemäß der vorliegenden Ausführungsform entspricht einer solchen Steuerung, die durch Hinzufügen von Gegenmaßnahmen gegen ein nachstehend beschriebenes Problem bei einem Übergangsbetrieb zu der Steuerung gemäß der ersten Ausführungsform erhalten wird. Das heißt, die Steuerung zu der Zeit des stabilen Betriebs ist gleich dieser gemäß der ersten Ausführungsform. Zusätzlich kann die nachstehend beschriebene Steuerung zu der Zeit des Übergangsbetriebs anstelle der Steuerung gemäß der ersten Ausführungsform (das heißt, der Steuerung in Zusammenhang mit der KW10-90-Korrektursteuerung) auf der Steuerung gemäß der dritten Ausführungsform (das heißt, der Steuerung in Zusammenhang mit der KW10-90-Rückkopplungssteuerung) basieren.
(Problem hinsichtlich des Übergangsbetriebs)
Zu der Zeit des Übergangsbetriebs, bei welchem sich der Maschinenbetriebszustand, wie die Maschinendrehzahl oder der Maschinenlastfaktor, vorübergehend verändert, ist es wahrscheinlich, dass eine Abweichung des tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zu dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auftritt. Genauer gesagt, die Gründe für diese Art von Abweichung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses entsprechen hauptsächlich einer Abweichung des Betrags der in einen Zylinder eingebrachten Luft. Eine Verzögerung der Beförderung der Luft entspricht hauptsächlich dieser Abweichung des Luftbetrags. Wenn sich der Gegendruck eines Zylinders aufgrund einer vorübergehenden Veränderung der Öffnungs- und Schließzeiten der Einlass- und Auslassventile verändert, verändert sich ferner der Restgasbetrag (das heißt, der interne AGR-Gasbetrag) und der Zylinderinnendruck während des Ansaugtaktes verändert sich dadurch. Die vorgenannte Abweichung des Luftbetrags umfasst eine Abweichung des Luftbetrags aufgrund dieser Art von Veränderung des Zylinderinnendrucks. Darüber hinaus umfassen diese Gründe für die Abweichung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses eine Abweichung des Kraftstoffbetrags, welche sich von der Abweichung des Luftbetrags unterscheidet. Die Abweichung des Kraftstoffbetrags kann beispielsweise aufgrund einer Schwankung des Kraftstoffdrucks auftreten. Darüber hinaus kann bei einem Beispiel einer Verbrennungskraftmaschine, bei welcher Kraftstoff direkt in einen Zylinder eingespritzt wird, die Abweichung des Kraftstoffbetrags aufgrund einer Druckdifferenz zwischen dem Zylinderinnendruck (das heißt, dem Gasdruck) und dem Kraftstoffdruck auftreten.
Steuerungen, um den Betätigungsbetrag eines Stellglieds mit Bezug auf einen tatsächlichen Wert eines Steuerbetrags zu korrigieren, wie die SA-KW10-Rückkopplungssteuerung und die KW10-90-Korrektursteuerung, werden möglicherweise durch eine Ansprechverzögerung begleitet. Wenn daher die vorstehend beschriebene Abweichung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses während des Übergangsbetriebs auftritt, kann sich die Antriebsfähigkeit oder die Abgasemission der Verbrennungskraftmaschine 10 aufgrund dieser Art von Ansprechverzögerung verschlechtern. Wie ebenso bei der dritten Ausführungsform beschrieben ist, wird die tatsächliche SA-KW10 (das heißt, die Zündverzögerungsphase) zu der Zeit des leichten Schichtladungs-Magerverbrennungsbetriebs durch eine Veränderung (Variation) des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses im Vergleich zu der tatsächlichen KW10-90 (das heißt, der Hauptverbrennungsgeschwindigkeit) auf einfache Art und Weise stark beeinflusst. Daher kann festgestellt werden, dass die Einflüsse der vorgenannten Abweichung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses auf den leichten Schichtladungs-Magerverbrennungsbetriebs für den Verdichtungstakteinspritzbetrag basierend auf der SA-KW10 wahrscheinlich größer sind als für den Ansaugtakteinspritzbetrag basierend auf der KW10-90. Ferner umfasst die Übergangsabweichung eine Abweichung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses hin zu der fetteren Seite und eine Abweichung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses hin zu der magereren Seite. Da es in dem Fall, wenn die Abweichung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses hin zu der magereren Seite auftritt, wahrscheinlich ist, dass eine Fehlzündung auftritt, kann diese Abweichung einen größeren Einfluss auf die Antriebsfähigkeit der Verbrennungskraftmaschine 10 hervorrufen. Um diese Art von Ansprechverzögerung zu berücksichtigen, kann folglich festgestellt werden, dass es vorzuziehen ist, der Vermeidung einer Ansprechverzögerung beim Korrigieren der Abweichung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses hin zu der magereren Seite größeres Gewicht zuzumessen als beim Korrigieren der Abweichung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses hin zu der fetteren Seite.
(Kurzdarstellung der Steuerung zu der Zeit des Übergangsbetriebs)
Entsprechend wird bei der vorliegenden Ausführungsform eine Feedforward-Steuerung als die Steuerung des Verdichtungstakteinspritzbetrags während des Übergangsbetriebs verwendet, um eine Verschlechterung der Antriebsfähigkeit aufgrund der vorgenannten Abweichung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zu verhindern. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird zu der Zeit des Übergangsbetriebs insbesondere die SA-KW10-Rückkopplungssteuerung beendet und der Verdichtungstakteinspritzbetrag wird unter Verwendung eines Wertes gesteuert, der durch Addieren des folgenden Verdichtungstakteinspritzungs-Erhöhungswerts zu dem Basis-Verdichtungstakteinspritzbetrag F_CB gemäß der Maschinendrehzahl und dem Maschinelastfaktor erhalten wird. Das heißt, der Verdichtungstakteinspritzbetrag wird unter Verwendung des Verdichtungstakteinspritzungs-Erhöhungswerts angepasst, der im Vorhinein basierend auf dem Maschinenlastfaktor und einer Zeitveränderungsrate davon bestimmt wird. Wie vorstehend beschrieben ist, wird bei der vorliegenden Ausführungsform zusätzlich die Steuerung des Ansaugtakteinspritzbetrags, dessen Einfluss auf die Abweichung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses relativ klein ist, ungeachtet davon durchgeführt, ob sich die Verbrennungskraftmaschine 10 in dem Übergangsbetrieb befindet oder nicht, sowie die Rückkopplungssteuerung für den Zündzeitpunkt basierend auf dem KW50 (das heißt, die KW50-Rückkopplungssteuerung).
(Konkrete Verarbeitung gemäß der sechsten Ausführungsform)
15 ist ein Flussdiagramm, welches eine Hauptroutine der bei der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung durchgeführten Steuerung darstellt. Die Verarbeitung der Schritte S100 bis S114 bei der in 15 gezeigten Hauptroutine ist bereits bei der ersten Ausführungsform beschrieben. Bei der vorliegenden Routine schreitet die ECU 40 nach dem Berechnen des Basis-Verdichtungstakteinspritzbetrags F_CB bei Schritt S108 zu Schritt S1100 voran. Bei Schritt S1100 wird bestimmt, ob sich die Verbrennungskraftmaschine 10 in dem stabilen Betrieb oder dem Übergangsbetrieb befindet.
Genauer gesagt kann beispielsweise basierend darauf, ob die Zeitveränderungsrate des Maschinenlastfaktors (das heißt, d(Lastfaktor)/dt) kleiner als ein vorbestimmter Wert Kth ist, bestimmt werden, ob sich die Verbrennungskraftmaschine 10 in dem stabilen Betrieb oder dem Übergangsbetrieb befindet. Außerdem kann die Bestimmung dahingehend, ob sich die Verbrennungskraftmaschine 10 in dem stabilen Betrieb oder dem Übergangsbetrieb befindet, beispielsweise unter Verwendung einer oder einer Mehrzahl von nachstehend beschriebenen Arten und Weisen anstelle oder zusätzlich zu dem vorstehend beschriebenen Verfahren durchgeführt werden.
Das heißt, die vorstehend beschriebene Bestimmung kann basierend darauf durchgeführt werden, ob eine Zeitveränderungsrate der Maschinendrehzahl kleiner als ein vorbestimmter Wert ist. Alternativ kann, wenn die Differenz ΔSA-KW10 zwischen der Ziel-SA-KW10, welche einem Wert entsprechend dem Maschinenbetriebszustand entspricht, und der tatsächlichen SA-KW10 kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, bestimmt werden, dass sich die Verbrennungskraftmaschine 10 in dem stabilen Betrieb befindet, wohingegen, wenn die Differenz ΔSA-KW10 größer oder gleich dem vorbestimmten Wert ist, bestimmt werden kann, dass sich die Verbrennungskraftmaschine 10 in dem Übergangsbetrieb befindet. Ferner kann bei einem Hybridfahrzeug, welches als dessen Leistungsquellen einen elektrisch angetriebenen Motor sowie die Verbrennungskraftmaschine 10 umfasst, oder bei einem Fahrzeug, welches ein mit der Verbrennungskraftmaschine 10 kombiniertes stufenloses Getriebe (CVT) umfasst, eine nachstehend beschriebene Bestimmung durchgeführt werden. Das heißt, diese Fahrzeuge können einen stabilen Modus verwenden, bei welchem, wenn sich ein von dem Fahrzeug gefordertes Maschinendrehmoment verändert, die Verbrennungskraftmaschine 10 unter Verwendung einer Steuerung des elektrisch angetriebenen Motors oder des CVT so stabil wie möglich betrieben wird. Außerdem kann bei diesen Fahrzeugen, falls ein hohes Maschinendrehmoment mit einem Niveau gefordert wird, das unter Verwendung dieser Art des stabilen Modus nicht erfüllt werden kann, ein Übergangsmodus verwendet werden, welcher eine solche Drehmomentanforderung unter Verwendung der Verbrennungskraftmaschine 10 zusätzlich zu dem elektrisch angetriebenen Motor oder dem CVT erfüllt. Bei einem Fahrzeug, bei welchem diese Art der Steuerung durchgeführt wird, kann beispielsweise die nachfolgende Bestimmung durchgeführt werden. Das heißt, wenn eine Veränderungsrate des Niederdrückbetrags des Gaspedals kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, kann bestimmt werden, dass der stabile Modus gegenwärtig verwendet wird, und dass sich die Verbrennungskraftmaschine 10 daher in dem stabilen Betrieb befindet. Wenn die Veränderungsrate des Niederdrückbetrags des Gaspedals andererseits größer oder gleich dem vorbestimmten Wert ist, kann bestimmt werden, dass gegenwärtig der Übergangsmodus verwendet wird und dass sich die Verbrennungskraftmaschine 10 daher in dem Übergangsbetrieb befindet. Darüber hinaus kann bei dem Fahrzeug, welches das CVT umfasst, wenn ein manueller Modus ausgewählt ist, bei welchem ein Fahrer ein Übersetzungsverhältnis des CVT wählt, bestimmt werden, dass sich die Verbrennungskraftmaschine 10 in dem Übergangsbetrieb befindet, wohingegen, wenn ein Automatikmodus ausgewählt ist, bei welchem das Fahrzeug das Übersetzungsverhältnis des CVT automatisch steuert, bestimmt werden kann, dass sich die Verbrennungskraftmaschine 10 in dem stabilen Betrieb befindet.
