DE102017210840A1 - Steuervorrichtung für maschine mit interner verbrennung - Google Patents

Steuervorrichtung für maschine mit interner verbrennung Download PDF

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Abstract

Eine Steuervorrichtung ist dazu aufgebaut, eine Zündverzögerung für eine Ausgangsflamme abzuschätzen, die von einem Entladungsfunken und einer Luft-Kraftstoff-Mischung erzeugt wird, die einen durch eine Ansaughubeinspritzung eingespritzten Kraftstoffnebel enthält, wenn abgeschätzt wird, dass eine Verbrennungsfluktuation steigt. Wenn abgeschätzt wird, dass die Zündverzögerung für die Ausgangsflamme gegenüber jener vor der Erhöhung der Verbrennungsfluktuation erhöht ist, wird eine Einspritzmenge in der Arbeitshubeinspritzung in einem nächsten Zeitzyklus verringert. Wenn abgeschätzt wird, dass die Zündverzögerung der Ausgangsflamme gegenüber jener vor der Erhöhung der Verbrennungsfluktuation verringert ist, wird die Einspritzmenge in der Arbeitshubeinspritzung im nächsten Zeitzyklus erhöht.

Description

  • HINWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
  • Die vorliegende Offenbarung beansprucht unter Verweis auf § 41 des PatG die Priorität der japanischen Patentanmeldung 2016-133620 , JP 2016-133620 A , vom 05. Juli 2016. Der Inhalt dieser Anmeldung soll insgesamt als durch Referenz hier einbezogen gelten.
  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung für eine Maschine mit interner Verbrennung bzw. Brennkraftmaschine und noch genauer auf eine Steuervorrichtung zum Steuern einer Brennkraftmaschine, die eine Einspritzung und eine Zündkerze umfasst, die in einer Brennkammer vorgesehen ist, und einen Katalysator zum Reinigen eines Abgases aus der Brennkammer (einen Abgasreinigungskatalysator).
  • Hintergrund
  • Einige Steuertechnologien zum Fördern der Aktivierung eines Abgasreinigungskatalysators während eines Maschinenaufwärmvorgangs wurden für eine Maschine vorgeschlagen, die eine Einspritzvorrichtung bzw. Einspritzung und eine Zündkerze aufweist, die in einer Brennkammer vorgesehen ist. Beispielsweise offenbart die JP 2006-052687 A eine Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine. Die Brennkraftmaschine umfasst eine Einspritzung, eine Zündkerze und einen Abgasreinigungskatalysator. Die Einspritzung ist im Wesentlichen in einer Mitte eines oberen Teils einer Brennkammer vorgesehen und ist dazu aufgebaut, einen Kraftstoff direkt in einen Zylinder einzuspritzen. Die Zündkerze ist in einem Abschnitt im oberen Teil der Brennkammer vorgesehen, wo ein Teil des Kraftstoffnebels von der Einspritzung direkt ankommt. Der Abgasreinigungskatalysator ist in einem Abgasdurchlass vorgesehen. Die Steuervorrichtung ist dazu aufgebaut, eine Einspritzung durch die Einspritzvorrichtung und eine Zündung durch die Zündkerze während eines Arbeitshubs durchzuführen, um die Aktivierung des Abgasreinigungskatalysators zu fördern.
  • Die Einspritzung und die Zündung im Arbeitshub werden zusätzlich durchgeführt, nachdem eine Einspritzung und anschließende Zündung in einem Ansaughub oder einem Kompressionshub durchgeführt werden. Genauer gesagt, werden eine Einspritzung an einem ersten Zeitpunkt bzw. Voreinspritzung und eine nachfolgende Zündung am ersten Zeitpunkt im Ansaughub oder im Kompressionshub durchgeführt. Dann werden eine Einspritzung an einem zweiten Zeitpunkt bzw. Nacheinspritzung und eine nachfolgende Zündung am zweiten Zeitpunkt im mittleren bis späteren Teil des Expansionshubs durchgeführt, um den Abgasreinigungskatalysator zu aktivieren. Die Kraftstoffeinspritzmenge am zweiten Zeitpunkt wird kleiner als die Kraftstoffeinspritzmenge am ersten Zeitpunkt eingestellt, und der Zeitpunkt der zweiten Zündung liegt vor dem Moment, an dem der Kraftstoffnebel, der von der Einspritzung zum zweiten Zeitpunkt eingespritzt wird, eine Wandfläche der Brennkammer erreicht. Weil eine wie vorstehend beschriebene Positionsbeziehung zwischen der Einspritzung und der Zündkerze vorliegt und die Einspritzung am zweiten Zeitpunkt mit dem vorstehend beschriebenen Zeitverlauf durchgeführt wird, ermöglicht diese Steuervorrichtung, dass beinahe der gesamte von der Einspritzung am zweiten Zeitpunkt eingespritzte Kraftstoff verbrannt wird, wodurch sich die Abgastemperatur erhöht.
