DE102017111950B4

DE102017111950B4 - Steuervorrichtung für eine verbrennungskraftmaschine

Info

Publication number: DE102017111950B4
Application number: DE102017111950.7A
Authority: DE
Inventors: Hisato Hirooka
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2016-07-05
Filing date: 2017-05-31
Publication date: 2019-09-19
Anticipated expiration: 2037-06-01
Also published as: JP6332345B2; US20180010567A1; US10119517B2; JP2018003750A; DE102017111950A1

Abstract

Steuervorrichtung (50) für eine Verbrennungskraftmaschine (10), die aufweist:
eine Zündvorrichtung, die in der Nähe einer Mitte eines oberen Teils einer Brennkammer (20) angeordnet ist und die eine Zündkerze (36) zum Entzünden einer Luft-Kraftstoff-Mischung in einem Zylinder (12) unter Verwendung eines Entladungsfunkens aufweist;
eine Einspritzdüse (40), die näher an einem Ansaugventil (26) als die Zündkerze (36) in der Nähe der Mitte des oberen Teils der Brennkammer (20) liegt und die ein oder mehrere Einspritzlöcher aufweist, die so vorgesehen sind, dass eine Konturoberfläche eines Kraftstoffsprühnebels, der aus dem einen oder den mehreren Einspritzlöchern in Richtung auf die Zündkerze (36) eingespritzt wird, unterhalb eines Elektrodenabschnitts (38) der Zündkerze (36) entlanggeht;
einen Zylinderinnendrucksensor (58), der dafür ausgelegt ist, einen Zylinderinnendruck zu erfassen; und
einen Abgasreinigungskatalysator (32), der dafür ausgelegt ist, ein Abgas aus der Brennkammer (20) zu reinigen,
wobei eine Tumble-Strömung, die so strömt, dass sie im oberen Teil der Brennkammer (20) von einer Seite, wo sich das Ansaugventil (26) befindet, zu einer Seite geht, wo sich ein Abgasventil (28) befindet, in der Brennkammer (20) der Verbrennungskraftmaschine (10) erzeugt wird,
wobei die Steuervorrichtung (50) umfasst:
einen Tumble-Strömungs-Steuerungsteil (50), der dafür programmiert ist, einen vorgegebenen Stellantrieb (34) so zu steuern, dass sich eine Strömungsgeschwindigkeit der Tumble-Strömung ändert;
einen Verbrennungs-Steuerungsteil (50), der dafür programmiert ist, zur Aktivierung des Abgasreinigungskatalysators (32) die Einspritzdüse (40) so zu steuern, dass diese eine erste Kraftstoffeinspritzung zu einer Zeit durchführt, die gegenüber einem oberen Totpunkt einer Verdichtung verfrüht ist, die Zündvorrichtung so zu steuern, dass diese den Entladungsfunken in einer vorgegebenen Periode erzeugt, die in einem Arbeitshub liegt, und die Einspritzdüse (40) so zu steuern, dass diese eine zweite Kraftstoffeinspritzung zu einer Zeit durchführt, die gegenüber dem oberen Totpunkt der Verdichtung verzögert ist, wobei die zweite Einspritzung so durchgeführt wird, dass die Einspritzperiode zumindest einen Teil der vorgegebenen Periode überschneidet und eine Zeit, zu der die Einspritzperiode endet, gegenüber einer Zeit, zu der die vorgegebenen Periode endet, verfrüht ist; und
einen Parameterberechnungsabschnitt (50), der dafür programmiert ist, auf Basis von Ausgangswerten des Zylinderinnendrucksensors (58) einen ersten Indexwert, der eine Geschwindigkeit einer Anfangsverbrennung darstellt, die mit einer Entzündung durch die vom Verbrennungs-Steuerungsteil (50) gesteuerte Zündvorrichtung einhergeht, und einen zweiten Indexwert, der eine Geschwindigkeit einer Hauptverbrennung darstellt, die mit der Entzündung einhergeht, zu berechnen, und
wobei der Tumble-Strömungs-Steuerungsteil (50) dafür programmiert ist, eine Steuerung zur Verkleinerung eines Tumble-Verhältnisses und/oder eine Steuerung zur Vergrößerung eines Tumble-Verhältnisses auszuführen, wobei die Steuerung zur Verkleinerung eines Tumble-Verhältnisses ein tatsächliches Tumble-Verhältnis durch Verringern der Strömungsgeschwindigkeit der Tumble-Strömung verkleinert, wenn der erste Indexwert anzeigt, dass die Geschwindigkeit der Anfangsverbrennung niedriger ist als ein erster Schwellenwert, und der zweite Indexwert anzeigt, dass die Geschwindigkeit der Hauptverbrennung mindestens so hoch ist wie ein zweiter Schwellenwert, und die Steuerung zur Vergrößerung eines Tumble-Verhältnisses das tatsächliche Tumble-Verhältnis durch Erhöhen der Strömungsgeschwindigkeit der Tumble-Strömung vergrößert, wenn der erste Indexwert anzeigt, dass die Geschwindigkeit der Anfangsverbrennung niedriger ist als der erste Schwellenwert, und der zweite Indexwert anzeigt, dass die Geschwindigkeit der Hauptverbrennung niedriger ist als der zweite Schwellenwert.

Description

Technischer Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Technik
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Steuervorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine und genauer eine Steuervorrichtung zum Steuern einer Verbrennungskraftmaschine, die eine Einspritzdüse und eine Zündkerze, die in einem oberen Teil einer Brennkammer angeordnet sind, und einen Katalysator (einen Abgasreinigungskatalysator) zum Reinigen von Abgas aus der Brennkammer aufweist.
Technischer Hintergrund
Für eine Verbrennungskraftmaschine, die eine Einspritzdüse und eine Zündkerze in einem oberen Teil einer Brennkammer aufweist, wurden Steuerungstechniken vorgeschlagen, um eine Aktivierung eines Abgasreinigungskatalysators im Verlauf der Aufwärmung einer Verbrennungskraftmaschine zu fördern. Zum Beispiel offenbart JP 2006 - 52 687 A eine Steuervorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine mit einer Einspritzdüse, die in einem oberen Teil einer Brennkammer angeordnet ist und Kraftstoff direkt in einen Zylinder einspritzt, einer Zündkerze zum Entzünden einer Luft-Kraftstoff-Mischung in der Brennkammer, die an einer Stelle vorgesehen ist, wo ein Teil eines Kraftstoffsprühnebels aus der Einspritzdüse den oberen Teil der Brennkammer direkt erreicht, und einem Abgasreinigungskatalysator, der in einem Abgaskanal vorgesehen ist. Die Steuervorrichtung führt zum Zwecke der Förderung der Aktivierung des Abgasreinigungskatalysators eine Einspritzung durch die Einspritzdüse und eine Zündung durch die Zündkerze in einem Arbeitshub durch.
In der oben beschriebenen Steuervorrichtung werden die Einspritzung und die Zündung im Arbeitshub auf solche Weise durchgeführt, dass sie zu einer Einspritzung und einer Zündung hinzukommen, die in einem Ansaughub oder einem Verdichtungshub durchgeführt werden. Genauer wird die erstmalige Einspritzung im Ansaughub oder im Verdichtungshub durchgeführt, und danach wird die erstmalige Zündung durchgeführt. Anschließend wird im mittleren Stadium bis letzten Stadium des Arbeitshubs die zweitmalige Einspritzung mit dem Ziel der Aktivierung des Abgasreinigungskatalysators durchgeführt, und danach wird die zweitmalige Zündung durchgeführt. Die Menge der zweitmaligen Kraftstoffeinspritzung ist im Vergleich zu der Menge der erstmaligen Kraftstoffeinspritzung kleiner, und die zweitmalige Zündung wird durchgeführt, bevor ein Kraftstoffsprühnebel aus der zweitmaligen Einspritzung die Wandfläche der Brennkammer erreicht. Gemäß der Steuervorrichtung wird wegen der oben beschriebenen Lagebeziehung der Einspritzdüse und der Zündkerze und der Durchführung der zweitmaligen Einspritzung zur oben beschriebenen Zeit der größte Teil des Kraftstoffs aus der zweitmaligen Einspritzung verbrannt und die Abgastemperatur kann erhöht werden.
Ferner offenbart JP 2015 - 52 290 A eine Steuervorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine, in der während eines Magerbetriebs eine walzenförmige bzw. Tumble-Strömung in einem Zylinder erzeugt wird. Gemäß dieser Steuervorrichtung wird durch Steuern eines Tumble-Verhältnisses (das heißt eines Verhältnisses einer Strömungsgeschwindigkeit der Tumble-Strömung dividiert durch eine Maschinendrehzahl) die Form der Tumble-Strömung zwischen einer normalen Tumble-Form und einer ω-Tumble-Form gewechselt. Die hier genannte Tumble-Strömung mit der normalen Tumble-Form bezeichnet eine Tumble-Strömung in der Form, in der die Richtung, in der ein Gas in einem Zylinder um die nahe der Mitte des oberen Teils der Brennkammer angeordnete Zündkerze herumströmt, auch in der letzten Hälfte des Verdichtungshubs eine Richtung von einer Ansaugventilseite zu einer Abgasventilseite bleibt. Ferner bezeichnet die Tumble-Strömung in der ω-Tumble-Form (auch einfach als „ω-Tumble-Strömung“ bezeichnet) eine Tumble-Strömung in einer Form, in der die Richtung, in der das Gas im Zylinder um die Zündkerze herum strömt, in der letzten Hälfte des Verdichtungshubs umgekehrt zur Richtung von der Ansaugventilseite zur Abgasventilseite in die Richtung von der Abgasventilseite zur Ansaugventilseite geht. Genauer wird gemäß der Steuervorrichtung dann, wenn die ω-Tumble-Strömung gebraucht wird, ein tatsächliches Tumble-Verhältnis so gesteuert, dass das Tumble-Verhältnis innerhalb eines Tumble-Verhältnisbereichs, der für die Erzeugung der ω-Tumble-Strömung geeignet ist, erhalten wird. Das tatsächliche Tumble-Verhältnis wird unter Verwendung eines Stellantriebs, beispielsweise eines Tumble-Steuerventils, gesteuert.
Zusätzlich zu JP 2006 - 52 687 A und JP 2015 - 52 290 A sind JP 2009 - 24 627 A und JP 2014 - 145 306 A Patentdokumente, die für die vorliegende Offenbarung relevant sein können.
Aus der DE 11 2015 000 119 T5 ist eine Verbrennungssteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor bekannt, die eine Zündkerze zur Durchführung einer Funkenzündung eines Luftkraftstoffgemischs in der Brennkammer, eine Mehrzahl von Wicklungspaaren zum Erzeugen einer Funkenentladung in der Zündkerze, sowie ein Kraftstoffeinspritzventil, das zum Einspritzen von zerstäubtem Kraftstoff in der Lage ist, enthält. Zerstäubter Kraftstoff wird in den Einlasskanal eingespritzt, und es wird ein homogenes mageres Luftkraftstoffgemisch in der Brennkammer erzeugt. Das Luftkraftstoffverhältnis des Luftkraftstoffgemischs in der Brennkammer wird auf ein Luftkraftstoffverhältnis geregelt, das magerer als ein vorbestimmtes mageres Luftkraftstoffverhältnis ist, welches magerer als das stöchiometrische Luftkraftstoffverhältnis ist, und eine Funkenentladungsstartsteuerzeit und eine Funkenentladungszeitdauer werden mittels der Mehrzahl von Wicklungspaaren gesteuert. Die Funkenentladungsstartsteuerzeit wird auf eine Steuerzeit gesetzt, die von der Funkenentladungsstartsteuerzeit zum Zünden eines geschichteten mageren Gemischs vorverlagert ist, das so ausgebildet ist, dass das Luftkraftstoffverhältnis in der Nähe der Zündkerze relativ klein ist.
Ein Verfahren zum Betrieb einer fremdgezündeten 4-Takt Brennkraftmaschine mit Gas als Treibstoff ist aus der DE 10 2013 219 982 A1 bekannt, wobei eine Position eines Kolbens im Brennraum basierend auf der Stellung einer Kurbelwelle (KW) definiert ist und ausgehend vom oberen Zündungstotpunkt mit -360°KW und +360°KW zum oberen Ladungswechseltotpunkt angegeben wird, wobei ein Direkteinspritzen des Gases in den Brennraum über eine Einspritzdüse erfolgt, und eine erste Eindüsung zwischen -360°KW und -180°KW, vorzugsweise zwischen -360°KW und -280°KW, beginnt.
Ein weiteres Verfahren zum Starten eines Verbrennungsmotors mit einer Kraftstoffdirekteinspritzung, welches das Anpassen einer Anzahl von Direkteinspritzungen pro Verbrennungszyklus beruhend auf einer Zylinderereignisanzahl seit einem ersten Zylinderereignis umfasst, ist aus der DE 10 2008 009 260 A1 bekannt.