Die Verarbeitung, welche durchgeführt wird, wenn bei Schritt S1100 bestimmt wird, dass sich die Verbrennungskraftmaschine 10 in dem stabilen Betrieb befindet, ist gleich dieser gemäß der ersten Ausführungsform. Wenn die ECU 40 bei Schritt S1100 andererseits bestimmt, dass sich die Verbrennungskraftmaschine 10 in dem Übergangsbetrieb befindet, berechnet die ECU 40 einem Verdichtungstakteinspritzungs-Erhöhungswert (Schritt S1102). 16 stellt konzeptionell die Einstellung eines Kennfelds dar, auf welches bei der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung Bezug genommen wird, um den Verdichtungstakteinspritzungs-Erhöhungswert zu bestimmen. In diesem Kennfeld sind die Verdichtungstakteinspritzungs-Erhöhungswerte in Zusammenhang mit dem Maschinenlastfaktor und der Zeitveränderungsrate davon für jede vorbestimmte Maschinendrehzahl eingestellt. Die Verdichtungstakteinspritzungs-Erhöhungswerte sind ebenso im Vorhinein als Werte eingestellt, welcher eine Verschlechterung der Verbrennung und eine Fehlzündung auch bei einer Bedingung verhindern können, bei welcher unerwartete Ungewissheiten verbleiben. Genauer gesagt, die Verdichtungstakteinspritzungs-Erhöhungswerte sind derart eingestellt, dass diese größer sind, während die Zeitveränderungsrate des Maschinenlastfaktors größer ist, und dass diese größer sind, während der Maschinenlastfaktor kleiner ist. Daher wird gemäß der Einstellung des vorstehend beschriebenen Kennfelds ein Maximalwert der Verdichtungstakteinspritzungs-Erhöhungswerte erhalten, wenn die Zeitveränderungsrate des Maschinenlastfaktors größer ist und der Maschinenlastfaktor größer ist.
Nachfolgend korrigiert die ECU 40 den Verdichtungstakteinspritzbetrag durch Addieren des bei Schritt S1102 berechneten Verdichtungstakteinspritzungs-Erhöhungswerts zu dem Basis-Verdichtungstakteinspritzbetrag F_CB (Bezug auf Schritt S108) (Schritt S1104). Zu der Zeit des Übergangsbetriebs wird die Feedforward-Steuerung des Verdichtungstakteinspritzbetrags gemäß der Verarbeitung dieses Schritts S1104 durchgeführt. Die ECU 40 berechnet dann als den Basis-Ansaugtakteinspritzbetrag F_IB einen Wert, der durch Subtrahieren des bei Schritt S1104 berechnet finalen Verdichtungstakteinspritzbetrags (das heißt, des Verdichtungstakteinspritzbetrags nach der Addition des Verdichtungstakteinspritzungs-Erhöhungswerts) von dem bei Schritt S104 berechneten Basis-Gesamtkraftstoffeinspritzbetrag F_ALLB erhalten wird (Schritt S1106).
Gemäß der bislang beschriebenen Steuerung der sechsten Ausführungsform wird zu der Zeit des Übergangsbetriebs die SA-KW10-Rückkopplungssteuerung beendet und der Verdichtungstakteinspritzbetrag wird ausgehend von dem Basis-Gesamtkraftstoffeinspritzbetrag F_ALLB um den gemäß der in 16 gezeigten Beziehung berechneten Verdichtungstakteinspritzungs-Erhöhungswert erhöht. Der Maschinenlastfaktor entspricht einem Ladeverhältnis der in einen Zylinder eingebrachten Luft. Wenn sich der Maschinenlastfaktor um einen bestimmten Veränderungsbetrag verändert, wird das Verhältnis dieses Veränderungsbetrags zu dem Wert des Maschinenlastfaktors größer, während der Maschinenlastfaktor kleiner ist. Daher wird der Einfluss der Abweichung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (hauptsächlich die Abweichung des Luftbetrags) zu der Zeit des Übergangsbetriebs größer, wenn der Maschinenlastfaktor kleiner ist. Ferner wird die Zeitveränderungsrate des Maschinenlastfaktors größer, die Abweichung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses wird größer. Daher kann gemäß der Einstellung des in 16 gezeigten Kennfelds der Verdichtungstakteinspritzungs-Erhöhungswert derart bestimmt werden, dass dieser größer ist, wenn der Einfluss der Abweichung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses größer ist. Folglich kann bei einer Bedingung, bei welcher die Abweichung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses hin zu der magereren Seite auftritt, auch wenn ein Kraftstoffeinspritzbetrieb in Zusammenhang mit der Verdichtungstakteinspritzung mit dem Basis-Verdichtungstakteinspritzbetrag F_CB zu der Zeit des Übergangsbetriebs durchgeführt wird (das heißt, bei einer Bedingung, bei welcher eine Erhöhung des Kraftstoffeinspritzbetrags erforderlich ist), eine Erhöhung des Verdichtungstakteinspritzbetrags umgehend ohne eine Ansprechverzögerung durchgeführt werden. Entsprechend kann eine Verschlechterung der Antriebsfähigkeit (beispielsweise das Auftreten einer Fehlzündung) verhindert werden, welche aufgrund der Tatsache erzeugt werden kann, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis aufgrund dessen Ansprechverzögerung nicht vollständig korrigiert werden kann, falls die SA-KW 10-Rückkopplungssteuerung verwendet wird, um den Verdichtungstakteinspritzbetrag anzupassen.
Die nachfolgende Steuerung kann zu der Steuerung des Verdichtungstakteinspritzbetrags basierend auf der SA-KW10, welche zu der Zeit des Übergangsbetriebs bei der vorstehend beschriebenen sechsten Ausführungsform durchgeführt wird, hinzugefügt werden. Das heißt, wie vorstehend beschrieben ist, werden die Verdichtungstakteinspritzungs-Erhöhungswerte bestimmt, um ein Verhindern der Verschlechterung der Verbrennung und einer Fehlzündung auch unter einer Bedingung zu ermöglichen, bei welcher unerwartete Ungewissheiten verbleiben. Ferner kann dieser Verdichtungstakteinspritzungs-Erhöhungswert durch Verzögern des Ziel-KW50 ausgehend von einem Wert von KW50, bei welchem der MBT erhalten wird, verringert werden. Genauer gesagt, durch Verzögern des Ziel-KW50, so dass der Zündzeitpunkt (das heißt, nahezu identisch zu dem Verbrennungsstartpunkt KW0) während der Ausführung der KW50-Rückkopplungssteuerung hin zu der Umgebung des oberen Totpunkts verschoben wird, kann die Zündung unter einer Bedingung erzeugt werden, bei welcher die Zylinderinnentemperatur und der Zylinderinnendruck am höchsten sind. Dadurch kann die Zündfähigkeit verbessert werden. Folglich kann mit dieser Art von Verzögerung des Ziel-KW50 der Verdichtungstakteinspritzbetrag, welcher notwendig ist, um eine Zündfähigkeit gleich dieser sicherzustellen, wenn die Verzögerung nicht durchgeführt wird, verringert werden. Das heißt, mit dieser Verzögerung kann der vorstehend beschriebene Verdichtungstakteinspritzungs-Erhöhungswert verringert werden. Um diese Art von vorteilhaften Effekten zu erreichen, welche den Verdichtungstakteinspritzungs-Erhöhungswert verringern können, kann entsprechend ein Kennfeld separat vorbereitet sein, welches durch Ersetzen des Verdichtungstakteinspritzungs-Erhöhungswerts in dem in 16 gezeigten Kennfeld durch den Verzögerungsbetrag des Ziel-KW50 erhalten wird, und der Verzögerungsbetrag des Ziel-KW50 zu der Zeit des Übergangsbetriebs kann basierend auf dem Maschinenlastfaktor und der Zeitveränderungsrate davon bestimmt werden. Gemäß dieser Art von Kennfeld kann der Ziel-KW50 bestimmt werden, so dass der Verzögerungsbetrag des Ziel-KW50 zunimmt, wenn der Verdichtungstakteinspritzungs-Erhöhungswert infolge der zunehmenden Abweichung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses erhöht ist.
Siebte Ausführungsform
Nachfolgend wird eine siebte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung mit Bezug auf 17A bis 20 beschrieben.
[Steuerung gemäß der siebten Ausführungsform]
Die Steuerung gemäß der vorliegenden Ausführungsform basiert auf der Steuerung gemäß der ersten Ausführungsform, und diese entspricht einer solchen Steuerung, die durch Assoziieren bzw. in Verbindung Bringen der nachfolgenden Lernverarbeitung mit sowohl der Steuerung des Verdichtungstakteinspritzbetrags basierend auf der SA-KW10 als auch der Steuerung des Ansaugtakteinspritzbetrags basierend auf der KW10-90 erhalten wird. Zusätzlich kann die nachstehend beschriebene Lernverarbeitung anstelle der Steuerung gemäß der ersten Ausführungsform (das heißt, der Steuerung in Zusammenhang mit der KW10-90-Korrektursteuerung) mit der Steuerung gemäß der dritten Ausführungsform (das heißt, der Steuerung in Zusammenhang mit der KW10-90-Rückkopplungssteuerung) kombiniert werden.
(Lernverarbeitung in Zusammenhang mit der SA-KWIO-Rückkopplungssteuerung und der KW10-90-Rückkopplungssteuerung)
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Lernverarbeitung ausgeführt, um zu ermöglichen, einen Korrekturterm des Verdichtungstakteinspritzbetrags, welcher erforderlich ist, um eine stabile Diskrepanz bzw. Abweichung der tatsächlichen SA-KW10 mit Bezug auf die Ziel-SA-KW10 zu reduzieren, und einen Korrekturterm des Ansaugtakteinspritzbetrags, welcher erforderlich ist, um eine stabile Zunahme der tatsächlichen KW 10-90 mit Bezug auf die zulässige KW10-90 zu reduzieren, wie bei der KW10-90-Korrektursteuerung verwendet, als Lernwerte zu erhalten.
Gemäß der Korrektur des Verdichtungstakteinspritzbetrags und des Ansaugtakteinspritzbetrags basierend auf den Lernwerten, die durch die vorstehend beschriebene Lernverarbeitung erhalten werden, kann veranlasst werden, dass sich die tatsächliche SA-KW10 schnell annähert (das heißt, eine Ansprechverzögerung der SA-KW10-Rückkopplungssteuerung kann reduziert werden), nachdem diese Rückkopplungssteuerung startet (beispielsweise Bezug auf die später beschriebene 20). Zusätzlich kann unter einer Bedingung, bei welcher die tatsächliche KW10-90 größer als die zulässige KW10-90 ist, wenn die KW10-90-Korrektursteuerung gestartet wird, die KW10-90 korrigiert werden, um schnell unter die zulässige KW 10-90 zu fallen.