  • Kurze Erläuterung
  • Die Erfinder der vorliegenden Erfindung ziehen eine Steuerung zur Aktivierung eines Abgasreinigungskatalysators in einem Maschinenaufbau in Betracht, der sich von jenem unterscheidet, der in der JP 2006-052687 A offenbart ist. Der betrachtete Maschinenaufbau entspricht dem Maschinenaufbau in jener Veröffentlichung dahingehend, dass sowohl eine Einspritzung als auch eine Zündkerze in einem oberen Teil einer Brennkammer vorgesehen sind, und ein Teil eines Kraftstoffnebels von der Einspritzung zur Zündkerze gebracht wird. Der betrachtete Maschinenaufbau unterscheidet sich jedoch vom Maschinenaufbau jener Veröffentlichung dahingehend, dass ein Elektrodenteil der Zündkerze in einem Bereich oberhalb einer Konturfläche eines Kraftstoffnebelmusters angeordnet ist, das sich am nächsten bei der Zündkerze befindet. Zudem unterscheidet sich der betrachtete Maschinenaufbau vom Maschinenaufbau in jener Veröffentlichung dahingehend, dass ein Wirbelfluss von in die Brennkammer zugeführter Ansaugluft gebildet wird, und die Zündkerze in der Strömungsrichtung des Wirbelflusses betrachtet stromab angeordnet ist.
  • Der in der Brennkammer gebildete Wirbelfluss strudelt vom oberen Teil der Brennkammer einer Abgasanschlussseite nach unten und von einem unteren Teil der Brennkammer auf einer Ansauganschlussseite nach oben. Bei der Betrachtung der Steuerung wird ein derartiger Wirbelfluss angenommen. Genauer gesagt wird die betrachtete Steuerung so durchgeführt, dass die Einspritzung am ersten Zeitpunkt in einem Ansaughub durchgeführt wird, um es dem Kraftstoffnebel zu erlauben, zusammen mit dem Wirbelfluss in der Brennkammer zu strudeln, und ein Zeitpunkt der Zündung durch die Zündkerze wird auf einen Zeitpunkt festgelegt, der gegenüber einem oberen Kompressionstotpunkt verzögert ist. Zudem wird die betrachtete Steuerung so durchgeführt, dass eine Einspritzung zum zweiten Zeitpunkt durchgeführt wird, um ihren Einspritzzeitraum mit zumindest einem Teil eines Zündzeitraums zu überlappen. Der Kraftstoff, der von der Einspritzung in einem Hochdruckzustand eingespritzt wird, bildet einen Niederdruckbereich, indem er Luft um den Kraftstoff mitreißt (mitreißen bzw. strahlpumpen). Wenn die Einspritzung zum zweiten Zeitpunkt so durchgeführt wird, dass ihr Einspritzzeitabschnitt mit zumindest einem Teil des Zündzeitabschnitts überlappt, wird eine Ausgangsflamme, die von einem von der Zündkerze erzeugten Entladungszündfunken erzeugt wird, und eine Luft-Kraftstoff-Mischung, die den im Ansaughub eingespritzten Kraftstoffnebel enthält, in den Niederdruckbereich gesaugt bzw. gezogen, der um den Kraftstoffnebel gebildet wird, der zur Zündkerze geht.