Weiter Stand der Technik findet sich in der US 2016 / 0 290 307 A1 sowie der AT 501 185 B1 .
Kurzfassung der Erfindung
Der Erfinder dieser Anmeldung zu einer Steuerung zur Aktivierung eines Abgasreinigungskatalysators in einer Verbrennungskraftmaschine geforscht, die eine Gestaltung aufweist, die sich von der Gestaltung in JP 2006 - 52 687 A unterscheidet. Die Gestaltung der Maschine, die sich aus dieser Forschung ergeben hat, gleicht der Gestaltung der Maschine aus der Veröffentlichung in dem Merkmal, dass die Einspritzdüse und die Zündkerze beide im oberen Teil der Brennkammer vorgesehen sind, in dem Merkmal, dass die Einspritzdüse auf der Ansaugventilseite der Zündkerze angeordnet ist, und in dem Merkmal, dass die Einspritzdüse einen Kraftstoffsprühnebel aufweist, der zur Zündkerze hingeht. Jedoch unterscheidet sich die Gestaltung der Maschine, die sich aus der Forschung ergeben hat, von der Gestaltung der Maschine aus der Veröffentlichung in einem Merkmal, dass ein oder mehrere Einspritzlöcher so ausgerichtet sind, dass die Konturoberfläche eines Kraftstoffsprühnebels, der von dem einem oder den mehreren Einspritzlöchern zur Zündkerze geht, unterhalb des Elektrodenabschnitts der Zündkerze entlanggeht. Ferner unterscheidet sich die Gestaltung der Maschine, die sich aus der Forschung ergeben hat, von der Gestaltung der Maschine aus der Veröffentlichung auch in einem Merkmal, dass eine Tumble-Strömung durch zur Brennkammer gelieferte Ansaugluft erzeugt wird.
Die Tumble-Strömung, die in der Brennkammer erzeugt wird, strömt so in die Brennkammer, dass sie im oberen Teil der Brennkammer von einer Ansaugventilseite zu einer Abgasventilseite geht, und die Steuerung, die sich aus der Forschung ergeben hat, basiert auf einer derartigen Tumble-Strömung. Im Einzelnen wird gemäß der Steuerung, die sich aus der Forschung ergeben hat, die Einspritzdüse so gesteuert, dass eine erste Kraftstoffeinspritzung zu einer Zeit durchgeführt wird, die gegenüber dem oberen Totpunkt der Verdichtung verfrüht ist, und eine Startzeit einer Zündung durch die Zündkerze (das heißt eine Startzeit einer Entladung am oben beschriebenen Elektrodenabschnitt) vom oberen Totpunkts der Verdichtung aus auf der Verzögerungsseite (das heißt während des Arbeitshubs) eingestellt wird. Zusätzlich zum oben Gesagten wird gemäß der Steuerung, die sich aus der Forschung ergeben hat, eine zweite Kraftstoffeinspritzung auf solche Weise durchgeführt, dass die Einspritzperiode während einer Periode einer Entladung am Elektrodenabschnitt (einer Zündperiode) endet. Der Kraftstoff, der in einem Hochdruckzustand aus der Einspritzdüse eingespritzt wird, nimmt Luft um den Kraftstoff herum weg und bildet daher einen Niederdruckabschnitt (durch Mitreißen). Wenn die zweite Kraftstoffeinspritzung auf solche Weise durchgeführt wird, dass die Einspritzperiode während der Entladungsperiode endet, wird eine Anfangsflamme, die als Folge der Entzündung eines Kraftstoffsprühnebels aus der ersten Kraftstoffeinspritzung im Arbeitshub erzeugt wird, zum Niederdruckabschnitt gezogen, der aufgrund der zweiten Kraftstoffeinspritzung, die zur Zündkerze geht, um den Kraftstoffsprühnebel herum ausgebildet wird.
Wenn die zweitmalige Einspritzung im mittleren Stadium bis letzten Stadium des Arbeitshubs und die folgende zweitmalige Einspritzung wie in JP 2006 - 52 687 A in der Brennkammer durchgeführt werden, in der eine Tumble-Strömung erzeugt wird, kann sich die Form des Kraftstoffsprühnebels aus der zweitmaligen Einspritzung aufgrund der Einflüsse der Tumble-Strömung und des Drucks im Inneren des Zylinders in einer Periode bis zum Beginn der zweitmaligen Einspritzung ohne Weiteres ändern. Solange die Position der Einspritzdüse nicht unter Berücksichtigung des Glimmens der Zündkerze bestimmt wird, oder solange keine optimale Einspritzzeit der Einspritzdüse ausgewählt wird, wird infolgedessen die Konzentration einer Luft-Kraftstoff-Mischung um die Zündkerze herum möglicherweise nicht stabil sein und die Verbrennungsschwankung kann zunehmen. Was dies betrifft, so kommt in einem Fall, wo die zweite Kraftstoffeinspritzung auf solche Weise durchgeführt wird, dass die Einspritzperiode während der Zündperiode endet, die Anfangsflamme, die zum oben beschriebenen Niederdruckabschnitt gezogen wird, mit dem Kraftstoffsprühnebel aus der zweiten Kraftstoffeinspritzung in Kontakt und wächst durch Mitreißen des Kraftstoffsprühnebels. Dadurch wird die Verbrennungsgeschwindigkeit der Luft-Kraftstoff-Mischung erhöht, wodurch die Verbrennung stabilisiert wird und die Verbrennungsschwankung verringert wird.
Ferner wurde als Ergebnis der intensiven Forschung des Erfinders dieser Anmeldung gefunden, dass durch die Nutzung der genannten ω-Tumble-Strömung während der Ausführung der Steuerung, die sich aus der Forschung ergeben hat, die Zeitspanne ab der Erzeugung der Anfangsflamme bis dann, wenn die Anfangsflamme den Kraftstoffsprühnebel aus der zweiten Kraftstoffeinspritzung erreicht, verkürzt werden kann und die Verbrennungsstabilität während der Ausführung der Steuerung, die sich aus der Forschung ergeben hat, effektiver verbessert werden kann. Jedoch ist der genannte Tumble-Verhältnisbereich für die Erzeugung einer ω-Tumble-Strömung schmal, und das Tumble-Verhältnis kann aufgrund eines Faktors wie eines Herstellungsfehlers oder einer altersbedingten Verschlechterung der Verbrennungskraftmaschine variieren. Um die Verbrennungsstabilität während der Ausführung der Steuerung, die sich aus der Forschung ergeben hat, zu verbessern, ist daher danach zu streben, eine ω-Tumble-Strömung auf stabile Weise nutzbar zu machen.
Die vorliegende Offenbarung wurde angesichts des oben beschriebenen Problems gemacht, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die stabile Nutzung einer ω-Tumble-Strömung während der Durchführung einer Steuerung zur Aktivierung eines Abgasreinigungskatalysators in einer Verbrennungskraftmaschine zu ermöglichen, die so gestaltet ist, dass ein oder mehrere Einspritzlöcher einer Einspritzdüse so ausgerichtet sind, dass die Konturoberfläche eines Kraftstoffsprühnebels, der aus dem einen oder den mehreren Einspritzlöchern in Richtung auf eine Zündkerze eingespritzt wird, unterhalb eines Elektrodenabschnitts der Zündkerze entlanggeht. Diese Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs; vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Eine Steuervorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß der vorliegenden Offenbarung ist dafür ausgelegt, eine Verbrennungskraftmaschine zu steuern, die aufweist: eine Zündvorrichtung, die nahe einer Mitte eines oberen Teils einer Brennkammer angeordnet ist und die eine Zündkerze aufweist zum Entzünden einer Luft-Kraftstoff-Mischung in einem Zylinder unter Verwendung eines Entladungsfunkens; eine Einspritzdüse, die näher an einem Ansaugventil angeordnet ist als die Zündkerze in der Nähe der Mitte des oberen Teils der Brennkammer, und die ein oder mehrere Einspritzlöcher aufweist, die so vorgesehen sind, dass eine Konturoberfläche eines Kraftstoffsprühnebels, der aus dem einen oder den mehreren Einspritzlöchern in Richtung auf die Zündkerze eingespritzt wird, unterhalb eines Elektrodenabschnitts der Zündkerze entlanggeht; einen Zylinderinnendrucksensor, der dafür ausgelegt ist, einen Zylinderinnendruck zu erfassen; und einen Abgasreinigungskatalysator, der dafür ausgelegt ist, ein Abgas aus der Brennkammer zu reinigen. Eine Tumble-Strömung, die so strömt, dass sie im oberen Teil der Brennkammer von einer Seite, wo sich ein Ansaugventil befindet, zu einer Seite geht, wo sich ein Abgasventil befindet, wird in der Brennkammer der Verbrennungskraftmaschine erzeugt. Die Steuervorrichtung weist auf: einen Tumble-Strömungs-Steuerungsteil, der dafür programmiert ist, einen vorgegebenen Stellantrieb so zu steuern, dass sich eine Strömungsgeschwindigkeit der Tumble-Strömung ändert; einen Verbrennungs-Steuerungsteil, der dafür programmiert ist, zur Aktivierung des Abgasreinigungskatalysators die Einspritzdüse so zu steuern, dass diese eine erste Kraftstoffeinspritzung zu einer Zeit durchführt, die gegenüber einem oberen Totpunkt der Verdichtung verfrüht ist, die Zündvorrichtung so zu steuern, dass diese den Entladungsfunken in einer vorgegebenen Periode erzeugt, die in einem Arbeitshub liegt, und die Einspritzdüse so zu steuern, dass diese die zweite Kraftstoffeinspritzung zu einer Zeit durchführt, die gegenüber dem oberen Totpunkt der Verdichtung verspätet ist, wobei die zweite Kraftstoffeinspritzung so durchgeführt wird, dass sich eine Einspritzperiode mit zumindest einem Teil der vorgegebenen Periode überschneidet, und eine Zeit, zu der die Einspritzperiode endet, gegenüber einer Zeit, zu der die vorgegebene Periode endet, verfrüht ist; und einen Parameterberechnungsteil, der dafür programmiert ist, auf Basis von Ausgangswerten des Zylinderinnendrucksensors einen ersten Indexwert, der eine Geschwindigkeit einer mit einer Entzündung durch die Zündvorrichtung einhergehenden Anfangsverbrennung, die vom Verbrennungssteuerungsteil gesteuert wird, darstellt, und einen zweiten Indexwert, der eine Geschwindigkeit einer mit der Zündung einhergehenden Hauptverbrennung darstellt, zu berechnen. Der Tumble-Strömungs-Steuerungsteil ist dafür programmiert, eine Steuerung zur Verkleinerung eines Tumble-Verhältnisses und/oder eine Steuerung zur Vergrößerung eines Tumble-Verhältnisses auszuführen, wobei die Steuerung zur Verkleinerung eines Tumble-Verhältnisses ein tatsächliches Tumble-Verhältnis durch Verringern der Strömungsgeschwindigkeit der Tumble-Strömung verkleinert, wenn der erste Indexwert anzeigt, dass die Geschwindigkeit der Anfangsverbrennung niedriger ist als ein erster Schwellenwert, und der zweite Indexwert anzeigt, dass die Geschwindigkeit der Hauptverbrennung mindestens so hoch ist wie ein zweiter Schwellenwert, wobei die Steuerung zur Vergrößerung eines Tumble-Verhältnisses das tatsächliche Tumble-Verhältnis durch Erhöhen der Strömungsgeschwindigkeit der Tumble-Strömung vergrößert, wenn der erste Indexwert anzeigt, dass die Geschwindigkeit der Anfangsverbrennung niedriger ist als der erste Schwellenwert, und der zweite Indexwert anzeigt, dass die Geschwindigkeit der Hauptverbrennung niedriger ist als der zweite Schwellenwert.
Der erste Indexwert kann eine Kurbelwinkelperiode von einer Startzeit der vorgegebenen Periode bis zu einem Verbrennungspunkt einer festgelegten Fraktoin sein, bei dem es sich um einen Kurbelwinkel handelt, bei dem eine Massenfraktion verbrannten Kraftstoffs auf Basis eines Ausgangswerts des Zylinderinnendrucksensors eine festgelegte Fraktion erreicht, die weniger als 50 % beträgt.
Der Verbrennungspunkt der festgelegten Fraktion kann ein 10%-Verbrennungspunkt sein, bei dem es sich um einen Kurbelwinkel handelt, bei dem die Massenfraktion von verbranntem Kraftstoff auf Basis eines Ausgangswerts des Zylinderinnendrucksensors 10 % erreicht.