Es existieren zwei Gründe für das Auftreten einer stabilen Diskrepanz bzw. Abweichung der tatsächlichen SA-KW10 von der Ziel-SA-KW10 bei der SA-KW10-Rückkopplungssteuerung oder für das Auftreten einer stabilen Diskrepanz bzw. Abweichung (das heißt, einer stabilen Zunahme bzw. Erhöhung) der tatsächlichen KW10-90 von der zulässigen KW 10-90 bei der KW10-90-Korrektursteuerung. Einer dieser beiden Gründe liegt darin, dass das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis stabil bzw. stetig von dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis abweicht. Dieses Phänomen wird aufgrund eines Fehlers des Einlassluftbetrags und/oder des Kraftstoffeinspritzbetrags erzeugt. Außerdem kann dieser Fehler beispielsweise aufgrund eines Fehlers des Luftströmungssensors 44, einer Verstopfung eines Düsenlochs des Direkteinspritzventils 26 oder des Saugrohreinspritzventils 28 aufgrund einer Ansammlung von Ablagerungen, oder eines Abfalls des Kraftstoffdrucks ausgehend von einem spezifizierten Wert erzeugt werden. Wie soeben beschrieben ist, entspricht einer der beiden Gründe einer Abweichung zwischen einem Anweisungswert und einem tatsächlichen Wert hinsichtlich des Einlassluftbetrags und des Kraftstoffeinspritzbetrags.
Der andere Grund der beiden Gründe liegt darin, dass sich Verbrennungscharakteristika ausgehend von Ziel-Charakteristika (das heißt Anfangscharakteristika) verändern. Dieses Phänomen kann beispielsweise aufgrund von individuellen Differenzen (wie eine Variation einer Tumble-Strömung oder einer Variation eines Montagewinkels der Zündkerze), einer Veränderung im Zeitverlauf (wie einer Veränderung der Tumble-Strömung aufgrund einer Ansammlung von Ablagerungen bei einem Einlasskanal) oder einer Umgebungsveränderung (wie einer Veränderung der Feuchtigkeit der Außenluft) der Verbrennungskraftmaschine 10 erzeugt werden.
Sowohl die SA-KW10-Rückkopplungssteuerung als auch die KW10-90-Korrektursteuerung führen eine Korrektur des Kraftstoffeinspritzbetrags zum Reduzieren der Abweichung ohne Unterscheidung der Gründe dafür der tatsächlichen SA-KW10 oder der tatsächlichen KW10-90 aus. Aufgrund dessen wird, wenn die Lernverarbeitung ohne besondere Berücksichtigung hinsichtlich der beiden vorstehend beschriebenen Gründe durchgeführt wird, falls eine Abweichung aufgrund von beiden Gründen erzeugt wird, die Abweichung kollektiv in den Lernwert aufgenommen. Folglich basieren die durch das Lern-Kennfeld gehaltenen individuellen Lernwerte auf Korrekturtermen mit Bezug auf unterschiedliche Gründe. Daher können Lernwerte, welche auf einer Achse des Kennfelds benachbart liegen, auf einfache Art und Weise von unterschiedlichen Gründen abgeleitet werden und es wird schwierig, einen hochgenauen Wert beim Durchführen der Interpolation oder der Extrapolation basierend auf diesen benachbarten Lernwerten zu berechnen. Um das Auftreten dieser Situationsart zu reduzieren, ist es denkbar, zu versuchen, die Lerngenauigkeit durch Erhöhen der Anzahl der Achsen des Kennfelds zu verbessern. Da jedoch folglich ein Bereich des Kennfelds zunimmt, welcher zum Durchführen des Lernens notwendig ist, ist viel Zeit erforderlich, um ausreichende Lernergebnisse zu erhalten, und es ist nicht praktikabel.
Entsprechend wird bei der vorliegenden Ausführungsform, um eine hohe Lerngenauigkeit sicherzustellen, während die erforderliche Zeit zum Durchführen des Lernens reduziert wird, die Lernverarbeitung in der nachfolgenden Art und Weise ausgeführt. Genauer gesagt, die Korrekturrate α (%) (das heißt, ein notwendiger Wert, um eine stabile Abweichung der tatsächlichen SA-KW10 mit Bezug auf die Ziel-SA-KW10 zu beseitigen) für den Verdichtungstakteinspritzbetrag, welche durch die SA-KW10-Rückkopplungssteuerung erhalten wird, wenn eine später beschriebene Lernausführungsbedingung (Bezug auf Schritt S1202) erfüllt ist, wird aufgeteilt auf die Gründe der Abweichung der tatsächlichen SA-KW10 erlernt. Ferner wird die Korrekturrate β (%) (das heißt, ein notwendiger Wert, um eine stabile Abweichung (Zunahme) der tatsächlichen KW10-90 mit Bezug auf die zulässige KW10-90 zu beseitigen) für den Ansaugtakteinspritzbetrag, welche durch die KW10-90-Korrektursteuerung erhalten wird, wenn die gleiche Lernausführungsbedingung erfüllt ist, aufgeteilt auf die Gründe der Abweichung der tatsächlichen KW10-90 erlernt.
(Lernen der Korrekturrate für jeden Grund der Abweichung mit drei Lern-Kennfeldern)
Der Basis-Gesamtkraftstoffeinspritzbetrag F_ALLB entspricht einer Summe eines Produkts aus der Verdichtungstakteinspritzrate KFc und dem Basis-Gesamtkraftstoffeinspritzbetrag F_ALLB und eines Produkts aus der Ansaugtakteinspritzrate KFi und dem Basis-Gesamtkraftstoffeinspritzbetrag F_ALLB, wie in der nachfolgenden Gleichung (5) gezeigt ist. Zusätzlich ist eine Summe der Verdichtungstakteinspritzrate KFc und der Ansaugtakteinspritzrate KF_I gleich 1. $F_{ALLB} = {KF}_{C} \times F_{ALLB} + {KF}_{I} \times F_{ALLB}$
Ferner entspricht ein Gesamteinspritzungs-Korrekturbetrag ΔF_ALL, einer Summe eines Korrekturterms basierend auf der Korrekturrate α der Verdichtungstakteinspritzung für die SA-KW10-Rückkopplungssteuerung (das heißt, dem vorstehend beschriebenen Verdichtungstakteinspritzungs-Korrekturterm Fcc) und eines Korrekturterms basierend auf der Korrekturrate β der Ansaugtakteinspritzung für die KW10-90-Korrektursteuerung (das heißt, dem vorstehend beschriebenen Ansaugtakteinspritzungs-Korrekturterm Fic). Der Gesamteinspritzungs-Korrekturbetrag ΔF_ALL kann unter Verwendung des Basis-Gesamtkraftstoffeinspritzbetrags F_ALLB, der Korrekturraten α und β, der Verdichtungstakteinspritzrate KFc und der Ansaugtakteinspritzrate KFi dargestellt werden, wie in der nachfolgenden Gleichung (6) gezeigt ist. $Δ F_{ALL} = ({KF}_{C} \times α+ {KF}_{I} \times β) \times F_{ALLB}$
Da die Einflüsse der beiden vorstehend beschriebenen Gründe für die Abweichung miteinander vermischt sind, falls die Korrekturraten α und β in Gleichung (6) das Ziel eines Lernens darstellen, wird das vorstehend beschriebene Problem erzeugt. Andererseits kann der Gesamteinspritzungs-Korrekturbetrag ΔF_ALL, ebenso als eine Summe der jeweiligen Korrekturraten für die vorgenannten beiden Gründe für die Abweichung betrachtet werden. Daher kann, wenn γ (%) eine Korrekturrate gemäß einem der beiden Gründe bezeichnet (das heißt, eine Veränderung von Verbrennungscharakteristika) und δ (%) eine Korrekturrate gemäß dem anderen der beiden Gründe bezeichnet (das heißt, eine Abweichung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses), kann der Gesamteinspritzungs-Korrekturbetrag ΔF_ALL, ebenso derart dargestellt werden, wie in der nachfolgenden Gleichung (7) gezeigt ist. Ferner kann die Gleichung (8) aus den Gleichungen (6) und (7) entwickelt werden. Darüber hinaus können die Korrekturraten γ und δ, wie in Gleichung (8) gezeigt ist, ebenso auf Korrekturraten γ_c und δ_C für die Verdichtungstakteinspritzung und Korrekturraten γ_I und δ_I für die Ansaugtakteinspritzung aufgeteilt dargestellt sein. Basierend darauf kann der Term hinsichtlich der Verdichtungstakteinspritzung und der Term hinsichtlich der Ansaugtakteinspritzung in Gleichung (8) ebenso in einer aufgeteilten Art und Weise dargestellt sein, wie in den nachfolgenden Gleichungen (9) und (10) gezeigt ist. $Δ F_{ALLB} = (γ + δ) \times F_{ALLB}$
${KF}_{C} \times α+ {KF}_{I} \times β=γ + δ = γ_{C} + γ_{I} + δ_{C} + δ_{I}$
${KF}_{C} \times α = γ_{C} + δ_{C}$
${KF}_{I} \times β = γ_{I} + δ_{I}$
Falls eine Veränderung der Verbrennungscharakteristika auftritt, welche einem der beiden vorstehend beschriebenen Gründe entspricht, verändert sich die Korrelation zwischen dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis und der Ziel-SA-KWIO, und folglich ist es denkbar, dass sich der Wert des tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses aufgrund einer Veränderung der Verbrennungscharakteristika verändert, wenn sich die tatsächliche SA-KW10 durch die SA-KW10-Rückkopplungssteuerung der Ziel-SA-KW10 annähert. Gleichermaßen verändert sich die Korrelation zwischen dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis und der zulässigen KW 10-90, falls eine Veränderung der Verbrennungscharakteristika auftritt, und folglich ist es denkbar, dass sich der Wert des tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses aufgrund einer Veränderung der Verbrennungscharakteristika verändert, wenn sich die tatsächliche KW10-90 durch die KW10-90-Korrektursteuerung einem Wert äquivalent zu der zulässigen KW10-90 annähert.