  • Wenn eine Spot- bzw. Einzelpunkteinspritzung wie die vorstehend beschriebene Einspritzung am zweiten Zeitpunkt an dem Zeitpunkt durchgeführt wird, der gegenüber dem oberen Kompressionstotpunkt verzögert ist, und an einem Zeitpunkt, der gegenüber einem Startzeitpunkt des Zündzeitabschnitts nach vorn verschoben ist, ist eine Form des durch die Punkteinspritzung eingespritzten Kraftstoffnebels aufgrund des Wirbelflusses und des Drucks im Zylinder veränderlich. Folglich ist eine Konzentration der Luft-Kraftstoffmischung um die Zündkerze instabil, und eine Verbrennungsfluktuation zwischen Zyklen wird groß. Wenn die Einspritzung zum zweiten Zeitpunkt durchgeführt wird, um ihren Einspritzzeitabschnitt mit zumindest einem Teil des Zündzeitabschnitts zu überlappen, kann die Ausgangsflamme, die zu dem vorstehend beschriebenen Niederdruckbereich gezogen wird, mit dem Kraftstoffnebel in Kontakt gebracht werden, der durch die Einspritzung zum zweiten Zeitpunkt eingespritzt wird, wodurch die Verbrennung stabilisiert wird, um die Ausgangsflamme zu vergrößern, damit die Verbrennungsfluktuation zwischen Zyklen unterdrückt wird.
  • Die betrachtete Steuerung wird so durchgeführt, dass eine Einspritzmenge, wenn eine Verbrennungsfluktuationsrate zwischen Zyklen am kleinsten wird, auf einen Ausgangswert für die vorstehend beschriebene Einspritzmenge zum zweiten Zeitpunkt durch Anpassung auf der Grundlage eines Standardmaschinenaufbaus festgelegt wird. Beispielsweise kann die Verbrennungsfluktuation zwischen Zyklen groß sein, weil die erwünschte Anziehungswirkung nicht erzielt werden kann, selbst wenn die vorstehend beschriebene Einspritzung am zweiten Zeitpunkt mit dem Ausgangswert durchgeführt wird, wenn eine Größe des Überstands der Zündkerze in die Brennkammer in einem Bereich der Fertigungstoleranz liegt, aber kleiner als eine Standardgröße des Überstands ist. Selbst wenn es kein Problem hinsichtlich der Fertigungstoleranz gibt, kann beispielsweise die Verbrennungsfluktuation zwischen Zyklen groß sein, wenn sich eine Zündumgebung in der Brennkammer ändert und außerhalb eines gewünschten Bereichs liegt, weil die Konzentration der Luft-Kraftstoff-Mischung zum Erzeugen der vorstehend beschriebenen Ausgangsflamme instabil ist, wobei die Luft-Kraftstoff-Mischung aus dem im Ansaughub eingespritzten Kraftstoffnebel herrührt.
  • Die vorliegende Offenbarung beschäftigt sich mit den vorstehend erläuterten Problemen, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Erhöhung einer Verbrennungsfluktuation zwischen Zyklen zu unterdrücken, die durch eine Fertigungstoleranz oder eine Änderung der Zündumgebung bzw. Umgebung des Zündfunkens verursacht wird, wenn eine Steuerung durchgeführt wird, um einen Abgasreinigungskatalysator in einem Maschinenaufbau zu aktivieren, in dem ein Teil des Kraftstoffnebels von einer Einspritzung zu einer Zündkerze geht, die in einer Wirbelflussrichtung auf einer stromabwärtigen Seite angeordnet ist, und ein Elektrodenteil der Zündkerze in einem Bereich oberhalb einer Konturfläche eines Kraftstoffnebelmusters angeordnet ist, die am nächsten bei der Zündkerze liegt.
  • Eine Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine nach der vorliegenden Offenbarung ist eine Vorrichtung zum Steuern einer Brennkraftmaschine mit: einer Einspritzung, die in einem oberen Teil einer Brennkammer vorgesehen ist und Kraftstoff direkt in einen Zylinder einspritzt; einer Zündkerze zum Zünden einer Luft-Kraftstoff-Mischung im Zylinder unter Verwendung eines Entladungsfunkens, der durch ein Elektrodenteil erzeugt wird, wobei die Zündkerze im oberen Teil der Brennkammer und auf einer stromabwärtigen Seite der Einspritzung in einer Flussrichtung eines Wirbelflusses vorgesehen ist, der in der Brennkammer gebildet ist, und mit dem Elektrodenteil versehen ist, das oberhalb einer Konturfläche eines Kraftstoffnebelmusters angeordnet ist, das von der Einspritzung zur Zündkerze hin eingespritzt wird; und einem Abgasreinigungskatalysator zum Säubern eines Abgases aus der Brennkammer.