Der zweite Indexwert kann eine Kurbelwinkelperiode von einem 10%-Verbrennungspunkt bis zu einem 50%-Verbrennungspunkt sein, wobei der 10%-Verbrennungspunkt ein Kurbelwinkel ist, bei dem eine Massenfraktion an verbranntem Kraftstoff auf Basis eines Ausgangswerts des Zylinderinnendrucksensors 10 % erreicht, und der 50%-Verbrennungspunkt ein Kurbelwinkel ist, bei dem die Massenfraktion von verbranntem Kraftstoff auf Basis eines Ausgangswerts des Zylinderinnendrucksensors 50 % erreicht.
Gemäß der Steuervorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine der vorliegenden Offenbarung wird bzw. werden die Steuerung zur Verkleinerung eines Tumble-Verhältnisses und/oder die Steuerung zur Vergrößerung eines Tumble-Verhältnisses durchgeführt, wenn eine Steuerung zur Aktivierung des Abgasreinigungskatalysators durchgeführt wird. Die Steuerung zur Verkleinerung eines Tumble-Verhältnisses verkleinert das Tumble-Verhältnis durch Verringern der Strömungsgeschwindigkeit der Tumble-Strömung, wenn der erste Indexwert anzeigt, dass die Geschwindigkeit der Anfangsverbrennung niedriger ist als der erste Schwellenwert, und der zweite Schwellenwert anzeigt, dass die Geschwindigkeit der Hauptverbrennung mindestens so hoch ist wie der zweite Schwellenwert. Die Steuerung zur Vergrößerung eines Tumble-Verhältnisses vergrößert das Tumble-Verhältnis durch Erhöhen der Strömungsgeschwindigkeit der Tumble-Strömung, wenn der erste Indexwert anzeigt, dass die Geschwindigkeit der Anfangsverbrennung niedriger ist als der erste Schwellenwert, und der zweite Schwellenwert anzeigt, dass die Geschwindigkeit der Hauptverbrennung niedriger ist als der zweite Schwellenwert. Dadurch kann die ω-Tumble-Strömung stabil genutzt werden.
Figurenliste

1 ist eine Skizze, die eine Gestaltung eines Systems gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
2 ist ein Graph, der eine Zündzeit (spark timing, SA) und eine Wellenform einer Massenfraktion von verbranntem Kraftstoff darstellt;
3 ist eine Skizze, die ein Beispiel für Einspritzperioden einer Einspritzdüse und eine Zündperiode (eine Periode einer Entladung an einem Elektrodenabschnitt) für eine Zündkerze unter einer Katalysatoraufwärmsteuerung zeigt;
4A bis 4C sind Ansichten zur Veranschaulichung einer Anziehungswirkung auf eine Anfangsflamme aus einer Arbeitshub-Einspritzung;
5 ist eine Skizze, die eine Beziehung zwischen einem Intervall ab dem Beginn der Zündperiode bis zum Ende der Arbeitshub-Einspritzung (dem Intervall zwischen dem Zündungsstart und dem Einspritzungsende) und einer Verbrennungsschwankungsrate darstelllt;
6 ist eine Skizze, die ein Beispiel für ein Kennfeld adaptierter Basiswerte darstellt;
7 ist ein Graph, der Übergänge der Zündzeit der Zündkerze (genauer der Startzeit der Zündperiode) und einer Maschinenkühlwassertemperatur während eines Kaltstarts einer Verbrennungskraftmaschine darstellt;
8A und 8B sind Ansichten einer Tumble-Strömung in einer Brennkammer, von oben gesehen;
9 ist eine Skizze, die einen Einfluss eines Unterschieds einer Tumble-Strömungsform auf die Anziehungswirkung, die sich auf die Anfangsflamme aus der Arbeitshub-Einspritzung auswirkt, veranschaulicht;
10 ist ein Graph, der ein Verfahren zum Anpassen eines tatsächlichen Tumble-Verhältnisses durch Anpassen einer Öffnungszeit IVO eines Ansaugventils veranschaulicht;
11 ist ein Ablaufschema, das ein Beispiel für eine Verarbeitung zeigt, die von einer ECU gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ausgeführt wird;
12 ist ein Ablaufschema, das ein Beispiel für eine Verarbeitung zeigt, die von einer ECU gemäß einer Modifikation der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ausgeführt wird;
13 ist ein Ablaufschema, das ein Beispiel für eine Verarbeitung zeigt, die von einer ECU gemäß einer anderen Modifikation der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ausgeführt wird;
14 ist ein Ablaufschema, das ein Beispiel für eine Verarbeitung zeigt, die von der ECU gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ausgeführt wird; und
15 ist ein Ablaufschema, das ein Beispiel für eine Verarbeitung zeigt, die von der ECU gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ausgeführt wird.

Ausführliche Beschreibung
Erste Ausführungsform
Unter Bezugnahme auf 1 bis 11 wird zunächst eine erste Ausführungsform gemäß der vorliegenden Offenbarung beschrieben.
[Erläuterung einer Systemgestaltung]
1 ist eine Skizze, die eine Gestaltung eines Systems gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. Wie in 1 dargestellt ist, beinhaltet das System gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Verbrennungskraftmaschine 10, die in einem Fahrzeug installiert ist. Die Verbrennungskraftmaschine 10 ist eine Maschine mit vier Takten pro Zyklus und weist eine Mehrzahl von Zylindern auf. Jedoch ist in 1 davon nur ein Zylinder 12 dargestellt. Die Verbrennungskraftmaschine 10 weist einen Zylinderblock 14, in dem der Zylinder 12 ausgebildet ist, und einen auf dem Zylinderblock 14 angeordneten Zylinderkopf 16 auf. Im Zylinder 12 ist ein Kolben 18 angeordnet, der sich in einer axialen Richtung des Zylinders 12 hin- und herbewegt. In einem Beispiel der vorliegenden Ausführungsform ist die axiale Richtung eine vertikale Richtung. Eine Brennkammer 20 der Verbrennungskraftmaschine 10 wird zumindest von einer Wandfläche des Zylinderblocks 14, einer Unterseite des Zylinderkopfs 16 und einer Oberseite des Kolbens 18 definiert.
Im Zylinderkopf 16 sind zum Beispiel zwei Ansaugungdurchlässe 22 und zwei Abgasdurchlässe 24, die mit der Brennkammer 20 kommunizieren, ausgebildet. Ein Ansaugventil 26 ist an einem Öffnungsabschnitt des mit der Brennkammer 20 kommunizierenden Ansaugungsdurchlasses 22 vorgesehen. Ein Abgasventil 28 ist an einem Öffnungsabschnitt des mit der Brennkammer 20 kommunizierenden Abgasdurchlasses 24 vorgesehen. Ein Abgaskanal 30 der Verbrennungskraftmaschine 10 beinhaltet einen Kanal im Abgasdurchlass 24. An einer Stelle des Abgaskanals 30 auf der Seite stromabwärts vom Abgasdurchlass 24, ist ein Abgasreinigungskatalysator 32 angeordnet. Als Beispiel für den Abgasreinigungskatalysator 32 wird ein Dreiwegekatalysator installiert, um Stickoxide (NOx), Kohlenwasserstoffe (HC) und Kohlenmonoxid (CO) aus dem Abgas herauszureinigen, wenn die Atmosphäre des Katalysators in dessen aktiviertem Zustand nahezu stöchiometrisch ist.
Eine variable Ansaugventileinrichtung 34 ist dafür ausgelegt, das Ventilöffnungsverhalten des Ansaugventils 26 zu ändern. Genauer weist die variable Ansaugventileinrichtung 34 beispielsweise eine Vorrichtung für eine variable Ventilsteuerung (WT) auf, die Öffnungs- und Schließungszeiten innerhalb eines vorgegebenen Bereichs kontinuierlich ändert, während eine Ventilöffnungsperiode (ein Betätigungswinkel) des Ansaugventils 26 fest ist. Zum Beispiel ändert die WT-Vorrichtung, die in der vorliegenden Ausführungsform verwendet wird, die Öffnungs- und Schließungszeiten der Ansaugventile 26 einer Mehrzahl von Zylindern (in der vorliegenden Ausführungsform beispielsweise aller Zylinder), die sich eine (nicht dargestellte) Ansaugnockenwelle teilen, gleichzeitig.
Im Zylinderkopf 16 ist eine Zündkerze 36 an einer Stelle vorgesehen, die etwas näher am Abgasventil 28 liegt als die Mitte eines oberen Teils der Brennkammer 20. Ein vorderes Ende der Zündkerze 36 beinhaltet einen Elektrodenabschnitt 38 mit einer Mittelelektrode und einer Massenelektrode. Ferner ist an einer Stelle, die in der Nähe der Mitte des oberen Teils der Brennkammer 20 liegt und die näher am Ansaugventil 26 liegt als eine Stelle, wo die Zündkerze 36 vorgesehen ist, eine Einspritzdüse 40 auf solche Weise vorgesehen, dass deren vorderes Ende in die Brennkammer 20 hineinragt. Die Einspritzdüse 40 ist mit einem (nicht dargestellten) Brennstoffversorgungssystem verbunden, das einen Brennstofftank, ein Speiserohr und eine Versorgungspumpe aufweist. Am vorderen Ende der Einspritzdüse 40 ist eine Mehrzahl von Einspritzlöchern (nicht dargestellt) radial ausgebildet, und wenn ein Ventil der Einspritzdüse 40 geöffnet wird, wird Kraftstoff in einem Hochdruckzustand aus diesen Einspritzlöchern eingespritzt. In der Einspritzdüse 40 werden die Ausrichtungen der Einspritzlöcher vorab so eingestellt, dass die Konturoberfläche (im Folgenden als „Sprühnebelkonturoberfläche“ bezeichnet) eines (aus einem oder mehreren Einspritzlöchern eingespritzten) Kraftstoffsprühnebels, der von den Kraftstoffsprühnebeln, die aus den Einspritzlöchern radial eingespritzt wreden, am nächsten an der Zündkerze 36 ist, unterhalb des Elektrodenabschnitts 38 der Zündkerze 36 entlanggeht. Die in 1 gezeichnete Konturlinie stellt die Konturoberfläche desjenigen Kraftstoffsprühnebels dar, der von den von der Einspritzdüse 40 eingespritzten Kraftstoffsprühnebeln am nächsten an der Zündkerze 36 liegt.
Ein Tumble-Steuerventil (tumble control valve, TCV) 42 der elektronisch gesteuerten Art ist am Ansaugdurchlass 22 von jedem der Zylinder vorgesehen. Das TCV 42 erzeugt eine Tumble-Strömung (einen vertikalen Wirbelstrom) im Zylinder durch Erzeugen eines gelenkten Stroms von Ansaugluft im Ansaugdurchlass 22. Durch Ändern eines Öffnungsgrads des TCV 42 kann ein Tumble-Verhältnis der Tumble-Strömung (das heißt ein Verhältnis von Winkelgeschwindigkeit der Tumble-Strömung geteilt durch Motordrehzahl) gesteuert werden. Genauer ist in der Verbrennungskraftmaschine 10, die in 1 dargestellt ist, eine Erzeugung der Tumble-Strömung auf die folgende Weise eine Vorbedingung, und eine Steuerung einer Form der Tumble-Strömung wird weiter unten beschrieben. Das heißt, die Tumble-Strömung strömt in der Brennkammer 20 so, dass sie im oberen Teil in der Brennkammer 20 von der Seite, wo das Ansaugventil 26 liegt, zu der Seite geht, wo das Abgasventil 28 liegt. In der vorliegenden Beschreibung wird die Tumble-Strömung mit einer derartigen Form auch als „positive Tumble-Strömung“ bezeichnet. Die Erzeugung der positiven Tumble-Strömung kann durch Entwerfen der Form des Ansaugdurchlasses 22 auf Basis von vorhandenem Wissen anstelle der Verwendung des TCV 42 verwirklicht werden.
Wie in 1 dargestellt ist, beinhaltet das System gemäß der vorliegenden Ausführungsform ferner eine elektronische Steuereinheit (ECU) 50. Die ECU 50 beinhaltet zumindest einen RAM (Direktzugriffsspeicher), einen ROM (Nur-Lesespeicher) und eine CPU (zentrale Verarbeitungseinheit). Die ECU 50 empfängt und verarbeitet Signale von verschiedenen Sensoren, die in dem Fahrzeug installiert sind. Die verschiedenen Sensoren beinhalten zumindest einen Kurbelwinkelsensor 52, der einen Drehwinkel einer mit dem Kolben 18 verbundenen Kurbelwelle erfasst, einen Beschleunigerpositionssensor 54, der erfasst, wie weit ein Gaspedal von einem Fahrer des Fahrzeugs niedergetreten wird, einen Temperatursensor 56, der eine Kühlwassertemperatur der Verbrennungskraftmaschine 10 (im Folgenden auch als „Maschinenkühlwassertemperatur“ bezeichnet) erfasst, und einen Zylinderinnendrucksensor 58, der einen Zylinderinnendruck erfasst. Die ECU 50 verarbeitet die empfangenen Signale der jeweiligen Sensoren und betätigt verschiedene Stellantriebe gemäß vorgegebenen Steuerprogrammen. Die Stellantriebe, die von der ECU 50 betätigt werden, beinhaltet zumindest die Einspritzdüse 40 und eine Zündvorrichtung (von der keine Komponenten außer der Zündkerze 36 dargestellt sind).