Wie vorstehend beschrieben ist, ist es denkbar, dass sich das Luft-Kraftstoff-Verhältnis infolge einer Veränderung der Verbrennungscharakteristika verändert. Daher kann festgestellt werden, dass ein Abschnitt (das heißt, eine Korrekturrate), welcher zu einer Veränderung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses beiträgt, der in der Gesamtkorrekturrate (KF_C×α+KF_I×β) der Verdichtungstakteinspritzung und der Ansaugtakteinspritzung enthalten ist, der Korrekturrate γ entspricht, die einem Abschnitt mit Bezug auf eine Veränderung der Verbrennungscharakteristika entspricht (genauer gesagt einem Abschnitt für die Korrektur, um die Abweichung der tatsächlichen SA-KW10 und die Abweichung der tatsächlichen KW 10-90 aufgrund einer Veränderung der Verbrennungscharakteristika zu verringern). Entsprechend ist bei der vorliegenden Ausführungsform die Korrekturrate γ als ein Verhältnis der durch Subtrahieren des tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses A/F von dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F_tgt erhaltenen Differenz zu dem tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F dargestellt. Zusätzlich kann das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F_tgt in der nachfolgenden Gleichung (11) als ein Wert gemäß der Maschinenbetriebsbedingung (beispielsweise dem Maschinenlastfaktor und der Maschinendrehzahl) aus einem Kennfeld (in den Abbildungen nicht gezeigt) erhalten werden. Das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis in Gleichung (11) kann unter Verwendung des Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 34 zum Erfassen des tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses erhalten werden, welches durch sowohl die Verdichtungstakteinspritzung als auch die Ansaugtakteinspritzung beeinflusst wird. $γ = \frac{{A / F}_{tgt} - A / F}{A / F} \times 100$
Andererseits kann festgestellt werden, dass δ, was der verbleibenden Korrekturrate entspricht, die durch Subtrahieren der Korrekturrate γ, die einem Abschnitt mit Bezug auf eine Veränderung der Verbrennungscharakteristika entspricht, von der Gesamtkorrekturrate (KF_C×α+KF_I×β) erhalten wird, einer Korrekturrate entspricht, die notwendig ist, um das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F_tgt zu erreichen, insbesondere einer Korrekturrate, um eine stabile Abweichung des tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses A/F mit Bezug auf das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F_tgt zu verringern, welche auftritt, wenn eine Verbrennung mit Feedforward-Werten (das heißt, dem Basis-Einlassluftbetrag und dem Basis-Gesamtkraftstoffeinspritzbetrag F_ALLB) durchgeführt wird, so wie diese sind. Mit anderen Worten, diese Korrekturrate δ entspricht einer Korrekturrate mit Bezug auf einen der beiden vorstehend beschriebenen Gründe (das heißt, einer stabilen Abweichung des tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses von dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis), und diese weist einen Wert basierend auf einer Summe von Fehlern des Einlassluftbetrags und des Kraftstoffeinspritzbetrags auf.
Falls die in den Gleichungen (9) und (10) dargestellten Korrekturraten γ_C, δ_C, γ_I und δ_I erhalten und erlernt werden können, ist es denkbar, dass ein exaktes Lernen separat für jeden der vorstehend beschriebenen beiden Gründe für die Abweichung durchgeführt werden kann. Die Korrekturraten α und β können unter Verwendung der SA-KW10-Rückkopplungssteuerung bzw. der KW10-90-Korrektursteuerung erhalten werden. Die Korrekturrate γ kann gemäß Gleichung (11) aus dem Ziel-A/F_tgt und dem tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F berechnet werden. Eine Korrekturrate, welche dem Lernen unterzogen wird, muss daher mit den Korrekturraten α, β und γ beschrieben werden, die erhalten werden können.
Wie in den nachfolgenden Gleichungen (12) und (13) gezeigt ist, kann die Korrekturrate δ unter Verwendung der Verdichtungstakteinspritzrate KF_C und der Ansaugtakteinspritzrate KF_I aufgeteilt auf die Korrekturrate δ_C für die Verdichtungstakteinspritzung und die Korrekturrate δ_I für die Ansaugtakteinspritzung dargestellt werden. Dies liegt daran, da es denkbar ist, dass die Korrekturrate δ unter Verwendung der Verdichtungstakteinspritzrate KFc und der Ansaugtakteinspritzrate KF_I, welche die Verhältnisse der Beträge der jeweiligen Einspritzungen darstellen, aufgeteilt ist, da sich die Korrekturrate δ auf die Abweichung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses bezieht (das heißt, Fehler des Einlassluftbetrags und des Kraftstoffeinspritzbetrags). Falls das Lernen für die Korrekturrate δ durchgeführt wird, können daher die Lernwerte der Korrekturraten δ_C und δ_I für die jeweiligen Einspritzungen unter Verwendung der Gleichungen (12) und (13) berechnet werden. $δ_{C} = {KF}_{C} \times δ$
$δ_{I} = {KF}_{I} \times δ$
Basierend auf dem Vorstehenden kann eventuell festgestellt werden, dass Lernwerte γ_CG, δ_CG, γ_IG und δ_IG der Korrekturraten γ_C, δ_C, γ_I und δ_I durch das Durchführen des Lernens mit Bezug auf die drei Korrekturraten γ_C, γ_I und δ berechnet werden können. Ferner kann die Korrekturrate δ durch Transformieren von Gleichung (8) in die nachfolgende Gleichung (14) unter Verwendung von Werten dargestellt werden, die durch das Ausführen der Steuerung gemäß der vorliegenden Ausführungsform erhalten werden können. Zusätzlich kann die Korrekturrate yc durch Erhalten der nachfolgenden Gleichung (15) aus den Gleichungen (9), (12) und (14) unter Verwendung von Werten dargestellt werden, die in gleicher Art und Weise erhalten werden können, und durch Erhalten der nachfolgenden Gleichung (16) aus den Gleichungen (10), (13) und (14) kann die Korrekturrate γ_I unter Verwendung von Werten dargestellt werden, die in gleicher Art und Weise erhalten werden können. $δ = {KF}_{C} \times α + {KF}_{I} \times β - γ$
$γ_{C} = {KF}_{C} \times (α - δ) = {KF}_{C} \times {{KF}_{I} \times (α - β) + γ}$
$γ_{I} = {KF}_{I} \times (β - δ) = {KF}_{I} \times {{KF}_{C} \times (β - α) + γ}$
17A bis 17C sind Diagramme zum Erläutern der Konfiguration von Lern-Kennfeldern, die für die Lernverarbeitung gemäß der siebten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung verwendet werden. Bei der vorliegenden Ausführungsform werden drei Korrekturraten δ, γ_C und γ_I, die entsprechend gemäß den Gleichungen (14) bis (16) berechnet werden, dem Lernen unterzogen, und es werden drei Lern-Kennfelder verwendet, die minimal notwendig sind.
17A zeigt ein Lern-Kennfeld für die Korrekturrate δ. In diesem Lern-Kennfeld werden ein Einlassluftbetrag-Korrelationswert und einen Kraftstoffeinspritzbetrag-Korrelationswert als die Achsen des Kennfelds verwendet, und die Lernwerte δ_G der Korrekturrate δ werden mit diesen Korrelationswerten in Zusammenhang gebracht. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird der unter Verwendung des Luftströmungssensors 44 erhaltene Einlassluftbetrag als ein Beispiel des Einlassluftbetrag-Korrelationswerts verwendet, und der Ziel (Final)-Gesamtkraftstoffeinspritzbetrag (das heißt, eine Summe der jeweiligen Kraftstoffeinspritzbeträge, die bei dem Direkteinspritzventil 26 und dem Saugrohreinspritzventil 28 angewiesen werden) FALL wird als ein Beispiel des Kraftstoffeinspritzbetrag-Korrelationswerts verwendet.
17B zeigt ein Lern-Kennfeld für die Korrekturrate yc. In diesem Lern-Kennfeld werden ein Maschinendrehmoment-Korrelationswert und ein Maschinendrehzahl-Korrelationswert als die Achsen des Kennfelds verwendet, und die Lernwerte γ_CG der Korrekturrate γ_C werden mit diesen Korrelationswerten in Zusammenhang gebracht. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird der Maschinenlastfaktor (das heißt, das Ladeverhältnis der in einen Zylinder eingebrachten Luft) als ein Beispiel des Maschinendrehmoment-Korrelationswerts verwendet, und die Maschinendrehzahl, welche unter Verwendung des Kurbelwinkelsensors 42 erhalten wird, wird als ein Beispiel des Maschinendrehzahl-Korrelationswerts verwendet.
17C zeigt ein Lern-Kennfeld für die Korrekturrate γ_I. In diesem Lern-Kennfeld werden, wie bei dem Lern-Kennfeld für die Korrekturrate γ_C, der Maschinendrehmoment-Korrelationswert und der Maschinendrehzahl-Korrelationswert als die Achsen des Kennfelds verwendet, und die Lernwerte γ_IG der Korrekturrate γ_I werden mit diesen Korrelationswerten in Zusammenhang gebracht. Zusätzlich wird jeder der Lernwerte δ_G, γ_CG und γ_IG dieser drei Lern-Kennfelder in Zusammenhang mit den Werten der Achsen des Kennfelds bei jedem Gitterpunkt des Kennfelds gespeichert. Falls es ferner erforderlich ist, die Lernwerte δ_G, γ_CG und γ_IG der Korrekturraten δ, γ_C und γ_I bei Positionen zu berechnen, die von den Gitterpunkten entfernt liegen, werden solche Lernwerte unter Verwendung der Interpolation oder Extrapolation basierend auf den benachbarten Gitterpunkten erhalten.
(Konkrete Verarbeitung gemäß der siebten Ausführungsform)
18 ist ein Flussdiagramm, welches eine Hauptroutine der bei der siebten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung durchgeführten Steuerung darstellt. Die Verarbeitung von Schritt S100 bei der in 18 gezeigten Hauptroutine ist bereits bei der ersten Ausführungsform beschrieben. Bei der vorliegenden Routine führt die ECU 40 nach dem Bestimmen bei Schritt S100, dass sich die Verbrennungskraftmaschine 10 in dem leichten Schichtladungs-Magerverbrennungsbetrieb befindet, die Verarbeitung hinsichtlich einer leichten Schichtladungs-Magerverbrennungssteuerung aus (Schritt S1200). Die hier erwähnte leichte Schichtladungs-Magerverbrennungssteuerung entspricht der SA-KW10-Rückkopplungssteuerung und der KW10-90-Korrektursteuerung, die als Korrekturterme entsprechend Lernterme (F_CG und F_IG, wie später beschrieben) durch die Lernverarbeitung gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfassen.
19 ist ein Flussdiagramm, welches eine Unterroutine der Verarbeitung hinsichtlich der leichten Schichtladungs-Magerverbrennungssteuerung darstellt. Die Verarbeitung der Schritte S102 bis S110 und S114 in der in 19 gezeigten Unterroutine ist bereits bei der ersten Ausführungsform beschrieben. Bei der vorliegenden Routine erhält die ECU 40 auf die Verarbeitung von Schritt S102 folgend die Lernwerte δ_G, γ_CG und γ_IG (%) (Schritt S1300). Genauer gesagt, die ECU 40 nimmt auf das in 17A gezeigte Lern-Kennfeld Bezug und berechnet den Lernwert δ_G als einen Wert entsprechend dem aktuellen Einlassluftbetrag und dem Basis-Gesamtkraftstoffeinspritzbetrag F_ALLB, welcher für den aktuellen Verbrennungszyklus verwendet wird (nach Bedarf unter Verwendung von Interpolation oder Extrapolation). Ferner nimmt die ECU 40 auf die in 17B und 17C gezeigten Lern-Kennfelder Bezug und berechnet die Lernwerte γ_CG und γ_IG als Werte entsprechend dem aktuellen Maschinenlastfaktor und der aktuellen Maschinendrehzahl (nach Bedarf unter Verwendung von Interpolation oder Extrapolation).