  • Um den Abgasreinigungskatalysator zu aktivieren, ist die Steuervorrichtung dazu aufgebaut, die Zündkerze so zu steuern, dass sie den Entladungsfunken in einem Zündzeitabschnitt erzeugt, der gegenüber einem oberen Kompressionstotpunkt verzögert ist, und die Einspritzvorrichtung so zu steuern, dass sie eine erste Einspritzung zu einem Zeitpunkt durchführt, der vor dem oberen Kompressionstotpunkt liegt, und eine zweite Einspritzung zu einem Zeitpunkt, der nach dem oberen Kompressionstotpunkt liegt, wobei die zweite Einspritzung so durchgeführt wird, dass ein Einspritzzeitabschnitt mit zumindest einem Teil des Zündzeitabschnitts überlappt.
  • Die Steuervorrichtung ist weiterhin dazu aufgebaut, ein zylinderinternes Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf ein Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis einzustellen, das in jedem Zyklus passend zu einer Summe einer Einspritzmenge der ersten Einspritzung und einer Einspritzmenge der zweiten Einspritzung berechnet wird, deren Ausgangswert festliegt, und eine Abschätzung einer Verbrennungsfluktuation zwischen den Zyklen durchzuführen. Wenn abgeschätzt wird, dass die Verbrennungsfluktuation zwischen Zyklen steigt, ist die Steuerung dazu aufgebaut, ein Verhältnis der Einspritzmenge der ersten Einspritzung und der Einspritzmenge der zweiten Einspritzung zu der Summe passend zu einem Index durchzuführen, der mit einer Zündverzögerung für die vom Entladungsfunken erzeugte Ausgangsflamme und der Luft-Kraftstoff-Mischung korreliert, die den durch die erste Einspritzung eingespritzten Kraftstoffnebel enthält.
  • Der Ausgangswert der zweiten Einspritzmenge in jedem Zyklus ist ein feststehender Wert, um zumindest der Ausgangsflamme, die vom von der Zündkerze erzeugten Entladungsfunken erzeugt wird, und der Luft-Kraftstoff-Mischung, die den durch die erste Einspritzung eingespritzten Kraftstoffnebel enthält, zu ermöglichen, vom durch die zweite Einspritzung eingespritzten Kraftstoffnebel angezogen zu werden, und die Verbrennungsfluktuationsrate zwischen Zyklen zu minimieren. Unter solchen Einspritzmengenbedingungen wird die erste Einspritzmenge so angepasst, dass das zylinderinterne Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis festgelegt ist, das in jedem Zyklus passend zur Gesamteinspritzmenge aus erster Einspritzung und zweiter Einspritzung berechnet wird, wodurch man das Soll-Luftkraftverhältnis erzielt.
  • Wie vorstehend beschrieben wird die Verbrennungsfluktuation zwischen Zyklen aufgrund der Fertigungstoleranzen oder der Änderung der Zündumgebung groß. Die Brennkraftmaschinensteuervorrichtung nach der vorliegenden Offenbarung ändert das Verhältnis der ersten Einspritzung und der zweiten Einspritzung zur gesamten Einspritzmenge passend zum Index, der mit der Zündverzögerung für die Ausgangsflamme korreliert, wenn ein Ergebnis der Abschätzung der Verbrennungsfluktuation zwischen Zyklen zeigt, dass die Verbrennungsfluktuation zwischen Zyklen steigt. Durch eine derartige Änderung wird der durch die Fertigungstoleranz verursachten Verringerung einer Anziehungswirkung entgegengewirkt, oder eine instabile Konzentration der Luft-Kraftstoff-Mischung zum Erzeugen der Ausgangsflamme, die von der Zündumgebungsänderung verursacht wird, wird aufgelöst, wobei das zylinderinterne Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis gehalten wird.
  • Die Steuervorrichtung kann passend zum Index abschätzen, ob die Zündverzögerung für die Ausgangsflamme gegenüber jener vor der Erhöhung der Verbrennungsfluktuation zwischen Zyklen verringert ist. Wenn abgeschätzt wird, dass die Zündverzögerung für die Ausgangsflamme gegenüber der vor der Erhöhung der Verbrennungsfluktuation zwischen Zyklen verringert ist, kann die Steuervorrichtung das Verhältnis der zweiten Einspritzmenge zur Summe erhöhen. Wenn abgeschätzt wird, dass die Zündverzögerung für die Ausgangsflamme gegenüber jener vor der Erhöhung der Verbrennungsfluktuation zwischen Zyklen steigt, kann die Steuervorrichtung das Verhältnis der zweiten Einspritzmenge zur Summe verringern.