[Berechnung von MFB und von CAX auf Basis von MFB]
2 ist ein Graph, der eine Zündzeit (SA) und eine Wellenform einer Massenfraktion von verbranntem Kraftstoff darstellt. Gemäß dem System der vorliegenden Ausführungsform, das den Zylinderinnendrucksensor 58 und den Kurbelwinkelsensor 52 aufweist, können in jedem Zyklus der Verbrennungskraftmaschine 10 Istdaten eines Zylinderinnendrucks P, der mit einem Kurbelwinkel (CA) synchronisiert ist (genauer kann ein Satz von Zylinderinnendrücken P, die als Werte berechnet werden, die mit den jeweiligen vorgegebenen Kurbelwinkeln assoziiert sind), erhalten werden. Unter Verwendung der erhaltenen Istdaten des Zylinderinnendrucks P und des ersten Gesetzes der Thermodynamik kann eine Wärmeabgabemenge Q in einem Zylinder bei einem beliebigen Kurbelwinkel 0 gemäß Ausdrücken (1) und (2) wie folgt berechnet werden. Ferner kann unter Verwendung der Istdaten der berechneten Wärmemenge Q (eines Satzes der Wärmeabgabemengen Q, die im Zusammenhang mit den jeweiligen vorgegebenen Kurbelwinkeln berechnet werden) der Massenanteil von verbranntem Kraftstoff (im Folgenden als „MFB“ bezeichnet) bei einem beliebigen Kurbelwinkel 0 gemäß Ausdruck (3) wie folgt berechnet werden. Ferner können MFB-Istdaten, die mit dem Kurbelwinkel synchronisiert sind, (kann ein Satz von tatsächlichen MFBs) durch Ausführen einer Verarbeitung zur Berechnung des MFB bei jedem vorgegebenen Kurbelwinkel berechnet werden. Die MFB-Istdaten werden für eine Verbrennungsperiode und vorgegebene Kurbelwinkelperioden vor und nach der Verbrennungsperiode (beispielsweise für eine Kurbelwinkelperiode von einer Schließungszeit IVC des Ansaugventils 26 bis zu einer Öffnungszeit EVO des Auslassventils 28) berechnet. $dQ/d θ= \frac{1}{κ - 1} \times (V \times \frac{dP}{d θ} + P \times κ \times \frac{dV}{d θ})$
$Q = \sum \frac{dQ}{d θ}$
$MFB = \frac{Q (θ) - Q (θ_{min})}{Q (θ_{min}) - Q (θ_{min})} \times 100$
Hierbei stellt im oben beschriebenen Ausdruck (1) V ein Zylinderinnenvolumen dar und κ stellt ein Verhältnis von spezifischer Wärme eines Gases innerhalb des Zylinders dar. Ferner bezeichnet im oben beschriebenen Ausdruck (3) θ_min einen Verbrennungsstartpunkt, und θ_max bezeichnet einen Verbrennungsendpunkt.
Gemäß den MFB-Istdaten, die anhand des oben beschriebenen Verfahrens berechnet werden, kann ein Kurbelwinkel (CAX), bei dem MFB eine beliebige Fraktion von X % erreicht, berechnet werden. Nun werden unter Bezugnahme auf 2 typische Kurbelwinkel CAX beschrieben. Die Verbrennung in einem Zylinder beginnt mit einer Zündverzögerung, nachdem eine Luft-Kraftstoff-Mischung zur Zündzeit (SA) entzündet worden ist. Der Startpunkt der Verbrennung (θ_min im oben beschriebenen Ausdruck (3)), das heißt ein Kurbelwinkel, bei dem MFB größer zu werden beginnt, wird als CA0 bezeichnet. Eine Kurbelwinkelperiode (CA0-CA10) von CA0 bis zu einem Kurbelwinkel CA10, bei dem MFB 10 % erreicht, entspricht im Allgemeinen einer Anfangsverbrennungsperiode, und eine Kurbelwinkelperiode (CA10-CA90) von CA10 bis zu einem Kurbelwinkel CA90, bei dem MFB 90 % erreicht, entspricht im Allgemeinen einer Hauptverbrennungsperiode. Ferner wird ein Kurbelwinkel CA50, bei dem MFB 50 % erreicht, als Verbrennungsschwerpunkt verwendet. Ein Kurbelwinkel CA100, bei dem MFB 100 % erreicht, entspricht einem Verbrennungsendpunkt (θ_max im oben beschriebenen Ausdruck (3)), bei dem die Wärmeabgabemenge Q einen Höchstwert erreicht. Die Verbrennungsperiode ist definiert als Kurbelwinkelperiode von CA0 bis CA100.
[Steuerung während des Startens der Maschine]
In der vorliegenden Ausführungsform wird eine Steuerung zur Förderung einer Aktivierung des Abgasreinigungskatalysators 32 (im Folgenden auch als „Katalysatoraufwärmsteuerung“ bezeichnet) unmittelbar nach einem Kaltstart der Verbrennungskraftmaschine 10 durch die in 1 dargestellte ECU 50 durchgeführt. Eine Katalysatoraufwärmsteuerung, die von der ECU 50 durchgeführt wird, wird nun unter Bezugnahme auf 3 bis 7 beschrieben.
3 ist eine Skizze, die ein Beispiel für Einspritzperioden für die Einspritzdüse 40 und eine Zündperiode (eine Periode einer Entladung am Elektrodenabschnitt 38) für die Zündkerze 36 unter einer Katalysatoraufwärmsteuerung zeigt. Außerdem entspricht die Zündperiode einer „vorgegebenen Periode“ in der vorliegenden Ausführungsform. Wie in 3 dargestellt ist, wird während der Katalysatoraufwärmsteuerung die erstmalige Kraftstoffeinspritzung (die erste Kraftstoffeinspritzung) durch die Einspritzdüse 40 in einem Ansaughub durchgeführt, und die zweitmalige Kraftstoffeinspritzung (die zweite Kraftstoffeinspritzung) wird mit einer im Vergleich zur erstmaligen Kraftstoffeinspritzung kleineren Kraftstoffmenge in einem Arbeitshub nach dem oberen Totpunkt der Verdichtung durchgeführt. In der folgenden Erläuterung wird die erstmalige Kraftstoffeinspritzung (die erste Kraftstoffeinspritzung) auch als „Ansaughub-Einspritzung“ bezeichnet, und die zweitmalige Kraftstoffeinspritzung (die zweite Kraftstoffeinspritzung) wird auch als „Arbeitshub-Einspritzung“ bezeichnet. In der vorliegenden Ausführungsform werden die Mengen der Ansaughub-Einspritzung und der Arbeitshub-Einspritzung beispielsweise so bestimmt, dass ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis gemäß der Summe der Kraftstoffmenge der Ansaughub-Einspritzung und der Kraftstoffmenge der Arbeitshub-Einspritzung dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis gleich wird. Somit wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Luft-Kraftstoff-Mischung, das durch die Ansaughub-Einspritzung erzeugt wird, etwas magerer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Die erste Kraftstoffeinspritzung kann statt der Ansaughub-Einspritzung oder mit der Ansaughub-Einspritzung im Verdichtungshub durchgeführt werden. Ferner kann die erste Kraftstoffeinspritzung in einer Mehrzahl von Portionen durchgeführt werden.
Ferner wird, wie in 3 dargestellt ist, während der Katalysatoraufwärmsteuerung eine Startzeit der Zündperiode für die Zündkerze 36 (eine Entladungsstartzeit) in Bezug auf den oberen Totpunkt der Verdichtung auf der Verzögerungsseite eingestellt. In 3 wird zwar die Arbeitshub-Einspritzung in Bezug auf die Startzeit der Zündperiode auf der Verzögerungsseite gestartet, aber die Arbeitshub-Einspritzung kann in Bezug auf die Startzeit der Zündperiode auch auf der Verfrühungsseite gestartet werden. Genauer muss zum Erreichen einer nachstehend beschriebenen Anziehungswirkung zumindest ein Teil der Einspritzperiode der Arbeitshub-Einspritzung die Zündperiode (die „vorgegebene Periode“ gemäß der vorliegenden Offenbarung) überschneiden, und die Zeit, zu der die Arbeitshub-Einspritzung endet, muss gegenüber der Zeit, zu der die Zündperiode endet, verfrüht sein. Wenn diese Bedingung erfüllt ist, kann die Arbeitshub-Einspritzung (die zweite Kraftstoffeinspritzung) in einer Mehrzahl von Portionen durchgeführt werden.
(Anziehungswirkung durch Arbeitshub-Einspritzung)
4A bis 4C sind Ansichten zur Veranschaulichung der Anziehungswirkung der Arbeitshub-Einspritzung auf die Anfangsflamme. 4A bis 4C stellen zwei unterschiedliche Zustände dar, wo ein Entladungsfunke vom Elektrodenabschnitt 38 während der Zündperiode der Zündkerze 36 erzeugt wird, und wo die Anfangsflamme (der Flammenkern), die als Folge des aus der Ansaughub-Einspritzung eingespritzten Kraftstoffsprühnebels erzeugt wird, mit dem Entladungsfunken in Kontakt kommt. Genauer stellt 4A ein Beispiel dar, in dem die Arbeitshub-Einspritzung nicht durchgeführt wird, und 4B und 4C stellen ein Beispiel dar, in dem die Arbeitshub-Einspritzung durchgeführt wird. Zur Vereinfachung der Beschreibung stellen 4B und 4C von den Kraftstoffsprühnebeln, die durch die Arbeitshub-Einspritzung eingespritzt werden, nur den Kraftstoffsprühnebel dar, der am nächsten an der Zündkerze 36 liegt.
Wie in 4A dargestellt ist, erstrecken sich in dem Beispiel, in dem die Arbeitshub-Einspritzung nicht durchgeführt wird, der Entladungsfunke und die Anfangsflamme, die um den Elektrodenabschnitt 38 herum erzeugt werden, in einer Richtung der Tumble-Strömung. Wenn dagegen eine Arbeitshub-Einspritzung durchgeführt wird, wie in 4B dargestellt, dann wird um den Kraftstoffsprühnebel herum ein Niederdruckabschnitt gebildet. Somit wird die Anfangsflamme, die von dem vom Elektrodenabschnitt 38 im Arbeitshub erzeugten Entladungsfunken erzeugt wird, von dem Kraftstoffsprühnebel, der unterhalb des Elektrodenabschnitts 38 vorbeigeht, angezogen, wie in 4B dargestellt ist. Der durch die Arbeitshub-Einspritzung eingespritzte Kraftstoffsprühnebel erzeugt in der Brennkammer 20 eine Region, wo ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis etwas fetter ist als das stöchiometrische Luft-Krafstoff-Verhältnis und die Turbulenz des Gases innerhalb des Zylinders stark ist. Die Anfangsflamme, die vom Kraftstoffsprühnebel angezogen wird, erreicht die Region, wodurch die Anfangsflamme sofort größer wird und die Verbrennung rasch fortschreitet. Infolgedessen wird die Verbrennungsgeschwindigkeit der Luft-Kraftstoff-Mischung im Vergleich zu dem Beispiel, in dem die Arbeitshub-Einspritzung nicht durchgeführt wird, erhöht, wodurch die Verbrennung stabilisiert wird und die Verbrennungsschwankung zwischen einzelnen Zyklen, die eine nachteilige Wirkung auf die Ansteuerbarkeit der Verbrennungskraftmaschine 10 hat, verringert wird.
(Steuerung eines Intervalls zwischen Zündungsstart und Einspritzungsende)
In der Katalysatoraufwärmsteuerung wird ein Intervall ab dem Start der Zündperiode durch die Zündkerze 36 (das heißt ab der Zündzeit) bis zum Ende der Arbeitshub-Einspritzung durch die ECU 50 gesteuert. 5 ist eine Skizze, die eine Beziehung zwischen dem Intervall ab dem Beginn der Zündperiode bis zum Ende der Arbeitshub-Einspritzung (dem Intervall zwischen dem Zündungsstart und dem Einspritzungsende) und einer Verbrennungsschwankungsrate darstellt. Die Beziehung zwischen der Verbrennungsschwankungsrate und dem Intervall zwischen dem Zündungsstart und dem Einspritzungsende wird als Folge davon erhalten, dass sich die Startzeit der Arbeitshub-Einspritzung ändert, während die Einspritzperiode der Ansaughub-Einspritzung (die der Einspritzmenge entspricht) fest ist und die Startzeit und die Endzeit der Zündperiode fest sind. Wie in 5 dargestellt ist, wird die Verbrennungsschwankungsrate in Bezug auf „das Intervall zwischen dem Zündungsstart und dem Einspritzungsende“ von einer gekrümmten Linie ausgedrückt, die nach unten verläuft. Wie in 5 gezeigt ist, ist ferner die Verbrennungsschwankungsrate bei einem Wert des Intervalls minimiert, der erhalten wird, wenn die Startzeit der Arbeitshub-Einspritzung (der Einspritzungsstart) gegenüber einem Wert, welcher der Startzeit der Zündperiode (dem Zündungsstart) gleich ist (siehe „Zündungsstart = Einspritzungsstart“ in 5) verzögert wird.