Nachfolgend berechnet die ECU 40 auf die Verarbeitung der Schritte S104 bis S108 folgend den Lernterm F_CG für den Verdichtungstakteinspritzbetrag, welcher für den nächsten Verbrennungszyklus verwendet wird (Schritt S1302). Genauer gesagt wird durch die Lernverarbeitung zunächst eine Summe des bei Schritt S1300 erhaltenen Lernwerts γ_CG und eines Produkts (das heißt δ_CG, was einem Abschnitt des Lernwerts δ_G hinsichtlich der Verdichtungstakteinspritzung entspricht) des bei Schritt S1300 erhaltenen Lernwerts δ_G und der Verdichtungstakteinspritzrate KF_C als eine Korrekturrate (KF_C×δ_G+γ_CG) (%) berechnet. Basierend darauf wird der Lernterm F_CG für die Verdichtungstakteinspritzung durch Multiplizieren des Basis-Gesamtkraftstoffeinspritzbetrags F_ALLB mit der berechneten Korrekturrate (KF_C×δ_G+γ_CG) berechnet.
Nachfolgend korrigiert die ECU 40 den Verdichtungstakteinspritzbetrag durch Addieren des bei Schritt S1302 berechneten Lernterms F_CG zu dem Basis-Verdichtungstakteinspritzbetrag F_CB (Schritt S1304). Die ECU 40 führt dann die Verarbeitung hinsichtlich der SA-KW10-Rückkopplungssteuerung bei Schritt S110 aus. Gemäß der Verarbeitung der Schritte S1304 und S110 wird der Ziel (Final)-Verdichtungstakteinspritzbetrag für den nächsten Verbrennungszyklus als ein Wert berechnet, der durch Addieren des Lernterms F_CG und des Verdichtungstakteinspritzungs-Korrekturterms F_CC (das heißt, eines Berechnungswerts durch die Verarbeitung von Schritt S214) zu dem Basis-Verdichtungstakteinspritzbetrag F_CB erhalten wird.
Nachfolgend berechnet die ECU 40 den Basis-Ansaugtakteinspritzbetrag F_IB (Schritt S1306). Bei Schritt S1306 wird ein Wert, der durch Subtrahieren des finalen Verdichtungstakteinspritzbetrags (FCB+ FCG + FCC), der nach der Verarbeitung von Schritt S1304 und S110 erhalten wird, von dem bei Schritt S104 berechneten Basis-Gesamtkraftstoffeinspritzbetrag F_ALLB erhalten wird, als der Basis-Ansaugtakteinspritzbetrag F_IB berechnet.
Nachfolgend berechnet die ECU 40 die Ansaugtakteinspritzrate KFi (Schritt S1308). Der Wert, welcher durch Dividieren des der Lernverarbeitung unterzogenen finalen Verdichtungstakteinspritzbetrags (FCB+FCG+FCC) durch den Basis-Gesamtkraftstoffeinspritzbetrag F_ALLB (Bezug auf Schritt S104) erhalten wird, entspricht der der Lernverarbeitung unterzogenen Verdichtungstakteinspritzrate KFc. Bei Schritt S1308 wird die Ansaugtakteinspritzrate KFi durch Subtrahieren dieses Werts von 1 berechnet.
Nachfolgend berechnet die ECU 40 den Lernterm F_IG für den bei dem nächsten Verbrennungszyklus verwendeten Ansaugtakteinspritzbetrag (Schritt S1310). Genauer gesagt, durch die Lernverarbeitung wird zunächst eine Summe des bei Schritt S1300 erhaltenen Lernwerts γ_IG und eines Produkts (das heißt δ_IG, was einem Abschnitt des Lernwerts δ_G hinsichtlich der Ansaugtakteinspritzung entspricht) des bei Schritt S1300 erhaltenen Lernwerts δ_G und der Ansaugtakteinspritzrate KF_I als eine Korrekturrate (KF_I×δ_G+γ_IG) (%) berechnet. Basierend darauf wird der Lernterm F_IG für die Ansaugtakteinspritzung durch Multiplizieren des Basis-Gesamtkraftstoffeinspritzbetrags F_ALLB mit der berechneten Korrekturrate (KF_I×δ_G+γ_IG) berechnet.
Nachfolgend korrigiert die ECU 40 den Ansaugtakteinspritzbetrag durch Addieren des bei Schritt S1310 berechneten Lernterms F_IG zu dem Basis-Ansaugtakteinspritzbetrag F_IB (Schritt S1312). Die ECU 40 führt dann die Verarbeitung hinsichtlich der KW 10-90-Korrektursteuerung bei Schritt S114 aus. Gemäß der Verarbeitung der Schritte S1312 und S114 wird der Ziel (Final)-Ansaugtakteinspritzbetrag für den nächsten Verbrennungszyklus als ein Wert berechnet, der durch Addieren des Lernterms F_IG und des Ansaugtakteinspritzungs-Korrekturterms F_IC (das heißt, eines gespeicherten Werts, der durch die Verarbeitung von Schritt S314 zuletzt aktualisiert wurde) zu dem Basis-Ansaugtakteinspritzbetrag F_IB erhalten wird.
Nachfolgend führt die ECU 40 die Verarbeitung aus, um die Verdichtungstakteinspritzrate KF_C und die Ansaugtakteinspritzrate KFi zu aktualisieren (Schritt S1314). Genauer gesagt, die Verdichtungstakteinspritzrate KFc wird unter Verwendung des Werts ((F_CB+F_CG+F_CC)/F_ALLB) aktualisiert, der für die Verarbeitung von Schritt S1308 bereits beschrieben wurde, und in dem Speicher 40a gespeichert. Ferner wird die Ansaugtakteinspritzrate KF_I unter Verwendung des Werts aktualisiert, der durch die Verarbeitung von Schritt S1308 berechnet wird, und in dem Speicher 40a gespeichert. Die aktualisierte Verdichtungstakteinspritzrate KF_C und die aktualisierte Ansaugtakteinspritzrate KFi werden verwendet, wenn die Lernverarbeitung der Korrekturraten δ, γ_C und γ_I bei dem nächsten Verbrennungszyklus durchgeführt wird.
Bei der in 18 gezeigten Hauptroutine bestimmt die ECU 40 auf die Verarbeitung von Schritt S1200 folgend, ob eine vorbestimmte Lernausführungsbedingung für die vorstehend beschriebene Lernverarbeitung erfüllt ist (Schritt S1202). Die Korrekturrate α, welche als Lerndaten angenommen werden soll, entspricht einem Wert, der notwendig ist, um eine stabile Abweichung der tatsächlichen SA-KW10 mit Bezug auf die Ziel-SA-KW10 zu verringern. Um die Genauigkeit des Lernens in hohem Maße sicherzustellen, ist es daher vorzuziehen, dass die Lernverarbeitung unter einer Bedingung ausgeführt wird, bei welcher die tatsächliche SA-KW10 mit Bezug auf die Ziel-SA-KWIO stabil bleibt. Dies gilt ebenso für eine Beziehung zwischen der Korrekturrate β und der KW10-90-Korrektursteuerung. Entsprechend kann beispielsweise bestimmt werden, dass die Lernausführungsbedingung erfüllt ist, wenn die Zeitveränderungsrate der Maschinenbetriebsbedingung (wie des Maschinenlastfaktors und der Maschinendrehzahl) kleiner oder gleich einem vorbestimmten Wert ist (das heißt, wenn sich die Verbrennungskraftmaschine 10 in einem stabilen Betriebszustand befindet). Darüber hinaus kann beispielsweise ebenso bestimmt werden, dass die Lernausführungsbedingung erfüllt ist, wenn eine vorbestimmte Zeitphase verstreicht, nachdem die Ziel-SA-KW10 verändert wird, oder wenn eine Veränderungsrate der durch die Verarbeitung von Schritt S212 berechneten Korrekturrate α auf einen vorbestimmten Wert oder kleiner abgenommen hat. Darüber hinaus kann irgendeine Kombination dieser Bestimmungsarten verwendet werden.
Falls die Lernausführungsbedingung erfüllt ist, führt die ECU 40 die Lernverarbeitung der Schritte S1204 bis S1214 aus. Bei Schritt S1204 wird die bei Schritt S212 berechnete Korrekturrate α für die Lernverarbeitung erhalten. Bei Schritt S1206 erhält die ECU 40 die Korrekturrate β, welche durch Dividieren des gespeicherten Werts des Ansaugtakteinspritzungs-Korrekturterms F_IC, welcher zuletzt durch die Verarbeitung von Schritt S314 aktualisiert wurde, durch den bei Schritt S1306 berechneten Basis-Ansaugtakteinspritzbetrag F_IB berechnet wird. Bei Schritt S1208 wird die Korrekturrate γ (das heißt, ein Abschnitt hinsichtlich einer Veränderung der Verbrennungscharakteristika) gemäß dem aktuellen Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F_tgt und dem tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F, welches mit dem Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor 34 erfasst wird, unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Gleichung (11) erhalten.
Bei Schritt S1210 wird die Korrekturrate δ gemäß der Gleichung (14) unter Verwendung der Korrekturraten α, β, γ, der Verdichtungstakteinspritzrate KFc und der Ansaugtakteinspritzrate KF_I, welche entsprechend bei den Schritten S1204, S1206, S1208, S106 und S1308 erhalten werden, berechnet, und das Lernen des in 17A gezeigten Lern-Kennfelds (das heißt, das Lernen des Lern-Kennfelds hinsichtlich der Abweichung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses) wird unter Verwendung einer berechneten Korrekturrate δ als Lerndaten ausgeführt. Die konkrete Art und Weise der Verarbeitung, um die Korrekturrate δ, welche Lerndaten entspricht, bei dem Lern-Kennfeld zu berücksichtigen, ist nicht in besonderer Art und Weise beschränkt. Daher kann beispielsweise der Lernwert δ_G unmittelbar unter Verwendung von erhaltenen Lerndaten aktualisiert werden, oder dieser kann unter Verwendung eines Mittelwerts einer vorbestimmten Anzahl von Lerndaten aktualisiert werden, welcher in einem Zustand erstellt wurde, in welchem die Werte der Achsen des Kennfelds gleich sind. Dies gilt ebenso für die Verarbeitung der nachfolgenden Schritte S1212 und S1214.
Bei Schritt S1212 wird die Korrekturrate γ_C gemäß der Gleichung (15) unter Verwendung der Korrekturraten α, β, γ, der Verdichtungstakteinspritzrate KFc und der Ansaugtakteinspritzrate KF_I, welche entsprechend bei den Schritten S1204, S1206, S1208, S106 und S1308 erhalten werden, berechnet, und das Lernen des in 17B gezeigten Lern-Kennfelds (das heißt, das Lernen des Lern-Kennfelds hinsichtlich einer Veränderung der Verbrennungscharakteristika mit Bezug auf die Verdichtungstakteinspritzung) wird unter Verwendung einer berechneten Korrekturrate γ_C als Lerndaten ausgeführt. Obwohl sich bei Schritt S1214 die Verarbeitungsinhalte zu diesen bei Schritt S1212 hinsichtlich eines Punkts unterscheiden, dass die Gleichung (16) verwendet wird, wird das Lernen des Lern-Kennfelds für die Korrekturrate γ_I, wie in 17C gezeigt, (das heißt, das Lernen des Lern-Kennfelds hinsichtlich einer Veränderung der Verbrennungscharakteristika mit Bezug auf die Ansaugtakteinspritzung) unter Verwendung einer ähnlichen Verarbeitung zu dieser von Schritt S1212 ausgeführt.