  • Wenn die Zündverzögerung für die Ausgangsflamme gegenüber jener vor der Erhöhung der Verbrennungsfluktuation zwischen Zyklen verringert ist, kann abgeschätzt werden, dass die Konzentration der Luft-Kraftstoff-Mischung zum Erzeugen der Ausgangsflamme höher als nötig ist, oder die Anziehungswirkung aufgrund der Fertigungstoleranz verringert ist. Wenn die Zündverzögerung für die Ausgangsflamme gegenüber jener vor der Erhöhung der Verbrennungsfluktuation zwischen Zyklen erhöht wird, kann abgeschätzt werden, dass die Konzentration der Luft-Kraftstoff-Mischung zum Erzeugen der Ausgangsflamme geringer als nötig ist. Wenn die Zündverzögerung für die Ausgangsflamme gegenüber jener vor der Erhöhung der Verbrennungsfluktuation zwischen Zyklen verringert ist, wird die Anziehungswirkung durch Erhöhen des Anteils bzw. Verhältnisses der zweiten Einspritzung zur Gesamteinspritzmenge verbessert. Wenn der Anteil der zweiten Einspritzung an der Gesamteinspritzmenge steigt, sinkt der Anteil der ersten Einspritzung, wodurch die Konzentration der Luft-Kraftstoff-Mischung zum Erzeugen der Ausgangsflamme verringert wird, d. h., die Verringerung der durch die Fertigungstoleranz verursachten Anziehungswirkung unterdrückt wird, oder die durch die Änderung der Zündumgebung verursachte Erhöhung der Konzentration der Luft-Kraftstoff-Mischung zum Erzeugen der Ausgangsflamme unterdrückt wird.
  • Wenn die Zündverzögerung für die Ausgangsflamme gegenüber jener vor der Erhöhung der Verbrennungsfluktuation zwischen Zyklen erhöht wird, wird das Verhältnis bzw. der Anteil der ersten Einspritzung durch Verringern des Verhältnisses der zweiten Einspritzung relativ zur Gesamteinspritzmenge erhöht, wodurch die Konzentration der Luft-Kraftstoff-Mischung zum Erzeugen der Ausgangsflamme erhöht wird, das bedeutet, die durch die Zündumgebungsänderung verursachte Verringerung der Konzentration der Luft-Kraftstoff-Mischung zum Erzeugen der Ausgangsflamme unterdrückt wird.
  • Wenn abgeschätzt wird, dass die Zündverzögerung für die Ausgangsflamme gegenüber jener vor der Erhöhung der Verbrennungsfluktuation zwischen Zyklen verringert wird, kann die Steuervorrichtung bestimmen, ob ein Minimalwert einer Sekundärspannung der Zündkerze kleiner als ein Schwellenwert ist, wobei die Sekundärspannung während des Zündzeitabschnitts abfällt. Wenn bestimmt wird, dass der Minimalwert kleiner als der Schwellenwert ist, kann die Steuervorrichtung das Lernen der zweiten Einspritzmenge passend zu dem Verhältnis nach dem Ändern der zweiten Einspritzmenge für die Summe durchführen. Wenn bestimmt wird, dass der Minimalwert gleich groß wie oder größer als der Schwellenwert ist, muss die Steuervorrichtung das Lernen der zweiten Einspritzmenge nicht durchführen.
  • Selbst wenn abgeschätzt werden kann, dass die Zündverzögerung für die Ausgangsflamme gegenüber jener vor der Erhöhung der Verbrennungsfluktuation zwischen Zyklen verringert ist, kann nicht festgelegt werden, welche der folgenden Ursachen zutrifft: Die Konzentration der Luft-Kraftstoff-Mischung zum Erzeugen der Ausgangsflamme ist höher als nötig, oder die Anziehungswirkung ist aufgrund der Fertigungstoleranz geringer.