Im Folgenden wird ein Wert „des Intervalls zwischen dem Zündungsstart und dem Einspritzungsende“, der erhalten wird, wenn die Verbrennungsschwankungsrate minimiert ist, wie in 5 gezeigt, auch als „adaptierter Basiswert“ bezeichnet. Der ROM der ECU 50 speichert ein Kennfeld des adaptierten Basiswerts, der mit der Maschinenbetriebsbedingung assoziiert ist (hierin im Folgenden auch als „Kennfeld adaptierter Basiswerte“ bezeichnet). Der adaptierte Basiswert wird während der Katalysatoraufwärmsteuerung aus dem Kennfeld ausgelesen.
6 ist eine Skizze, die ein Beispiel für das Kennfeld adaptierter Basiswerte darstellt. Wie in 6 dargestellt ist, wird das Kennfeld adaptierter Basiswerte als zweidimensionales Kennfeld unter Verwendung der Maschinendrehzahl und einer Maschinenlast KL als die beiden Achsen erzeugt. Da das Kennfeld adaptierter Basiswerte für jeden der Maschinenkühlwassertemperaturbereiche erzeugt wird, die an Intervallen einer vorgegebenen Temperatur geteilt sind, gibt es eigentlich eine Mehrzahl derartiger zweidimensionaler Kennfelder. Wie von einem Pfeil in 6 dargestellt ist, wird ferner der adaptive Basiswert so eingestellt, dass er verzögert ist, wenn die Maschinendrehzahl höher ist oder die Maschinenlast KL niedriger ist. Der Grund dafür ist, dass das Wachstum der Anfangsflamme relativ langsamer ist, wenn die Maschinendrehzahl höher ist, und dass das Wachstum der Anfangsflamme wegen einer Verbesserung der im Zylinder herrschenden Umgebung relativ schneller ist, wenn die Maschinenlast KL höher ist.
Bei der Katalysatoraufwärmsteuerung werden konkret die Startzeit der Zündperiode der Zündkerze 36 und die Endzeit der Arbeitshub-Einspritzung bestimmt wie folgt. Zunächst wird die Startzeit der Zündperiode der Zündkerze 36 auf Basis einer Basis-Zündzeit und ihres Verzögerungskorrekturbetrags bestimmt. Dann wird die Endzeit der Arbeitshub-Einspritzung durch Addieren des adaptierten Basiswerts, der aus dem Kennfeld der adaptierten Basiswerte und der Maschinenbetriebsbedingung erhalten wird, zur bestimmten Startzeit der Zündperiode bestimmt. 7 ist ein Graph, der Übergänge der Zündzeit der Zündkerze 36 (genauer der Startzeit der Zündperiode) und der Maschinenkühlwassertemperatur während eines Kaltstarts der Verbrennungskraftmaschine 10 darstellt. Wenn die Verbrennungskraftmaschine 10 zu einem in 7 dargestellten Zeitpunkt t₀ gestartet wird, wird ein Betriebsmodus, in dem die Katalysatoraufwärmsteuerung durchgeführt wird, (im Folgenden auch als „Katalysatoraufwärmmodus“ bezeichnet) ab einem Zeitpunkt t₁ unmittelbar nach dem Zeitpunkt t₀ gestartet, und die Zündzeit wird so eingestellt, dass sie allmählich verzögert wird. Dann wird zu einem Zeitpunkt t₂, zu dem die Maschinenkühlwassertemperatur ein Kriterium (beispielsweise 50°C) erreicht, ein schneller Leerlauf(FI)-Betrieb, der vom Katalysatoraufwärmmodus begleitet wird, beendet, und danach wird die Zündzeit so eingestellt, dass sie allmählich verführt wird.
Die Basis-Zündzeit wird im ROM der ECU 50 als Wert gespeichert, welcher der Maschinenbetriebsbedingung (hauptsächlich einer Ansaugluftmenge und der Maschinendrehzahl) entspricht. Ferner wird der Verzögerungskorrekturbetrag auf Basis eines Kennfelds (im Folgenden auch als „Verzögerungskorrekturbetrag-Kennfeld“ bezeichnet) bestimmt, in dem der Verzögerungskorrekturbetrag mit der Maschinenkühlwassertemperatur assoziiert ist. Das Verzögerungskorrekturbetrag-Kennfeld wird ähnlich wie das Kennfeld adaptierter Basiswerte im ROM der ECU 50 gespeichert, und während der Katalysatoraufwärmsteuerung wird die Startzeit der Zündperiode (die Zündzeit) aus dem Kennfeld ausgelesen.
[Steuerung der Tumble-Strömungsform]
8A und 8B sind Ansichten von oben auf die Tumble-Strömung in der Brennkammer 20, und diese Ansichten zeigen Formen der Tumble-Strömungen, die zu einer Zeit in der Nähe des oberen Totpunkts der Verdichtung an einer Stelle in der Nähe des Elektrodenabschnitts 38 in der axialen Richtung des Zylinders erzeugt werden.
8A entspricht einem Beispiel, wo eine positive Tumble-Strömung erzeugt wird. Dann geht in diesem Beispiel das Gas im Zylinder in der Nähe des Elektrodenabschnitts 38 von der Seite, auf der das Ansaugventil 26 liegt, zu der Seite, wo das Abgasventil 28 liegt. Dagegen ist die Tumble-Strömung in einer Form, die in 8B dargestellt ist, entgegengesetzt zur positiven Tumble-Strömung, und das Gas im Zylinder geht in der Nähe des Elektrodenabschnitts 38 von der Seite, wo das Abgasventil 28 liegt, zu der Seite, wo das Ansaugventil 26 liegt. Blickt man von oben auf die Brennkammer 20, so scheint die Tumble-Strömung eine ω-Form zu haben, wie in 8B dargestellt ist, und daher wird die Form auch als „(ω-Tumble-Form“ bezeichnet, und die Tumble-Strömung in der ω-Tumble-Form wird im Folgenden auch einfach als „ω-Tumble-Strömung“ bezeichnet.
Ein Mechanismus zur Erzeugung der ω-Tumble-Strömung ist beispielsweise ausführlich in JP 2015 - 52 290 A beschrieben, und eine Kurzfassung davon wird hier beschrieben. Das heißt, wie in diesem Dokument offenbart, ist bekannt, dass es einen festgelegten Tumble-Verhältnisbereich gibt, der für die Erzeugung der ω-Tumble-Strömung geeignet ist. Wenn das Tumble-Verhältnis innerhalb des oben beschriebenen Tumble-Verhältnisbereichs liegt, wird somit die ω-Tumble-Strömung erzeugt. Außerdem wird die ω-Tumble-Strömung dadurch erzeugt, dass der folgende Prozess durchlaufen wird, wie im oben beschriebenen Dokument beschrieben. Das heißt, wenn das Tumble-Verhältnis innerhalb des oben beschriebenen Tumble-Verhältnissbereichs liegt, ändert sich eine Tumble-Strömung, die ursprünglich ein einziger starrer Wirbel sein sollte, wie die positive Tumble-Strömung im Zylinder, in Tumble-Strömungen mit zwei Mittelachsen (anders ausgedrückt in eine Tumble-Strömung mit zwei Drallströmungs (lateralen Wirbelströmungs)-Komponenten, deren Drehrichtungen einander entgegengesetzt sind, wenn die Brennkammer 20 von oben gesehen wird), aufgrund einer Biegung einer Tumble-Mittelachse in einem Prozess, in dem das Gas im Zylinder im Verdichtungshub verdichtet wird. Wie in 8B dargestellt ist, wird infolgedessen eine Strömung in der ω-Form in der Nähe des oberen Totpunkts der Verdichtung erzeugt, wenn die Brennkammer 20 von oben betrachtet wird. Ferner bleibt die ω-Tumble-Strömung bis zu den Zeiten der Zündung und der Kraftstoffeinspritzung im Arbeitshub, der in der Katalysatoraufwärmsteuerung gemäß der vorliegenden Ausführungsform verwendet wird, erhalten.
Wenn das Tumble-Verhältnis außerhalb des oben beschriebenen Tumble-Verhältnisbereichs liegt, wird dagegen ein Beugungsgrad der Tumble-Mittelachse geringer als derjenige in dem Beispiel, wo die ω-Tumble-Strömung erzeugt wird, und daher wird in der Zeit in der Nähe des oberen Totpunkts der Verbrennung die positive Tumble-Strömung beibehalten, wie in 8A dargestellt ist. Ferner bleibt die positive Tumble-Strömung in diesem Beispiel bis zur Zeit der Zündung und der Kraftstoffeinspritzung im Arbeitshub, die in der Katalysatoraufwärmsteuerung gemäß der vorliegenden Ausführungsform verwendet wird, erhalten, ähnlich wie in dem Beispiel, wo die Tumble-Strömung in die ω-Tumble-Strömung geändert wird.
[Einfluss eines Unterschieds der Tumble-Strömungsform auf die Anziehungswirkung]
9 ist eine Skizze, die einen Einfluss eines Unterschieds einer Tumble-Strömungsform auf die Anziehungswirkung, die sich auf die Anfangsflamme aus der Arbeitshub-Einspritzung auswirkt, veranschaulicht.
Wie im linken Teil von 9 dargestellt ist, wird in einem Beispiel, wo das Tumble-Verhältnis niedriger ist als der Tumble-Verhältnisbereich, der für die Erzeugung der ω-Tumble-Strömung geeignet ist, durch die positive Tumble-Strömung zuerst bewirkt, dass der Entladungsfunke in der Nähe des Elektrodenabschnitts 38 von der Seite, wo sich das Ansaugventil 26 befindet, zu der Seite, wo sich das Abgasventil befindet, strömt, und dadurch wird auch bewirkt, dass die Anfangsflamme in eine ähnliche Richtung strömt. Das heißt, in diesem Beispiel wird die Anfangsflamme von der Anziehungswirkung beeinflusst, nachdem bewirkt wurde, dass sie vom Kraftstoffsprühnebel aus der Arbeitshub-Einspritzung weg strömt. Somit ist eine Anziehung der Anfangsflamme durch den Kraftstoffsprühnebel erschwert. Infolgedessen wird die Anfangsverbrennungsperiode (siehe 2) länger. Dies gilt ähnlich auch für ein Beispiel, das im rechten Teil von 9 dargestellt ist, das heißt für ein Beispiel, in dem das Tumble-Verhältnis höher ist als der oben beschriebene Tumble-Verhältnisbereich.
Dagegen stellt der mittlere Teil von 9 eine Anziehungswirkung dar, die erhalten wird, wenn das Tumble-Verhältnis innerhalb des oben beschriebenen Tumble-Verhältnisbereichs liegt. In diesem Beispiel wird von der ω-Tumble-Strömung bewirkt, dass der Entladungsfunke in der Nähe des Elektrodenabschnitts 38 von der Seite, wo das Abgasventil 28 liegt, zu der Seite strömt, wo das Ansaugventil 26 liegt, und damit wird auch bewirkt, dass die Anfangsflamme in eine ähnliche Richtung strömt. Das heißt, in diesem Beispiel wird die Anfangsflamme durch die Anziehungswirkung beeinflusst, nachdem bewirkt worden ist, dass die Anfangsflamme so strömt, dass sie sich dem Kraftstoffsprühnebel aus der Arbeitshub-Einspritzung nähert, und daher kann die Anfangsflamme vom Kraftstoffsprühnebel leicht angezogen werden. Ferner kann eine Zeitspanne ab der Erzeugung der Anfangsflamme (der Bildung des Flammenkerns) bis dann, wenn die Anfangsflamme den Kraftstoffsprühnebel erreicht, verkürzt werden. Infolgedessen wird die Geschwindigkeit der Anfangsverbrennung höher (anders ausgedrückt wird die Anfangsverbrennungsperiode kürzer).