Gemäß der bislang beschriebenen Steuerung der siebten Ausführungsform werden die Korrekturrate α für die SA-KW10-Rückkopplungssteuerung und die Korrekturrate β für die KW10-90-Korrektursteuerung zu der Zeit des Durchführens der Lernverarbeitung nicht so als die Lernwerte verwendet, wie diese sind. Insbesondere werden die Korrekturraten α und β unter Berücksichtigung sowohl des Grundes für die Abweichung der tatsächlichen SA-KW10 mit Bezug auf die Ziel-SA-KW10 als auch des Grundes für die Abweichung der tatsächlichen KW10-90 mit Bezug auf die zulässige KW10-90 auf die drei Korrekturraten δ, γ_C und γ_I aufgeteilt. Ferner wird die Lernverarbeitung unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Lern-Kennfelder ausgeführt, welche als die Achsen davon eine minimale Anzahl von Parametern umfassen, die hinsichtlich des Zusammenhangs mit den jeweiligen Korrekturraten δ, γ_C und γ_I vorzuziehen sind.
Genauer gesagt, die Korrekturrate δ ist auf die Fehler des Einlassluftbetrags und des Kraftstoffeinspritzbetrags gerichtet, welche die Abweichung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses hervorgerufen. Daher kann für die Korrekturrate δ unter Verwendung des Lern-Kennfelds, welches den Einlassluftbetrag-Korrelationswert und den Kraftstoffeinspritzbetrag-Korrelationswert als die Achsen davon umfasst, eine kontinuierliche (konsistente) Tendenz mit Bezug auf eine Veränderung des Lernwerts infolge einer Veränderung des Werts der Achsen des Kennfelds erhalten werden. Folglich kann beim Berechnen eines Werts des Kennfelds bei einer Position, welche von den Gitterpunkten abweicht, unter Verwendung der Interpolation oder Extrapolation eine exakte Berechnung durchgeführt werden.
Darüber hinaus kann empirisch festgestellt werden, dass die Tendenz von Abschnitten (das heißt, Korrekturraten γ_C und γ_I) hinsichtlich der Korrektur für eine Veränderung der Verbrennungscharakteristika einfach in einer Art und Weise gemäß dem Maschinenbetriebsbereich erhalten wird, der mit dem Maschinendrehmoment und der Maschinendrehzahl bestimmt wird. Einer der Gründe liegt darin, dass der Einfluss einer Veränderung der Verbrennungscharakteristika auf die Verbrennung in Abhängigkeit des Maschinenbetriebsbereichs unterschiedlich ist, und dass insbesondere das Ausmaß des Einflusses einer Veränderung der Verbrennungscharakteristika auf die Verbrennung in jedem Maschinenbetriebsbereich aufgrund davon, ob eine Grundverbrennung in jedem Maschinenbetriebsbereich gut ist, unterschiedlich ist. Daher kann mit Bezug auf das Lernen der Korrekturraten γ_C und γ_I hinsichtlich einer Veränderung der Verbrennungscharakteristika unter Verwendung des Maschinendrehmoments und der Maschinendrehzahl als die Achsen der Kennfelder, wie in 17B und 17C gezeigt ist, die Genauigkeit der Berechnung der Lernwerte γ_CG und γ_IG auf einfache Art und Weise sichergestellt werden, wenn die Interpolation oder die Extrapolation durchgeführt wird, während die Anzahl an Achsen der Kennfelder auf das nötige Minimum reduziert wird.
Wie bislang beschrieben ist, wird gemäß der Lernverarbeitung der vorliegenden Ausführungsform das Lernen durchgeführt, während die Korrekturrate α entsprechend dem Grund für eine stabile Abweichung der tatsächlichen SA-KW10 mit Bezug auf die Ziel-SA-KWIO aufgeteilt wird, und jede Achse des Kennfelds wird geeignet ausgewählt, wie vorstehend beschrieben. Dadurch kann veranlasst werden, dass die Lernverarbeitung die SA-KWIO-Rückkopplungssteuerung in einer solchen Art und Weise begleitet, dass eine hohe Lerngenauigkeit erhalten wird, während die erforderliche Zeit für das Lernen reduziert ist. Dies gilt ebenso für die KW10-90-Korrektursteuerung, welche die Korrekturrate β verwendet.
20 ist ein Zeitdiagramm zum Erläutern der vorteilhaften Effekte, die erhalten werden, wenn die Genauigkeit des Lernens einhergehend mit der SA-KW10-Rückkopplungssteuerung hoch ist. Ein „FB-Steuerungs-Korrekturbetrag“ der vertikalen Achse in 20 entspricht einer Summe des Verdichtungstakteinspritzungs-Korrekturterms F_CC basierend auf der Korrekturrate α für die SA-KW10-Rückkopplungssteuerung und dem Lernterm F_CG. Ein in 20 gezeigter FB-Korrekturbetrag Y gibt einen Wert an, welcher notwendig ist, um zu veranlassen, dass sich die tatsächliche SA-KW10 nach dem Start der Steuerung der Ziel-SA-KW10 annähert. Zusätzlich kann als ein Beispiel von An/Aus-Zeiten der SA-KW10-Rückkopplungssteuerung während der Fahrt des Fahrzeugs eine Ausführungszeit eines Fett-Spitzen-Betriebs zum Reduzieren der Abgasemission, eine Ausführungszeit eines Kraftstoffzufuhrunterbrechungsbetriebs, eine Ausführungszeit eines Leerlaufbetriebs oder eine Ausführungszeit eines Hochlastbetriebs angenommen werden. Zusätzlich kann als das Beispiel ebenso eine Ausführungszeit eines Gangwechselbetriebs des Fahrzeugs angenommen werden.
Wie in 20 gezeigt ist, wird die Differenz zwischen dem FB-Korrekturbetrag (das heißt, dem vorstehend beschriebenen Lernterm) bei einem Steuerungs-Startzeitpunkt t0 und dem FB-Korrekturbetrag Y kleiner, während die Lerngenauigkeit höher ist, und dadurch wird der Verdichtungstakteinspritzungs-Korrekturterm Fcc, welcher nach dem Start der Rückkopplungssteuerung berechnet wird, kleiner. Aufgrund dessen kann die erforderliche Zeit für das Annähern (das heißt, die Ansprechverzögerung der Rückkopplungssteuerung) reduziert werden, während die Lerngenauigkeit höher ist. Daher kann die Antriebsfähigkeit und die Reduktion der Abgasemission der Verbrennungskraftmaschine 10 verbessert werden. Genauer gesagt kann, falls die tatsächliche SA-KW10 zu dem Steuerungs-Startzeitpunkt t0 größer als die Ziel-SA-KW10ist (das heißt, falls das Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu der magereren Seite abweicht), die Antriebsfähigkeit aufgrund einer Reduktion der Ansprechverzögerung verbessert werden, und falls die tatsächliche SA-KW10 zu dem Steuerungs-Startzeitpunkt t0 umgekehrt kleiner als die Ziel-SA-KW10 ist (das heißt, falls das Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu der fetteren Seite abweicht), kann die Reduktion der Abgasemission (genauer gesagt der NOx-Emission) aufgrund einer Reduktion der Ansprechverzögerung verbessert werden. Zusätzlich werden ebenso die mit Bezug auf 20 beschriebenen vorteilhaften Effekte erhalten, wenn die KW10-90-Rückkopplungssteuerung durchgeführt wird, um den Ansaugtakteinspritzbetrag basierend auf der KW10-90 zu steuern.
Achte Ausführungsform
Nachfolgend wird eine achte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Offenbarung mit Bezug auf 21 beschrieben.
[Steuerung gemäß der achten Ausführungsform]
Die Steuerung gemäß der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich von der siebten Ausführungsform hinsichtlich einer Art des Lernens für die Korrekturrate δ betreffend die Abweichung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses. Bei einer Verbrennungskraftmaschine, bei welcher zusätzlich zu dem leichten Schichtladungs-Magerverbrennungsbetrieb ein stöchiometrischer Verbrennungsbetrieb durchgeführt wird, wie bei der Verbrennungskraftmaschine 10, wird während des stöchiometrischen Verbrennungsbetriebs im Allgemeinen eine Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Rückkopplungssteuerung zum Korrigieren des Kraftstoffeinspritzbetrags durchgeführt, um zu veranlassen, dass sich das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F, welches mit dem Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor 34 erfasst wird, einem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis (das heißt, dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis) A/F_tgt annähert. Außerdem wird während dieser Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Rückkopplungssteuerung im Allgemeinen eine Verarbeitung durchgeführt, um eine Korrekturrate δ_S (%) als einen Lernwert δ_SG anzunehmen, um eine stabile Abweichung des tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses A/F mit Bezug auf das Ziel-A/F_tgt zu reduzieren. Diese Korrekturrate δ_S entspricht der bei der siebten Ausführungsform berechneten Korrekturrate δ.
Die Achsen des in 17A gezeigten Lern-Kennfelds entsprechend dem Einlassluftbetrag-Korrelationswert und dem Kraftstoffeinspritzbetrag-Korrelationswert. Daher können der Lernwert δ_SG und der Lernwert δ_G auf der gleichen Bewertungsbasis (das heißt, mit den vorgenannten Achsen des Lern-Kennfelds) miteinander verglichen werden, auch wenn ein Bereich des Lern-Kennfelds, welcher bei dem Lernen für den stöchiometrischen Verbrennungsbetrieb verwendet wird, von diesem für den leichten Schichtladungs-Magerverbrennungsbetrieb abweicht. Entsprechend wird bei der vorliegenden Ausführungsform der für die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Rückkopplungssteuerung erhaltene Lernwert δ_SG auf das Lernen für die Korrekturrate δ, welches zu der Zeit des leichten Schichtladungs-Magerverbrennungsbetriebs durchgeführt wird, umgewandelt. Das heißt, bei der vorliegenden Ausführungsform wird das Lernen mit dem in 17A gezeigten Lern-Kennfeld während des stöchiometrischen Verbrennungsbetriebs durchgeführt.
(Konkrete Verarbeitung gemäß der achten Ausführungsform)
21 ist ein Flussdiagramm, welches eine Hauptroutine der bei der achten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung durchgeführten Steuerung darstellt. Die Verarbeitung der Schritte S100, S1200, S1204 und S1206 bei der in 21 gezeigten Hauptroutine ist bereits bei der siebten Ausführungsform beschrieben. Bei der vorliegenden Routine bestimmt die ECU 40 nach dem Ausführen der Verarbeitung hinsichtlich des leichten Schichtladungs-Magerverbrennungsbetriebs, ob das Lernen für die Korrekturrate δ, welches zu der Zeit des stöchiometrischen Verbrennungsbetriebs durchgeführt wird, (das heißt, das Lernen für die Korrekturrate δ_S bei der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Rückkopplungssteuerung) abgeschlossen wurde (Schritt S1400).
Falls das Lernen für die Korrekturrate δ abgeschlossen wurde, bestimmt die ECU 40 anschließend, ob die Lernausführungsbedingung für die verbleibenden Korrekturraten γ_C und γ_I erfüllt ist (Schritt S1402). Diese Bestimmung kann unter Verwendung einer ähnlichen Art und Weise zu dieser für Schritt S1202 durchgeführt werden.