  • Der Minimalwert der Sekundärspannung der Zündkerze, wobei die Sekundärspannung während des Zündzeitabschnitts abfällt, korreliert mit einer Veränderung der Anziehungswirkung. Die Anziehungswirkung ist höher, wenn der Minimalwert kleiner wird. Daher kann die Ursache durch eine Bestimmung unter Verwendung dieses Minimalwerts festgelegt werden, wenn abgeschätzt wird, dass die Zündverzögerung für die Ausgangsflamme gegenüber jener vor der Erhöhung der Verbrennungsfluktuationen zwischen Zyklen verringert ist. Genauer gesagt kann festgelegt werden, dass die Ursache der Verringerung der Zündverzögerung für die Ausgangsflamme ist, dass die Anziehungswirkung aufgrund der Fertigungstoleranz verringert ist, wenn bestimmt wird, dass der Minimalwert kleiner als der Schwellenwert ist. Wenn bestimmt wird, dass der Minimalwert größer als der Schwellenwert ist, kann festgelegt werden, dass die Ursache ist, dass die Konzentration der Luft-Kraftstoff-Mischung zum Erzeugen der Ausgangsflamme höher als nötig ist.
  • Wenn die Ursache der Verringerung der Zündverzögerung für die Ausgangsflamme ist, dass die Anziehungswirkung aufgrund der Fertigungstoleranzen verringert ist, ist vorherzusehen, dass die Anziehungswirkung nicht nur in diesem Zeitzyklus abgeschwächt wird, sondern auch im nächsten Zeitzyklus. Wenn daher bestimmt wird, dass der Minimalwert kleiner als der Schwellenwert ist, kann die Erhöhung der Verbrennungsfluktuation im nächsten Zeitzyklus oder später unterdrückt werden, indem das Lernen der zweiten Einspritzmenge passend zum Verhältnis nach der Änderung der zweiten Einspritzmenge durchgeführt wird. Andererseits kann die hohe Konzentration der Luft-Kraftstoff-Mischung auf diesen Zeitzyklus beschränkt sein, wenn die Ursache der Verringerung der Zündverzögerung für die Ausgangsflamme ist, dass die Konzentration der Luft-Kraftstoff-Mischung zum Erzeugen der Ausgangsflamme steigt. Daher wird die zweite Einspritzung im nächsten Zeitzyklus passend zum Verhältnis durchgeführt, nachdem die zweite Einspritzmenge geändert wird, ohne das Lernen der zweiten Einspritzmenge durchzuführen, wenn bestimmt wird, dass der Minimalwert größer als der Schwellenwert ist, wodurch die Erhöhung der Verbrennungsfluktuation im nächsten Zeitzyklus oder später unterdrückt wird.
  • Die Steuervorrichtung für die Brennkraftmaschine nach der vorliegenden Offenbarung kann die durch Fertigungstoleranz oder Änderung der Zündumgebung verursachte Erhöhung der Verbrennungsfluktuation zwischen Zyklen unterdrücken.
  • Kurze Erläuterung der Figuren
  • 1 ist ein Schaubild, das einen Systemaufbau nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
  • 2 ist ein Schaubild, das eine Katalysatoraufwärmsteuerung skizziert;
  • 3 ist ein Schaubild, das eine Einspritzung im Arbeitshub veranschaulicht;
  • 4 ist ein Schaubild, das eine Anziehungswirkung eines Entladefunkens und eine Ausgangsflamme durch die Arbeitshubeinspritzung veranschaulicht;
  • 5 ist ein Schaubild, das eine Beziehung zwischen einer Einspritzmenge in der Arbeitshubeinspritzung und einer Verbrennungsfluktuationsrate zwischen Zyklen zeigt;
  • 6 ist ein Schaubild, das Probleme beim Anstieg einer Verbrennungsfluktuation zeigt;
  • 7 ist ein Ablaufplan, der ein Beispiel eines Vorgangs veranschaulicht, den eine ECU 40 der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung durchführt;
  • 8 ist ein Schaubild, das ein Beispiel eines Schwellenwerts CD0-2 zeigt;
  • 9 ist ein Schaubild, das ein Abschätzungsverfahren für eine Zündverzögerung einer Ausgangsflamme unter Verwendung eines Ionenstroms zeigt;
  • 10 zeigt Schaubilder, die jeweils ein Beispiel einer Entladungswellenform einer Zündkerze während der Katalysatoraufwärmsteuerung darstellen; und
  • 11 ist ein Ablaufplan, der ein Beispiel eines von einer ECU 40 durchgeführten Vorgangs in einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
  • Erläuterung von Ausführungsformen
  • Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung basierend auf den Figuren beschrieben. Man bemerke, dass vergleichbare Elemente in den jeweiligen Figuren durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet sind, und die erneute Beschreibung weggelassen wird. Die vorliegende Offenbarung wird nicht durch die nachstehenden Ausführungsformen beschränkt.