[Tumble-Steuerung während einer Katalysatoraufwärmsteuerung]
Aus den Kenntnissen, die unter Bezugnahme auf 9 beschrieben wurden, kann man folgern, dass dann, wenn das tatsächliche Tumble-Verhältnis so gesteuert wird, dass während der Ausführung der Katalysatoraufwärmsteuerung die ω-Tumble-Strömung erhalten wird, die Verbrennungsstabilität aufgrund der Verwendung der ω-Tumble-Strömung verbessert werden kann. Jedoch ist der genannte Tumble-Strömungsverhältnisbereich für die Erzeugung der ω-Tumble-Strömung schmal, und das tatsächliche Tumble-Verhältnis kann aufgrund eines Faktors wie eines Herstellungsfehlers oder einer altersbedingten Verschlechterung der Verbrennungskraftmaschine 10 variieren. Um die Verbrennungsstabilität während der Ausführung der Katalysatoraufwärmsteuerung zu verbessern, ist es daher nötig, eine stabile Verwendung der ω-Tumble-Strömung zu ermöglichen.
Was die oben beschriebene Notwendigkeit betrifft, so kann in einem Fall, wo während einer Ausführung der Katalysatoraufwärmsteuerung bestimmt werden kann, ob oder ob nicht das tatsächliche Tumble-Verhältnis innerhalb des Tumble-Verhältnisbereichs liegt, der sich für die Erzeugung der ω-Tumble-Strömung eignet, die ω-Tumble-Strömung stabil verwendet werden, wenn man das tatsächliche Tumble-Verhältnis auf Basis des Ergebnisses der Bestimmung steuert. Wie bereits unter Bezugnahme auf 9 beschrieben worden ist, wird in dem Beispiel, in dem die ω-Tumble-Strömung erzeugt wird (9, Mitte), im Vergleich zu den Beispielen, in denen die ω-Tumble-Strömung nicht erzeugt wird (linker Teil und rechter Teil von 9), die Geschwindigkeit der Anfangsverbrennung höher (wird die Anfangsverbrennungsperiode kürzer).
Somit wird in der vorliegenden Ausführungsform ein erster Indexwert, der die Geschwindigkeit der Anfangsverbrennung darstellt, auf Basis eines Ausgangswerts des Zylinderinnendrucksensors 58 berechnet, und auf Basis der absoluten Größe des ersten Indexwerts wird bestimmt, ob oder ob nicht die ω-Tumble-Strömung erzeugt wird (anders ausgedrückt, ob oder ob nicht das tatsächliche Tumble-Verhältnis innerhalb des Tumble-Verhältnisbereichs liegt, der sich für die Erzeugung der ω-Tumble-Strömung eignet). In der vorliegenden Ausführungsform wird als ein Beispiel für den ersten derartigen Indexwert eine Kurbelwinkelperiode ab der Zündzeit (SA) bis zum 10%-Verbrennungspunkt CA10 (im Folgenden auch als „SA-CA10“ bezeichnet) verwendet.
Bestimmt man jedoch nur, ob oder ob nicht SA-CA10, der mit der Geschwindigkeit der Anfangsverbrennung korreliert ist, höchstens so hoch ist wie ein Schwellenwert TH1, der für die genannte Bestimmung verwendet wird, kann nicht bestimmt werden, ob das Tumble-Verhältnis niedriger (linker Teil von 9) oder höher (rechter Teil von 9) ist als der oben beschriebene Tumble-Verhältnisbereich, wenn SA-CA10 höher ist als der Schwellenwert TH1 (das heißt, wenn die Geschwindigkeit der Anfangsverbrennung niedrig ist). Wenn das Tumble-Verhältnis höher ist, ist die Geschwindigkeit der Hauptverbrennung verglichen mit dann, wenn das Tumble-Verhältnis niedriger ist, höher (anders ausgedrückt ist die Hauptverbrennungsperiode kürzer). Anhand der Geschwindigkeit der Hauptverbrennung ebenso wie der Geschwindigkeit der Anfangsverbrennung auf Basis von SA-CA10 kann somit bestimmt werden, ob das Tumble-Verhältnis im Vergleich mit dem oben beschriebenen Tumble-Verhältnisbereich zu klein ist (linker Teil von 9) oder zu groß ist (rechter Teil von 9). In der vorliegenden Ausführungsform wird als Beispiel für einen zweiten Indexwert, der die Geschwindigkeit der Hauptverbrennung darstellt, eine Kurbelwinkelperiode vom 10%-Verbrennungspunkt CA10 bis zum 50%-Verbrennungspunkt (dem Verbrennungsschwerpunkt) CA50 (im Folgenden auch als „CA10-50“ bezeichnet) verwendet.
Genauer wird in der vorliegenden Ausführungsform dann, wenn während der Ausführung der oben genannten Katalysatoraufwärmsteuerung SA-CA10 größer ist als der Schwellenwert TH1, bestimmt, ob oder ob nicht CA10-50 höchstens so hoch ist wie ein Schwellenwert TH2. Wenn CA10-50 höchstens so hoch ist wie der Schwellenwert TH2, wird infolgedessen das tatsächliche Tumble-Verhältnis durch Erhöhen der Strömungsgeschwindigkeit der Tumble-Strömung vergrößert, während dann, wenn CA10-50 höher ist als der Schwellenwert TH2, die Strömungsgeschwindigkeit der Tumble-Strömung verringert wird, um das tatsächliche Tumble-Verhältnis zu verkleinern.
10 ist ein Graph, der ein Verfahren zum Anpassen des tatsächlichen Tumble-Verhältnisses durch Anpassen einer Öffnungszeit IVO des Ansaugventils 26 veranschaulicht; 10 zeigt Ventilsteuerzeiten des Ansaugventils 26 und des Abgasventils 28, die während der Ausführung der oben genannten Katalysatoraufwärmsteuerung verwendet werden. Gemäß der oben genannten variablen Ansaugventileinrichtung 34 können die Öffnungszeiten IVO des Ansaugventils 26 geändert werden. Wenn, wie in 10 dargestellt ist, in einem Beispiel, in dem die Öffnungszeit IVO des Ansaugventils 26 gegenüber dem oberen Totpunkt (OT) der Ansaugung auf der Verfrühungsseite eingestellt wird, die Öffnungszeit IVO verzögert wird, um sie dem oberen Totpunkt der Ansaugung anzunähern, wird die Ansaugluftmenge verkleinert und die Strömungsgeschwindigkeit der Tumble-Strömung wird somit verringert. Dadurch kann das tatsächliche Tumble-Verhältnis verkleinert werden. Infolgedessen kann durch Verfrühen oder Verzögern der Öffnungszeit IVO auf der Verfrühungsseite in Bezug auf den oberen Totpunkt der Verdichtung, wie in 10 dargestellt ist, das tatsächliche Tumble-Verhältnis vergrößert oder verkleinert werden.
Wenn das tatsächliche Tumble-Verhältnis infolge der oben genannten Bestimmung anhand von SA-CA10 und SA10-50 vergrößert werden muss, wird die Öffnungszeit IVO in der vorliegenden Ausführungsform somit unter Verwendung der variablen Ventileinrichtung 34 um einen vorgegebenen Betrag verfrüht, während dann, wenn das tatsächliche Tumble-Verhältnis verkleinert werden muss, die Öffnungszeit IVO um einen vorgegebenen Betrag verzögert wird.
[Konkrete Verarbeitung gemäß der ersten Ausführungsform]
11 ist ein Ablaufschema, das ein Beispiel für eine Verarbeitung zeigt, die von der ECU 50 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ausgeführt wird. Die in 11 dargestellte Routine wird während der Ausführung der oben genannten Katalysatoraufwärmsteuerung wiederholt ausgeführt.
In der in 11 dargestellten Routine bestimmt zunächst die ECU 50, ob oder ob nicht SA-CA10 höchstens so hoch ist wie der Schwellenwert TH1 (Schritt 100). SA-CA10, der in diesem Schritt 100 verwendet wird, wird unter Verwendung von CA10 und der Zündzeit (der Startzeit der Zündperiode) berechnet. CA10 wird hierbei auf Basis des Ausgangswerts des in einem vorgegebenen stellvertretenden Zylinder vorgesehenen Zylinderinnendrucksensors 58 berechnet. Die Startzeit (die Zündzeit (SA)) der Zündperiode während der Ausführung der Katalysatoraufwärmsteuerung wird als Wert bestimmt, welcher der Maschinenkühlwassertemperatur entspricht, wie bereits beschrieben wurde. Ferner wird der Schwellenwert TH1 vorab als Wert eingestellt, der dem Höchstwert von SA-CA10 entspricht, der erhalten wird, wenn die ω-Tumble-Strömung während der Ausführung der Katalysatoraufwärmsteuerung erzeugt wird.
Wenn das Ergebnis der Bestimmung in Schritt 100 positiv ist (SA-CA10≤TH1), das heißt, wenn SA-CA10 zeigt, dass die Geschwindigkeit der Anfangsverbrennung mindestens so hoch ist wie ein erster Schwellenwert, kann bestimmt werden, dass die ω-Tumble-Strömung erzeugt wird, da der errechnete SA-CA10 höchstens so groß ist wie ein Wert, der dem genannten Höchstwert entspricht, und infolgedessen wird zu einer Zeit, zu der die Anziehungswirkung erreicht wird, die Luftströmung, die zu der Seite geht, wo das Ansaugventil 26 liegt, um den Elektrodenabschnitt 38 herum mit einer ausreichenden Strömungsgeschwindigkeit erzeugt (siehe den mittleren Teil von 9). Somit beendet die ECU 50 die Ausführung der Routine umgehend.
Wenn das Ergebnis der Bestimmung in Schritt 100 negativ ist (SA-CA10>TH1), das heißt, wenn SA-CA10 zeigt, dass die Geschwindigkeit der Anfangsverbrennung niedriger ist als der erste Schwellenwert, kann bestimmt werden, dass die ω-Tumble-Strömung zu der Zeit, zu der die Anziehungswirkung erreicht wird, nicht erzeugt wird. Dann bestimmt die ECU 50, ob oder ob nicht CA10-50 höchstens so hoch ist wie der Schwellenwert TH2 (Schritt 102). CA10-50, der in diesem Schritt 102 verwendet wird, ist ebenfalls der Wert, der auf dem Ausgangswert des Zylinderinnendrucksensors 58 basiert, der im oben beschriebenen stellvertretenden Zylinder bereitgestellt wurde, wie in Schritt 100. Ferner wird der Schwellenwert TH2 vorab als Wert eingestellt, mit dem bestimmt werden kann, ob das tatsächliche Tumble-Verhältnis des stellvertretenden Zylinders höher ist als eine Obergrenze für den Tumble-Verhältnisbereich, der sich für die Erzeugung der ω-Tumble-Strömung eignet, oder ob er niedriger ist als eine Untergrenze für den Tumble-Verhältnisbereich.
Wenn das Ergebnis der Bestimmung in Schritt 102 positiv ist (CA10-50≤TH2), das heißt, wenn CA10-50 zeigt, dass die Geschwindigkeit der Hauptverbrennung mindestens so hoch ist wie der zweite Schwellenwert, kann bestimmt werden, dass das tatsächliche Tumble-Verhältnis höher ist als die Obergrenze des oben beschriebenen Tumble-Verhältnisbereichs. Somit steuert die ECU 50 die variable Ansaugventileinrichtung 34 so, dass die Öffnungszeit IVO des Ansaugventils 26 um einen vorgegebenen Betrag verzögert wird, um das tatsächliche Tumble-Verhältnis zu verkleinern (Schritt 104). Das heißt, in der ersten Ausführungsform wird die Steuerung zur Verringerung des Tumble-Verhältnisses auf diese Weise durchgeführt.
Wenn das Ergebnis der Bestimmung in Schritt 102 dagegen negativ ist (CA10-50>TH2), das heißt, wenn CA10-50 zeigt, dass die Geschwindigkeit der Hauptverbrennung niedriger ist als der zweite Schwellenwert, kann bestimmt werden, dass das tatsächliche Tumble-Verhältnis niedriger ist als die Untergrenze des oben beschriebenen Tumble-Verhältnisbereichs. Somit steuert die ECU 50 die variable Ansaugventileinrichtung 34 so, dass die Öffnungszeit IVO des Ansaugventils 26 um einen vorgegebenen Betrag verfrüht wird, um das tatsächliche Tumble-Verhältnis zu vergrößern (Schritt 106). Das heißt, in der ersten Ausführungsform wird die Steuerung zur Vergrößerung des Tumble-Verhältnisses auf diese Weise durchgeführt.
Gemäß der Verarbeitung der oben beschriebenen Routine, die in der 11 dargestellt ist, wird auch dann, wenn zu Beginn der Katalysatoraufwärmsteuerung die ω-Tumble-Strömung nicht erzeugt wird, die Verarbeitung der vorliegenden Routine wiederholt ausgeführt, wodurch das tatsächliche Tumble-Verhältnis so gesteuert werden kann, dass es innerhalb des Tumble-Verhältnisbereichs liegt, der sich für die Erzeugung der ω-Tumble-Strömung eignet. Dadurch kann die ω-Tumble-Strömung während der Ausführung der Katalysatoraufwärmsteuerung mit der oben genannten Anziehungswirkung stabil verwendet werden, und infolgedessen kann die Stabilität der Verbrennung stabil verbessert werden.