Falls das Bestimmungsergebnis von Schritt S1402 positiv ist, führt die ECU 40 die Verarbeitung der Schritte S1204, S1206 und S1404 bis S1408 hinsichtlich des Lernens der Korrekturraten γ_C und γ_I aus. Genauer gesagt, auf die Verarbeitung von Schritt S1206 folgend erhält die ECU 40 die Korrekturrate δ, welche verwendet wird, um die Lerndaten für die Korrekturraten γ_C und γ_I zu berechnen (Schritt S1404). Bei Schritt S1404 wird mit Bezug auf das Lern-Kennfeld für die Korrekturrate δ, für welche das Lernen zu der Zeit des stöchiometrischen Verbrennungsbetriebs durchgeführt wird, der Lernwert δ_SG gemäß dem Einlassluftbetrag und dem Gesamtkraftstoffeinspritzbetrag F_ALL, die erhalten werden, wenn die bei den Schritten S1204 und S1206 erhaltenen Korrekturraten α und β berechnet werden, bei diesem Schritt S1404 als die Korrekturrate δ erhalten. Zusätzlich ist der Betriebsbereich, in welchem der stöchiometrische Verbrennungsbetrieb durchgeführt wird, grundsätzlich unterschiedlich zu dem Betriebsbereich, in welchem der leichte Schichtladungs-Magerverbrennungsbetrieb durchgeführt wird. Daher unterscheidet sich ein Bereich in dem Lern-Kennfeld, in welchem der zu der Zeit des stöchiometrischen Verbrennungsbetriebs erhaltene Lernwert δ_G (δ_SG) gespeichert ist, häufig von einem Bereich, welcher verwendet wird, falls ein identisches Lernen zu der Zeit des leichten Schichtladungs-Magerverbrennungsbetriebs durchgeführt wird. Unter Verwendung der Extrapolation kann jedoch der Lernwert δ_SG der Korrekturrate δ gemäß dem aktuellen Wert der Achse des Kennfelds zu der Zeit des leichten Schichtladungs-Magerverbrennungsbetriebs erhalten werden.
Nachfolgend führt die ECU 40 das Lernen des in 17B gezeigten Lern-Kennfelds aus (das heißt, das Lernen des Lern-Kennfelds mit Bezug auf eine Veränderung der Verbrennungscharakteristika hinsichtlich der Verdichtungstakteinspritzung) (Schritt S1406). Die Verarbeitung dieses Schritts S1406 unterscheidet sich von der Verarbeitung von Schritt S1212 gemäß der siebten Ausführungsform in einer Art und Weise der Berechnung der Korrekturrate yc, welche bei diesem Lernen verwendet wird. Genauer gesagt, bei der vorliegenden Routine wird die Korrekturrate yc als Lerndaten unter Verwendung einer Gleichung berechnet, die als Terme die Korrekturraten α und β und die Verdichtungstakteinspritzrate KFc in Gleichung (15) umfasst, da die Korrekturrate δ durch die Verarbeitung von Schritt S1404 erhalten wird.
Nachfolgend führt die ECU 40 das Lernen des in 17C gezeigten Lern-Kennfelds aus (das heißt, das Lernen des Lern-Kennfelds mit Bezug auf eine Veränderung der Verbrennungscharakteristika hinsichtlich der Ansaugtakteinspritzung) (Schritt S1408). Bei diesem Schritt S1408 wird basierend auf einer gleichen Art und Weise zu der Verarbeitung bei Schritt S1406 die Korrekturrate γ_I als Lerndaten unter Verwendung einer Gleichung berechnet, die als Terme die Korrekturraten β und δ und die Ansaugtakteinspritzrate KF_I in Gleichung (16) umfasst.
Darüber hinaus wird bei der vorliegenden Ausführungsform die Erlangung des Lernwerts δ_G der Korrekturrate δ bei Schritt S1300 der in 19 gezeigten Unterroutine wie folgt ausgeführt. Das heißt, mit Bezug auf das Lern-Kennfeld für die Korrekturrate δ, für welche das Lernen zu der Zeit des stöchiometrischen Verbrennungsbetriebs durchgeführt wird, wird der Lernwert δ_G gemäß dem aktuellen Einlassluftbetrag und dem Basis-Gesamtkraftstoffeinspritzbetrag F_ALLB, welche bei dem aktuellen Verbrennungszyklus verwendet werden, erhalten.
Bei der vorstehend beschriebenen achten Ausführungsform wird der für die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Rückkopplungssteuerung zu der Zeit des stöchiometrischen Verbrennungsbetriebs erhaltene Lernwert δ_SG auf das Lernen für die Korrekturrate δ umgewandelt bzw. übertragen, das zu der Zeit des leichten Schichtladungs-Magerverbrennungsbetriebs durchgeführt wird. Alternativ können die Arten und Weisen des Lernens für die Korrekturrate δ, die bei den siebten und achten Ausführungsformen verwendet werden, kombiniert werden, und das Lernen für die Korrekturrate δ kann sowohl bei dem leichten Schichtladungs-Magerverbrennungsbetrieb als auch dem stöchiometrischen Verbrennungsbetrieb durchgeführt werden. Zusätzlich kann, auch wenn eine Konfiguration erfolgt, so dass, obwohl die vorstehend beschriebene Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Rückkopplungssteuerung zu der Zeit des stöchiometrischen Verbrennungsbetriebs ausgeführt wird, die vorstehend beschriebene Lernverarbeitung für diese Rückkopplungssteuerung nicht durchgeführt wird, eine identische Lernverarbeitung zu der Zeit des stöchiometrischen Verbrennungsbetriebs durchgeführt werden, so dass die Ergebnisse dieser Lernverarbeitung bei der Steuerung verwendet werden, die zu der Zeit des leichten Schichtladungs-Magerverbrennungsbetriebs durchgeführt wird.
[Zündverzögerungs-Indexwert und spezifizierter Verbrennungs-Indexwert]
Bei den ersten bis achten Ausführungsformen wird die SA-KW10 als ein Beispiel des „Zündverzögerungs-Indexwerts“ angenommen, welcher die Zündverzögerung darstellt. Als eine Alternative zu der SA-KW10 kann jedoch beispielsweise irgendein gewünschtes Kurbelwinkelintervall ausgehend von dem Zündzeitpunkt (SA) hin zu einem beliebigen spezifizierten Anteils-Verbrennungspunkt KWX1, welcher sich von KW10 unterscheidet, anstelle der SA-KW10 als der „Zündverzögerungs-Indexwert“ gemäß der vorliegenden Offenbarung verwendet werden, solange dieses einem Parameter entspricht, der die Zündverzögerungsphase umfasst (das heißt, ein Kurbelwinkelintervall ausgehend von dem Zündzeitpunkt hin zu einer Kurbelwinkelzeit, zu welcher die Wärmeabgabe beginnt (das heißt, dem Verbrennungsstartpunkt KW0)).
Darüber hinaus wird bei den vorstehend beschriebenen ersten bis achten Ausführungsformen die KW10-90 als ein Beispiel des „spezifizierten Verbrennungs-Indexwerts“ angenommen, welcher die Hauptverbrennungsgeschwindigkeit darstellt. Als eine Alternative zu der KW10-90 kann als der „spezifizierte Verbrennungs-Indexwert“, welcher die Hauptverbrennungsgeschwindigkeit darstellt, jedoch ein Kurbelwinkelintervall verwendet werden, das durch beliebige zwei gewünschte Kurbelwinkelpunkte KWX2 und KWX3, die in einem Kurbelwinkelintervall ausgehend von KW0 bis KW100 (das heißt, einem Verbrennungsendpunkt) umfasst sind, bestimmt wird. Ferner kann der „spezifizierte Verbrennungs-Indexwert“, welcher die Hauptverbrennungsgeschwindigkeit darstellt, einem Maximalwert einer Wärmeabgaberate dQ/dθ (θ bezeichnet einen Kurbelwinkel) oder einem Wert der Wärmeabgaberate dQ/dθ bei einem bestimmten Verbrennungspunkt (beispielsweise dem Verbrennungsschwerpunkt (KW50)) entsprechen. Darüber hinaus kann anstelle der Wärmeabgaberate dQ/dθ der „spezifizierte Verbrennungs-Indexwert“, der die Hauptverbrennungsgeschwindigkeit darstellt, einem Maximalwert eines dQ/dt oder einem Wert der Wärmeabgaberate dQ/dt bei einem bestimmten Verbrennungspunkt (beispielsweise dem Verbrennungsschwerpunkt (KW50)) entsprechen (t bezeichnet eine Zeit). Darüber hinaus kann der „spezifizierte Verbrennungs-Indexwert“ gemäß der vorliegenden Offenbarung anstelle eines Parameters, welcher die Hauptverbrennungsgeschwindigkeit darstellt, einem Parameter entsprechen, der eine Verbrennungsschwankungsrate darstellt. Im Allgemeinen kann eine Schwankungsrate (%) eines bestimmten Parameters durch einen Wert dargestellt sein, der durch Multiplizieren eines Werts, der durch Dividieren einer Standardabweichung durch einen Mittelwert erhalten wird, mit 100 erhalten wird. Der Parameter, welcher die Verbrennungsschwankungsrate darstellt, kann einer Schwankungsrate von jedem vorstehend beschriebenen Parameter entsprechen, der die Hauptverbrennungsgeschwindigkeit darstellt, oder dieser kann einer Schwankungsrate von entweder einem angegebenen mittleren effektiven Druck, einem angegebenen Drehmoment oder dem Verbrennungsschwerpunkt (KW50) entsprechen.
Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen und verschiedenen Modifikationen können abweichend zu den explizit Gezeigten in geeigneter Art und Weise verschiedenartig kombiniert werden, und diese können verschiedenartig modifiziert sein, ohne von dem Grundgedanken der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.