  • Erste Ausführungsform
  • Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird mit Bezug auf 1 bis 9 beschrieben.
  • [Beschreibung des Systemaufbaus]
  • 1 ist ein Schaubild, das einen Systemaufbau nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. Wie in 1 veranschaulicht umfasst ein System nach der vorliegenden Ausführungsform eine in einem Fahrzeug montierte Brennkraftmaschine 10. Die Brennkraftmaschine 10 ist ein einzyklisch arbeitender Viertaktmotor. Die Brennkraftmaschine 10 weist mehrere Zylinder auf, und ein Zylinder 12 ist in 1 veranschaulicht. Die Brennkraftmaschine 10 umfasst einen Zylinderblock 14, in dem der Zylinder 12 gebildet ist, und einen Zylinderkopf 16, der auf dem Zylinderblock 14 angeordnet ist. Ein Kolben 18 ist im Zylinder 12 angeordnet, wobei der Kolben 18 sich in einer Axialrichtung des Kolbens 18 (in der vorliegenden Ausführungsform einer senkrechten Richtung) hin- und her bewegt. Eine Brennkammer 20 der Brennkraftmaschine 10 wird durch mindestens eine Wandfläche des Zylinderblocks 14, eine Bodenfläche des Zylinderkopfs 16 und eine obere Fläche des Kolbens 18 definiert.
  • Zwei Ansauganschlüsse 22 und zwei Abgasanschlüsse 24, die mit der Brennkammer 20 verbunden sind, sind im Zylinderkopf 16 gebildet. Ein Ansaugventil 26 ist in einer Öffnung des Ansauganschlusses 22 vorgesehen, die mit der Brennkammer 20 verbunden ist. Ein Abgasventil 28 ist in einer Öffnung des Abgasanschlusses 24 vorgesehen, die mit der Brennkammer 20 verbunden ist. Eine Einspritzung bzw. Einspritzvorrichtung 30 ist im Zylinderkopf 16 so vorgesehen, dass eine Spitze der Einspritzung 30 im Wesentlichen von der Mitte eines oberen Teils der Brennkammer 20 zur Brennkammer 20 zeigt. Die Einspritzung 30 ist mit einem Kraftstoffzuführsystem verbunden, das eine Kraftstoffpumpe, eine Common Rail, eine Zuführpumpe und dergleichen umfasst. Die Spitze der Einspritzung 30 weist mehrere Einspritzlöcher auf, die radial angeordnet sind. Wenn ein Ventil der Einspritzung 30 geöffnet wird, wird Kraftstoff in einem Hochdruckzustand aus diesen Einspritzlöchern eingespritzt.
  • Im Zylinderkopf 16 ist eine Zündkerze 32 so vorgesehen, dass sie auf der Seite des Abgasventils 28 der Einspritzung 30 und im oberen Teil der Brennkammer 20 angeordnet ist. Die Zündkerze 32 weist ein Elektrodenteil 34 an ihrer Spitze auf, wobei das Elektrodenteil 34 eine Mittelelektrode und eine Erdelektrode aufweist. Das Elektrodenteil 34 ist so angeordnet, dass es zu einem Bereich oberhalb einer Konturfläche eines aus der Einspritzung 30 eingespritzten Kraftstoffnebelmusters (nachstehend auch als ein „Nebelmusterrandbereich” bezeichnet) vorsteht (d. h. zu einem Bereich vom Nebelmusterrandbereich zur Bodenfläche des Zylinderkopfs 16). Genauer gesagt ist das Elektrodenteil 34 so vorgesehen, dass es zu dem Bereich oberhalb der Konturflächen des Kraftstoffnebelmusters vorsteht, das der Zündkerze 32 aus den Kraftstoffnebelmustern am nächsten ist, die radial von den Einspritzlöchern der Einspritzvorrichtung 30 eingespritzt werden. Es sei angemerkt, dass eine in 1 gezeigte Konturlinie die Konturfläche des Kraftstoffnebelmusters aus den von der Einspritzung 30 eingespritzten Kraftstoffnebelmustern wiedergibt, das sich am nächsten bei der Zündkerze 32 befindet.