Ferner wird in der vorliegenden Ausführungsform als Beispiel für den ersten Indexwert, der die mit der Entzündung im Arbeitshub einhergehende Geschwindigkeit der Anfangsverbrennung darstellt, SA-CA10 verwendet. Der Verbrennungsstartpunkt CA0, der unter Verwendung des Zylinderinnendrucksensors 58 berechnet wird, ist aufgrund des Einflusses eines Rauschens, das über dem Ausgabewert des Zylinderinnendrucksensors 58 liegt, wahrscheinlich fehlerbehaftet. Daher kann unter Verwendung der Zündzeit (SA) als der Startzeit der Kurbelwinkelperiode, die dem ersten Indexwert entspricht, diese Startzeit zu der Zeit, die nahe am Verbrennungsstartpunkt CA0 liegt, richtig bestimmt werden, während der Einfluss von Rauschen vermieden wird. Ferner wird der Einfluss des Rauschens geringer, wenn die Verbrennung vom Verbrennungsstartpunkt CA0 entfernt ist. Daher kann unter Verwendung des 10%- Verbrennungspunkts CA10 als Endzeit der Kurbelwinkelperiode, die dem ersten Indexwert entspricht, diese Endzeit richtig bestimmt werden, während der Einfluss von Rauschen so gering wie möglich gehalten wird.
Ferner wird in der vorliegenden Ausführungsform als Beispiel für den zweiten Indexwert, der die Geschwindigkeit der Hauptverbrennung darstellt, die mit der Entzündung im Arbeitshub einhergeht, CA10-50 verwendet. Der Verbrennungsendpunkt CA100, der auf Basis der Ausgabe des Zylinderinnendrucksensors 58 berechnet wird, ist wegen des Einflusses des oben beschriebenen Rauschens wahrscheinlich fehlerbehaftet, ähnlich wie der Verbrennungsstartpunkt CA0. Der Einfluss des Rauschens wird in der Nähe des 50%-Verbrennungspunkts CA50, der sowohl vom Verbrennungsstartpunkt CA0 als auch vom Verbrennungsendpunkt CA100 entfernt liegt, am geringsten. Daher wird die Endzeit der Kurbelwinkelperiode, die als der zweite Indexwert verwendet wird, auf den 50%-Verbrennungspunkt CA50 eingestellt, wodurch die Kurbelwinkelperiode, welche die Geschwindigkeit der Hauptverbrennung darstellt, richtig eingestellt werden kann, während der Einfluss von Rauschen vorteilhafterweise verringert werden kann.
Wenn in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform SA-CA10 größer ist als der Schwellenwert TH1, wird die Steuerung zur Verkleinerung des Tumble-Verhältnisses oder die Steuerung zur Vergrößerung des Tumble-Verhältnisses gemäß dem Ergebnis der Bestimmung von CA10-50 durchgeführt. Wenn SA-CA10 größer ist als der Schwellenwert TH1, kann jedoch behauptet werden, dass die ω-Tumble-Strömung schon dann stabiler erzeugt wird, wenn nur eine von der Steuerung zur Verkleinerung des Tumble-Verhältnisses und der Steuerung zur Vergrößerung des Tumble-Verhältnisses durchgeführt wird, im Vergleich zu einem Beispiel, wo keine der Steuerungen durchgeführt wird. Anstelle der Verarbeitung der oben beschriebenen Routine, die in 11 dargestellt ist, könnte somit nur die Steuerung zur Verkleinerung des Tumble-Verhältnisses durchgeführt werden wie in der in 12 dargestellten Routine, oder es könnte nur die Steuerung zur Vergrößerung des Tumble-Verhältnisses durchgeführt werden, wie in der in 13 dargestellten Routine.
Ferner wird in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform die variable Ansaugventileinrichtung 34 gemäß dem Ergebnis der Bestimmung unter Verwendung von SA-CA10 und CA10-50 auf Basis des Ausgangswerts des Zylinderinnendrucksensors 58, der im vorgegebenen stellvertretenden Zylinder installiert ist, gesteuert. Gemäß der variablen Ansaugventileinrichtung 34, die gestaltet ist wie bereits beschrieben, werden die Öffnungszeiten IVO der Ansaugventile 26 in allen Zylindern gemeinsam geändert. Wenn die Verbrennungskraftmaschine 10 die variable Ansaugventileinrichtung beinhaltet, welche die Öffnungszeit IVO unabhängig von den Zylindern ändern kann, kann jedoch anstelle des oben beschriebenen Beispiels die Öffnungszeit IVO für jeden von den Zylindern unabhängig gemäß dem Ergebnis der Bestimmung unter Verwendung von SA-CA10 und dergleichen auf Basis des Ausgangswerts des Zylinderinnendrucksensors 58 gesteuert werden, der in dem jeweiligen Zylinder vorgesehen ist.
Ferner wird in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform das Beispiel verwendet, in dem die WT-Vorrichtung verwendet wird, welche die Öffnungs- und Schließungszeiten des Ansaugventils 26 ändern kann, während die Ventilöffnungsperiode des Ansaugventils 26 fest ist. Jedoch könnte die Änderung des Ventilöffnungsverhaltens des Ansaugventils 26 für die Steuerung des tatsächlichen Tumble-Verhältnisses durch Ändern von zumindest der Öffnungszeit IVO durchgeführt werden. Somit könnte auch nur die Öffnungszeit IVO geändert werden, um das tatsächliche Tumble-Verhältnis unter Verwendung einer variablen Ansaugventileinrichtung zu steuern, die eine bekannte variable Vorrichtung aufweist, welche die Öffnungszeit IVO unabhängig von der Schließungszeit IVC ändern kann.
Zweite Ausführungsform
Nun wird unter Bezugnahme auf 14 eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beschrieben. In der folgenden Erläuterung wird als Beispiel einer Systemgestaltung der zweiten Ausführungsform angenommen, dass die in 1 dargestellte Gestaltung verwendet wird. Dies gilt ähnlich auch für eine dritte Ausführungsform, die später beschrieben wird.
Wenn in der oben genannten ersten Ausführungsform SA-CA10 größer ist als der Schwellenwert TH1, wird das tatsächliche Tumble-Verhältnis durch Ändern der Öffnungszeit IVO des Ansaugventils 26 vergrößert und verkleinert. Im Gegensatz dazu wird in der vorliegenden Ausführungsform, falls SA-CA10 größer ist als der Schwellenwert TH1, die Ansaughub-Einspritzzeit gemäß dem Ergebnis der Bestimmung der absoluten Größe von CA10-50 gesteuert, wodurch die Geschwindigkeit der Tumble-Strömung erhöht oder verringert wird, und damit das tatsächliche Tumble-Verhältnis vergrößert oder verkleinert wird.
Die Einspritzdüse 40, die in der Verbrennungskraftmaschine 10 enthalten ist, spritzt mittels einer Mehrzahl von Einspritzlöchern Kraftstoff radial in den Zylinder, wie bereits beschrieben wurde. Unter den Kraftstoffsprühnebeln, die auf solche Weise radial eingespritzt werden, gibt es Kraftstoffsprühnebel, die in der Richtung verlaufen, die der Richtung der positiven Tumble-Strömung gleich ist, die aus dem in den Zylinder eingeführten Luftstrom erzeugt wird, und es gibt auch Kraftstoffsprühnebel, die in einer Richtung verlaufen, die der Richtung der positiven Tumble-Strömung entgegengesetzt ist.
Wenn die Ansaughub-Einspritzzeit (genauer die Startzeit der Ansaughub-Einspritzung) verfrüht wird, kann auf eine Weise eine Verstärkungswirkung auf die Strömungsgeschwindigkeit der Tumble-Strömung aus dem Kraftstoffsprühnebel, der in der Richtung eingespritzt wird, die der positiven Tumble-Strömung gleich ist, erhalten werden. Ferner hemmen die Kraftstoffsprühnebel, die in einer Richtung eingespritzt werden, die der Tumble-Strömung entgegengesetzt ist, die Drehung der Tumble-Strömung. Wenn die Ansaughub-Einspritzzeit jedoch verfrüht wird, wird die Tumble-Strömung stärker und daher ist eine Hemmung der Drehung der Tumble-Strömung durch den Kraftstoffsprühnebel erschwert.
Wenn dagegen die Ansaughub-Einspritzzeit verzögert wird, dann verlaufen die Kraftstoffsprühnebel, die in der Richtung eingespritzt werden, die der positiven Tumble-Strömung gleich ist, auf solche Weise, dass sie die Tumble-Strömung auf einem Weg, auf dem sich die Tumble-Strömung im Zylinder dreht, begleiten. Infolgedessen kann die Wirkung der Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit der Tumble-Strömung durch die Kraftstoffsprühnebel nur schwer erhalten werden. Wenn die Ansaughub-Einspritzzeit verzögert wird, wird ferner die Tumble-Strömung relativ schwächer, und daher kann die Drehung der Tumble-Strömung durch die Kraftstoffsprühnebel, die in der Richtung eingespritzt werden, die der Tumble-Strömung entgegengesetzt ist, leicht gehemmt werden.
Wie oben angegeben, wird dann, wenn die Ansaughub-Einspritzzeit verzögert wird, die Strömungsgeschwindigkeit der Tumble-Strömung verringert und das tatsächliche Tumble-Verhältnis kann verkleinert werden, während dann, wenn die Ansaughub-Einspritzzeit verfrüht wird, die Strömungsgeschwindigkeit der Tumble-Strömung erhöht wird und das tatsächliche Tumble-Verhältnis vergrößert werden kann. Wenn SA-CA10 während der Ausführung der Katalysatoraufwärmsteuerung größer ist als der Schwellenwert TH1, wird somit in der vorliegenden Ausführungsform dann, wenn CA10-50 höchstens so groß ist wie der Schwellenwert TH2, die Ansaughub-Einspritzzeit verzögert, während dann, wenn CA10-50 größer ist als der Schwellenwert TH2, die Ansaughub-Einspritzzeit verfrüht wird.
[Konkrete Verarbeitung gemäß der zweiten Ausführungsform]
14 ist ein Ablaufschema, das ein Beispiel für eine Verarbeitung zeigt, die von der ECU 50 gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ausgeführt wird. Die Verarbeitung in den Schritten 100 und 102 in einer in 14 dargestellten Routine wurde bereits in der ersten Ausführungsform beschrieben. Zusätzlich dazu kann die Ansaughub-Einspritzzeit unabhängig für jeden einzelnen der Zylinder geändert werden. Somit können Ansaughub-Einspritzzeiten für jeden der Zylinder unabhängig gemäß dem für jeden der Zylinder erhaltenen Bestimmungsergebnis für SA-CA10 und dergleichen geändert werden, oder die Ansaughub-Einspritzzeiten für die Mehrzahl von Zylindern kann gemäß dem Bestimmungsergebnis für SA-CA10 und dergleichen, das in einem vorgegebenen stellvertretenden Zylinder ermittelt wird, gemeinsam geändert werden, wie in der ersten Ausführungsform.
Wenn in der vorliegenden Routine das Ergebnis der Bestimmung in Schritt 102 positiv ist (CA10-50≤TH2), steuert die ECU 50 die Enspritzdüse 40 so, dass die Ansaughub-Einspritzzeit (die Startzeit der Einspritzung) um einen vorgegebenen Betrag verzögert wird, um das tatsächliche Tumble-Verhältnis zu verkleinern (Schritt 200). Das heißt, in der zweiten Ausführungsform wird die Steuerung zur Verringerung des Tumble-Verhältnisses auf diese Weise durchgeführt.
Wenn das Ergebnis der Bestimmung in Schritt 102 dagegen negativ ist (CA10-50>TH2), dann steuert die ECU 50 die Enspritzdüse 40 so, dass die Ansaughub-Einspritzzeit um einen vorgegebenen Betrag verfrüht wird, um das tatsächliche Tumble-Verhältnis zu vergrößern (Schritt 202). Das heißt, in der zweiten Ausführungsform wird die Steuerung zur Vergrößerung des Tumble-Verhältnisses auf diese Weise durchgeführt.
Mit der oben beschriebenen Verarbeitung der in 14 dargestellten Routine kann die ω-Tumble-Strömung auch während der Ausführung der Katalysatoraufwärmsteuerung mit der oben genannten Anziehungswirkung stabil verwendet werden. Die Verarbeitung der vorliegenden Routine kann so modifiziert werden, dass nur entweder die Steuerung zur Verkleinerung des Tumble-Verhältnisses oder die Steuerung zur Vergrößerung des Tumble-Verhältnisses durchgeführt wird, ähnlich wie bei einer Beziehung der Routinen, die in 12 und 13 dargestellt sind, zu der Routine, die in 11 der ersten Ausführungsform dargestellt ist. Dies gilt ähnlich auch für 15 der dritten Ausführungsform, die weiter unten beschrieben wird.