Claims

Steuerungsvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine (10), welche umfasst: eine Zündvorrichtung, welche derart konfiguriert ist, dass diese ein Luft-KraftstoffGemisch in einem Zylinder entzündet; eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung, welche zumindest ein Direkteinspritzventil (26) umfasst, das derart konfiguriert ist, dass dieses Kraftstoff direkt in den Zylinder einspritzt; und einen Zylinderinnendrucksensor (32), welcher derart konfiguriert ist, dass dieser einen Zylinderinnendruck erfasst, wobei die Steuerungsvorrichtung derart konfiguriert ist, dass diese die Kraftstoffeinspritzvorrichtung veranlasst, eine Haupteinspritzung von Kraftstoff in oder vor einem Ansaugtakt und eine Verdichtungstakteinspritzung des Kraftstoffes in einem Verdichtungstakt auszuführen, um einen leichten Schichtladungs-Magerverbrennungsbetrieb mit einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches magerer als ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, durchzuführen, und wobei die Steuerungsvorrichtung derart konfiguriert ist, dass diese während des leichten Schichtladungs-Magerverbrennungsbetriebs: (a) einen Basis-Gesamtkraftstoffeinspritzbetrag basierend auf einem erforderlichen Drehmoment der Verbrennungskraftmaschine (10) berechnet, welcher während eines Verbrennungszyklus in einen Zylinder geführt werden soll; (b) einen Verdichtungstakteinspritzbetrag durch die Verdichtungstakteinspritzung basierend auf einem Zündverzögerungs-Indexwert berechnet; (c) einen durch Subtrahieren des Verdichtungstakteinspritzbetrags von dem Basis-Gesamtkraftstoffeinspritzbetrag erhaltenen Wert als einen Basis-Haupteinspritzbetrag der Haupteinspritzung berechnet; (d) einen tatsächlichen spezifizierten Verbrennungs-Indexwert eines spezifizierten Verbrennungs-Indexwerts, welcher eine Hauptverbrennungsgeschwindigkeit oder eine Verbrennungsschwankungsrate darstellt, basierend auf einem Ausgangswert des Zylinderinnendrucksensors berechnet; (e) einen Haupteinspritzungs-Korrekturterm basierend auf einem Ergebnis eines Vergleichs zwischen einem spezifizierten Ziel-Verbrennungs-Indexwert oder einem zulässigen spezifizierten Verbrennungs-Indexwert und dem tatsächlichen spezifizierten Verbrennungs-Indexwert berechnet; und (f) einen Haupteinspritzbetrag durch die Haupteinspritzung durch Addieren des Haupteinspritzungs-Korrekturterms zu dem Basis-Haupteinspritzbetrag berechnet.
Steuerungsvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine (10) nach Anspruch 1, wobei die Steuerungsvorrichtung derart konfiguriert ist, dass diese: (g) den Haupteinspritzungs-Korrekturterm basierend auf einem Ergebnis eines Vergleichs zwischen dem zulässigen spezifizierten Verbrennungs-Indexwert und dem tatsächlichen spezifizierten Verbrennungs-Indexwert berechnet; und (h) einen Wert zum Erhöhen des Haupteinspritzbetrags als den Haupteinspritzungs-Korrekturterm berechnet, wenn eine durch den tatsächlichen spezifizierten Verbrennungs-Indexwert dargestellte Hauptverbrennungsgeschwindigkeit niedriger ist als eine Hauptverbrennungsgeschwindigkeit, die durch den zulässigen spezifizierten Verbrennungs-Indexwert dargestellt ist, oder wenn eine durch den tatsächlichen spezifizierten Verbrennungs-Indexwert dargestellte Verbrennungsschwankungsrate höher ist als eine Verbrennungsschwankungsrate, welche durch den zulässigen spezifizierten Verbrennungs-Indexwert dargestellt ist.
Steuerungsvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine (10) nach Anspruch 1, wobei die Steuerungsvorrichtung derart konfiguriert ist, dass diese: (i) den Haupteinspritzungs-Korrekturterm basierend auf einem Ergebnis eines Vergleichs zwischen dem spezifizierten Ziel-Verbrennungs-Indexwert und dem tatsächlichen spezifizierten Verbrennungs-Indexwert berechnet; und (j) den Haupteinspritzbetrag durch Addieren des Haupteinspritzungs-Korrekturterms zu dem Basis-Haupteinspritzbetrag korrigiert, um zu veranlassen, dass sich der tatsächliche spezifizierte Verbrennungs-Indexwert dem spezifizierten Ziel-Verbrennungs-Indexwert annähert.
Steuerungsvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Steuerungsvorrichtung derart konfiguriert ist, dass diese: (k) einen Basis-Verdichtungstakteinspritzbetrag der Verdichtungstakteinspritzung basierend auf einem Ziel-Zündverzögerungs-Indexwert berechnet; (1) einen tatsächlichen Zündverzögerungs-Indexwert basierend auf einem Ausgangswert des Zylinderinnendrucksensors (32) berechnet; und (m) einen Verdichtungstakteinspritzungs-Korrekturterm zum Veranlassen, dass sich der tatsächliche Zündverzögerungs-Indexwert dem Ziel-Zündverzögerungs-Indexwert annähert, berechnet und den Verdichtungstakteinspritzbetrag durch Addieren des Verdichtungstakteinspritzungs-Korrekturterms zu dem Basis-Verdichtungstakteinspritzbetrag korrigiert.
Steuerungsvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine (10) nach Anspruch 1, wobei die Steuerungsvorrichtung derart konfiguriert ist, dass diese: (i) den Haupteinspritzungs-Korrekturterm basierend auf einem Ergebnis eines Vergleichs zwischen dem spezifizierten Ziel-Verbrennungs-Indexwert und dem tatsächlichen spezifizierten Verbrennungs-Indexwert berechnet; (j) den Haupteinspritzbetrag durch Addieren des Haupteinspritzungs-Korrekturterms zu dem Basis-Haupteinspritzbetrag korrigiert, um zu veranlassen, dass sich der tatsächliche spezifizierte Verbrennungs-Indexwert dem spezifizierten Ziel-Verbrennungs-Indexwert annähert; (k) einen Basis-Verdichtungstakteinspritzbetrag der Verdichtungstakteinspritzung basierend auf einem Ziel-Zündverzögerungs-Indexwert berechnet; (1) einen tatsächlichen Zündverzögerungs-Indexwert basierend auf einem Ausgangswert des Zylinderinnendrucksensors (32) berechnet; (m) einen Verdichtungstakteinspritzungs-Korrekturterm zum Veranlassen, dass sich der tatsächliche Zündverzögerungs-Indexwert dem Ziel-Zündverzögerungs-Indexwert annähert, berechnet und den Verdichtungstakteinspritzbetrag durch Addieren des Verdichtungstakteinspritzungs-Korrekturterms zu dem Basis-Verdichtungstakteinspritzbetrag korrigiert; und (n) eine Ansprechgeschwindigkeit einer Anpassung des Basis-Verdichtungstakteinspritzbetrags mit dem Verdichtungstakteinspritzungs-Korrekturterm im Vergleich zu einer Ansprechgeschwindigkeit einer Anpassung des Basis-Haupteinspritzbetrags mit dem Haupteinspritzungs-Korrekturterm erhöht.
Steuerungsvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine (10) nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Steuerungsvorrichtung derart konfiguriert ist, dass diese den Verdichtungstakteinspritzungs-Korrekturterm auf eine Verdichtungstakteinspritzung anwendet, die bei einer spätesten Position ausgeführt wird, falls eine Mehrzahl von Verdichtungstakteinspritzungen während eines Verbrennungszyklus ausgeführt werden.
Steuerungsvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine (10) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei die Steuerungsvorrichtung derart konfiguriert ist, dass diese zu einer Zeit eines Übergangsbetriebs der Verbrennungskraftmaschine (10) anstelle des Korrigierens des Basis-Verdichtungstakteinspritzbetrags mit dem Verdichtungstakteinspritzungs-Korrekturterm den Verdichtungstakteinspritzbetrag durch Addieren eines Verdichtungstakteinspritzungs-Erhöhungswerts basierend auf einem Maschinenlastfaktor und einer Zeitveränderungsrate des Maschinenlastfaktors zu dem Basis-Verdichtungstakteinspritzbetrag korrigiert.
Steuerungsvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine (10) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei die Verbrennungskraftmaschine (10) ferner einen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor (34) umfasst, welcher derart konfiguriert ist, dass dieser ein tatsächliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis erfasst, und wobei die Steuerungsvorrichtung in einem Fall, in welchem eine Korrekturrate α ein Verhältnis des Verdichtungstakteinspritzungs-Korrekturterms zu dem Basis-Verdichtungstakteinspritzbetrag bezeichnet, eine Korrekturrate β ein Verhältnis des Haupteinspritzungs-Korrekturterms zu dem Basis-Haupteinspritzbetrag bezeichnet, eine Korrekturrate γ ein Verhältnis einer Differenz, welche durch Subtrahieren des tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses von einem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis erhalten wird, zu dem Basis-Haupteinspritzbetrag bezeichnet, eine Verdichtungstakteinspritzrate KF_C ein Verhältnis des Basis-Verdichtungstakteinspritzbetrags zu dem Basis-Gesamtkraftstoffeinspritzbetrag bezeichnet, eine Haupteinspritzrate KF_I ein Verhältnis des Basis-Haupteinspritzbetrags zu dem Basis-Gesamtkraftstoffeinspritzbetrag bezeichnet, und eine Korrekturrate δ, eine Korrekturrate γ_C betreffend die Verdichtungstakteinspritzung und eine Korrekturrate γ_I betreffend die Ansaugtakteinspritzung entsprechend einen Berechnungswert (KF_c×α+KF_I×β-γ), einen Berechnungswert (KF_C×(KF_I×(α-β)+γ)) und einen Berechnungswert (KF_I×(KF_C×(β-α)+γ)) bezeichnen, die auf den Korrekturraten α, β und γ, der Verdichtungstakteinspritzrate KF_C und der Haupteinspritzrate KF_I basieren, derart konfiguriert ist, dass diese: (o) ein δ-Lern-Kennfeld erlernt, in welchem Lernwerte δ_G der Korrekturrate δ mit einem Kraftstoffeinspritzbetrag-Korrelationswert und einem Einlassluftströmungsraten-Korrelationswert in Zusammenhang gebracht sind; (p) ein γ_C-Lern-Kennfeld erlernt, in welchem Lernwerte γ_CG der Korrekturrate yc betreffend die Verdichtungstakteinspritzung mit einem Maschinendrehmoment-Korrelationswert und einem Maschinendrehzahl-Korrelationswert in Zusammenhang gebracht sind; (q) ein γ_I-Lern-Kennfeld erlernt, in welchem Lernwerte γ_IG der Korrekturrate γ_I betreffend die Ansaugtakteinspritzung mit dem Maschinendrehmoment-Korrelationswert und dem Maschinendrehzahl-Korrelationswert in Zusammenhang gebracht sind; (r) einen Lernterm des Verdichtungstakteinspritzbetrags durch Multiplizieren des Basis-Gesamtkraftstoffeinspritzbetrags mit einer Summe aus den Lernwerten γ_CG und einem Berechnungswert (KF_C×δ_G), welcher einem Produkt der Verdichtungstakteinspritzrate KF_C und den Lernwerten δ_G entspricht, berechnet und den Verdichtungstakteinspritzbetrag durch Addieren eines berechneten Lernterms des Verdichtungstakteinspritzbetrags zu dem Basis-Verdichtungstakteinspritzbetrag korrigiert; und (s) einen Lernterm des Haupteinspritzbetrags durch Multiplizieren des Basis-Gesamtkraftstoffeinspritzbetrags mit einer Summe aus den Lernwerten γ_IG und einem Berechnungswert (KF_I×δ_G), welcher einem Produkt der Haupteinspritzrate KF_I und den Lernwerten δ_G entspricht, berechnet und den Haupteinspritzbetrag durch Addieren eines berechneten Lernterms des Haupteinspritzbetrags zu dem Basis-Haupteinspritzbetrag korrigiert.
Steuerungsvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Steuerungsvorrichtung derart konfiguriert ist, dass diese den Haupteinspritzungs-Korrekturterm auf eine Haupteinspritzung anwendet, die bei einer frühesten Position ausgeführt wird, falls eine Mehrzahl von Haupteinspritzungen während eines Verbrennungszyklus ausgeführt werden.