Dritte Ausführungsform
Nun wird unter Bezugnahme auf 15 eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beschrieben.
Die vorliegende Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform in einem Merkmal, dass eine Steuerung des Öffnungsgrads des TCV 42 anstelle der Steuerung der Öffnungszeit IVO des Ansaugventils durchgeführt wird, wenn SA-CA10 größer ist als der Schwellenwert TH1. Genauer kann das tatsächliche Tumble-Verhältnis durch Vergrößern des TCV-Öffnungsgrads (durch Steuern des TCV 42 auf die Öffnungseite), um die Strömungsgeschwindigkeit der Tumble-Strömung zu verringern, verkleinert werden, während das tatsächliche Tumble-Verhältnis durch Verkleinern des TCV-Öffnungsgrads (durch Steuern des TCV 42 auf die Schließungsseite), und um die Strömungsgeschwindigkeit der Tumble-Strömung zu erhöhen, vergrößert werden kann. Wenn in der vorliegenden Ausführungsform SA-CA10 größer ist als der Schwellenwert TH1, kann somit das tatsächliche Tumble-Verhältnis durch Steuern des TCV-Öffnungsgrads gemäß dem Ergebnis der Bestimmung der absoluten Größe von CA10-50 vergrößert oder verkleinert werden.
[Konkrete Verarbeitung gemäß einer dritten Ausführungsform]
15 ist ein Ablaufschema, das ein Beispiel für eine Verarbeitung zeigt, die von der ECU 50 gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ausgeführt wird. Die Verarbeitung in den Schritten 100 und 102 in einer in 15 dargestellten Routine wurde bereits in der ersten Ausführungsform beschrieben. Zusätzlich zu den obigen Ausführungen kann in einem Beispiel für eine Gestaltung, wo der TCV-Öffnungsgrad für jeden von den Zylindern unabhängig gesteuert werden kann, der TCV-Öffnungsgrad für jeden der Zylinder gemäß dem Bestimmungsergebnis für SA-CA10 und dergleichen, das für jeden der Zylinder ermittelt wird, unabhängig geändert werden. Ferner können in einem Beispiel für eine Gestaltung, wo die TCV-Öffnungsgrade der Mehrzahl von Zylindern gemeinsam gesteuert werden, die TCV-Öffnungsgrade einer Mehrzahl von Zylindern gemäß dem Bestimmungsergebnis für SA-CA10 und dergleichen, das in einem vorgegebenen stellvertretenden Zylinder ermittelt wird, gemeinsam geändert werden.
Wenn in der vorliegenden Routine das Ergebnis der Bestimmung in Schritt 102 positiv ist (CA10-50≤TH2), steuert die ECU 50 das TCV 42 so, dass der TCV-Öffnungsgrad um einen vorgegebenen Betrag vergrößert wird, um das tatsächliche Tumble-Verhältnis zu verkleinern (Schritt 300). Das heißt, in der dritten Ausführungsform wird die Steuerung zur Verringerung des Tumble-Verhältnisses auf diese Weise durchgeführt.
Wenn das Ergebnis der Bestimmung in Schritt 102 dagegen negativ ist (CA10-50>TH2), dann steuert die ECU 50 das TCV 42 so, dass der TCV-Öffnungsgrad um einen vorgegebenen Betrag verkleinert wird, um das tatsächliche Tumble-Verhältnis zu vergrößern (Schritt 302). Das heißt, in der dritten Ausführungsform wird die Steuerung zur Vergrößerung des Tumble-Verhältnisses auf diese Weise durchgeführt.
Mit der oben beschriebenen Routine, die in 15 dargestellt ist, kann die ω-Tumble-Strömung während der Ausführung der Katalysatoraufwärmsteuerung mit der oben genannten Anziehungswirkung stabil verwendet werden.
In den oben beschriebenen ersten bis dritten Ausführungsformen wird SA-CA10 als Beispiel für den „ersten Indexwert“ verwendet, der die Geschwindigkeit der Anfangsverbrennung darstellt, und CA10-50 wird als Beispiel für den „zweiten Indexwert“ verwendet, der die Geschwindigkeit der Hauptverbrennung darstellt. Wo der Verbrennungsmodus verwendet wird, der von der oben genannten Anziehungswirkung begleitet wird, liegt die Periode ab dem Zeitpunkt, zu dem die Anfangsflamme als Folge einer Entzündung der Luft-Kraftstoff-Mischung durch die Ansaughub-Einspritzung (die erste Kraftstoffeinspritzung) erzeugt wird (einem Zeitpunkt, zu dem der Flammenkern gebildet wird), bis dann, wenn die Anfangsflamme mit der Anziehungswirkung mit einem Kraftstoffsprühnebel aus der Arbeitshub-Einspritzung (der zweiten Kraftstoffeinspritzung) in Kontakt kommt, innerhalb einer extrem frühen bzw. kurzen Verbrennungsperiode, die am Verbrennungsstartpunkt CA0 beginnt. Daher ist der erste Indexwert nicht auf den oben genannten SA-CA10 beschränkt und kann eine gesamte Kurbelwinkelperiode ab der Startzeit der Zündperiode (der Zündzeit (SA)) im Arbeitshub bis zu einem Verbrennungspunkt mit einem festgelegten Verhältnis, das heißt bis zu einem Kurbelwinkel, bei dem MFB ein festgelegtes Verhältnis kleiner 50 % erreicht, oder ein Teil davon sein, solange die Kurbelwinkelperiode diese Art einer extrem frühen Verbrennungsperiode einschließt. Somit muss der erste Indexwert nicht unbedingt zur Zündzeit (SA) gestartet werden und kann beispielsweise eine Kurbelwinkelperiode ab dem Verbrennungsstartpunkt CA0 bis zum 10%-Verbrennungspunkt CA10 sein. Ferner ist der zweite Indexwert nicht auf CA10-50 beschränkt und kann beispielsweise eine ganze Kurbelwinkelperiode ab dem 10%-Verbrennungspunkt CA10 bis zum Verbrennungsendpunkt CA100 oder ein Teil davon sein. Alternativ dazu kann der zweite Indexwert beispielsweise ein Höchstwert einer Wärmeabgaberate dQ/d0 oder einer Wärmeabgaberate dQ/d0 an einem bestimmten Verbrennungspunkt sein (beispielsweise am 50%-Verbrennungspunkt CA50).

Claims

Steuervorrichtung (50) für eine Verbrennungskraftmaschine (10), die aufweist: eine Zündvorrichtung, die in der Nähe einer Mitte eines oberen Teils einer Brennkammer (20) angeordnet ist und die eine Zündkerze (36) zum Entzünden einer Luft-Kraftstoff-Mischung in einem Zylinder (12) unter Verwendung eines Entladungsfunkens aufweist; eine Einspritzdüse (40), die näher an einem Ansaugventil (26) als die Zündkerze (36) in der Nähe der Mitte des oberen Teils der Brennkammer (20) liegt und die ein oder mehrere Einspritzlöcher aufweist, die so vorgesehen sind, dass eine Konturoberfläche eines Kraftstoffsprühnebels, der aus dem einen oder den mehreren Einspritzlöchern in Richtung auf die Zündkerze (36) eingespritzt wird, unterhalb eines Elektrodenabschnitts (38) der Zündkerze (36) entlanggeht; einen Zylinderinnendrucksensor (58), der dafür ausgelegt ist, einen Zylinderinnendruck zu erfassen; und einen Abgasreinigungskatalysator (32), der dafür ausgelegt ist, ein Abgas aus der Brennkammer (20) zu reinigen, wobei eine Tumble-Strömung, die so strömt, dass sie im oberen Teil der Brennkammer (20) von einer Seite, wo sich das Ansaugventil (26) befindet, zu einer Seite geht, wo sich ein Abgasventil (28) befindet, in der Brennkammer (20) der Verbrennungskraftmaschine (10) erzeugt wird, wobei die Steuervorrichtung (50) umfasst: einen Tumble-Strömungs-Steuerungsteil (50), der dafür programmiert ist, einen vorgegebenen Stellantrieb (34) so zu steuern, dass sich eine Strömungsgeschwindigkeit der Tumble-Strömung ändert; einen Verbrennungs-Steuerungsteil (50), der dafür programmiert ist, zur Aktivierung des Abgasreinigungskatalysators (32) die Einspritzdüse (40) so zu steuern, dass diese eine erste Kraftstoffeinspritzung zu einer Zeit durchführt, die gegenüber einem oberen Totpunkt einer Verdichtung verfrüht ist, die Zündvorrichtung so zu steuern, dass diese den Entladungsfunken in einer vorgegebenen Periode erzeugt, die in einem Arbeitshub liegt, und die Einspritzdüse (40) so zu steuern, dass diese eine zweite Kraftstoffeinspritzung zu einer Zeit durchführt, die gegenüber dem oberen Totpunkt der Verdichtung verzögert ist, wobei die zweite Einspritzung so durchgeführt wird, dass die Einspritzperiode zumindest einen Teil der vorgegebenen Periode überschneidet und eine Zeit, zu der die Einspritzperiode endet, gegenüber einer Zeit, zu der die vorgegebenen Periode endet, verfrüht ist; und einen Parameterberechnungsabschnitt (50), der dafür programmiert ist, auf Basis von Ausgangswerten des Zylinderinnendrucksensors (58) einen ersten Indexwert, der eine Geschwindigkeit einer Anfangsverbrennung darstellt, die mit einer Entzündung durch die vom Verbrennungs-Steuerungsteil (50) gesteuerte Zündvorrichtung einhergeht, und einen zweiten Indexwert, der eine Geschwindigkeit einer Hauptverbrennung darstellt, die mit der Entzündung einhergeht, zu berechnen, und wobei der Tumble-Strömungs-Steuerungsteil (50) dafür programmiert ist, eine Steuerung zur Verkleinerung eines Tumble-Verhältnisses und/oder eine Steuerung zur Vergrößerung eines Tumble-Verhältnisses auszuführen, wobei die Steuerung zur Verkleinerung eines Tumble-Verhältnisses ein tatsächliches Tumble-Verhältnis durch Verringern der Strömungsgeschwindigkeit der Tumble-Strömung verkleinert, wenn der erste Indexwert anzeigt, dass die Geschwindigkeit der Anfangsverbrennung niedriger ist als ein erster Schwellenwert, und der zweite Indexwert anzeigt, dass die Geschwindigkeit der Hauptverbrennung mindestens so hoch ist wie ein zweiter Schwellenwert, und die Steuerung zur Vergrößerung eines Tumble-Verhältnisses das tatsächliche Tumble-Verhältnis durch Erhöhen der Strömungsgeschwindigkeit der Tumble-Strömung vergrößert, wenn der erste Indexwert anzeigt, dass die Geschwindigkeit der Anfangsverbrennung niedriger ist als der erste Schwellenwert, und der zweite Indexwert anzeigt, dass die Geschwindigkeit der Hauptverbrennung niedriger ist als der zweite Schwellenwert.
Steuervorrichtung (50) für eine Verbrennungskraftmaschine (10) nach Anspruch 1, wobei der erste Indexwert eine Kurbelwinkelperiode ab einer Startzeit der vorgegebenen Periode bis zu einem Verbrennungspunkt einer festgelegten Fraktion ist, bei dem es sich um einen Kurbelwinkel handelt, bei dem eine Massenfraktion verbrannten Kraftstoffs auf Basis eines Ausgangswerts des Zylinderinnendrucksensors (58) eine vorgegebene Fraktion erreicht, die weniger als 50 % beträgt.
Steuervorrichtung (50) für eine Verbrennungskraftmaschine (10) nach Anspruch 2, wobei der festgelegte Fraktionsverbrennungspunkt ein 10%-Verbrennungspunkt ist, bei dem es sich um einen Kurbelwinkel handelt, bei dem die Massenfraktion von verbranntem Kraftstoff auf Basis eines Ausgangswerts des Zylinderinnendrucksensors (58) 10 % erreicht.
Steuervorrichtung (50) für eine Verbrennungskraftmaschine (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der zweite Indexwert eine Kurbelwinkelperiode ab einem 10%-Verbrennungspunkt bis zu einem 50%-Verbrennungspunkt ist, wobei der 10%-Verbrennungspunkt ein Kurbelwinkel ist, bei dem eine Massenfraktion an verbranntem Kraftstoff auf Basis eines Ausgangswerts des Zylinderinnendrucksensors (58) 10 % erreicht, und der 50%-Verbrennungspunkt ein Kurbelwinkel ist, bei dem die Massenfraktion von verbranntem Kraftstoff auf Basis eines Ausgangswerts des Zylinderinnendrucksensors (58) 50 % erreicht.