  • Der Ansauganschluss 22 erstreckt sich im Wesentlichen gerade von einem Einlass auf einer Ansaugdurchlassseite zur Brennkammer 20. Ein Querschnittsbereich des Durchlasses des Ansauganschlusses 22 wird an einem Anschluss 36 verengt, der ein Verbindungsteil mit der Brennkammer 20 ist. Eine solche Form des Ansauganschlusses 22 erzeugt einen Wirbelfluss der Ansaugluft, die vom Ansauganschluss 22 in die Brennkammer 20 fließt. Der Wirbelfluss strudelt durch die Brennkammer 20. Genauer gesagt geht der Wirbelfluss von der Seite des Ansauganschlusses 22 zur Seite des Abgasanschlusses 24 im oberen Teil der Brennkammer 20 und geht dann vom oberen Teil der Brennkammer 20 an der Seite des Abgasanschlusses 24 nach unten. Der Wirbelfluss geht von der Seite des Abgasanschlusses 24 zur Seite des Ansauganschlusses 22 im unteren Teil der Brennkammer 20, und geht dann vom unteren Teil der Brennkammer 20 auf der Seite des Ansauganschlusses 22 wieder nach oben. Eine Aussparung wird auf der oberen Seite des Kolbens 18 gebildet, der den unteren Teil der Brennkammer 20 bildet, um den Wirbelfluss aufrechtzuerhalten.
  • Wie in 1 veranschaulicht umfasst das System nach der vorliegenden Ausführungsform eine ECU (elektronische Steuereinheit) 40 als Steuereinrichtung. Die ECU 40 umfasst ein RAM (einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff), ein ROM (Nur-Lese-Speicher), eine CPU (Zentralprozessoreinheit) und dergleichen. Die ECU 40 empfängt Signale von verschiedenen am Fahrzeug angebrachten Sensoren, und verarbeitet die empfangenen Signale. Der Sensor umfasst zumindest einen zylinderinternen Drucksensor 42, der im oberen Teil der Brennkammer 20 vorgesehen ist, einen Kurbelwellenwinkelsensor 44, der einen Drehwinkel einer mit dem Kolben 18 verbundenen Kurbelwelle erfasst, und einen Temperatursensor 46, der eine Temperatur von Kühlmittel in der Brennkraftmaschine 10 erfasst. Die ECU 40 verarbeitet die von einzelnen Sensoren empfangenen Signale, um verschiedene Stellglieder passend zu einem vorab festgelegten Steuerprogramm zu betreiben. Das von der ECU 40 betriebene Stellglied umfasst zumindest die vorstehend beschriebene Einspritzung 30 und Zündkerze 32.
  • [Startsteuerung durch die ECU 40]
  • In der vorliegenden Ausführungsform wird die (nachstehend auch als eine „Katalysatoraufwärmsteuerung” bezeichnete) Steuerung zum Fördern der Aktivierung eines Abgasreinigungskatalysators durch die in 1 veranschaulichte ECU 40 unmittelbar nach dem Kaltstart der Brennkraftmaschine 10 durchgeführt. Der Abgasreinigungskatalysator ist ein Katalysator, der in einem Abgasdurchlass der Brennkraftmaschine 10 vorgesehen ist. Ein Beispiel des Abgasreinigungskatalysators umfasst einen Drei-Wege-Katalysator, der Stickoxide (NOx), Kohlenwasserstoffe (HC) und Kohlenmonoxid (CO) im Abgas entfernt, wenn die Atmosphäre des Katalysators sich in einem aktivierten Zustand in der Nähe der Stöchiometrie befindet.
  • Die von der ECU 40 durchgeführte Katalysatoraufwärmsteuerung wird mit Bezug auf 2 bis 7 beschrieben. 2 veranschaulicht einen Zeitpunkt der Einspritzung durch die Einspritzvorrichtung 30 und einen Startzeitpunkt eines Zündzeitabschnitts der Zündkerze 32 (einen Startzeitpunkt eines Abgabezeitabschnitts des Elektrodenteils 34) während der Katalysatoraufwärmsteuerung. Wie in 2 veranschaulicht führt die Einspritzvorrichtung 30 während der Katalysatoraufwärmsteuerung eine Einspritzung zu einem ersten Zeitpunkt (eine erste Einspritzung) in einem Ansaughub durch, und führt dann eine Einspritzung zu einem zweiten Zeitpunkt (eine zweite Einspritzung) mit einer Menge, die kleiner als die Einspritzung zum ersten Zeitpunkt ist, in einem Arbeitshub nach einem oberen Kompressionstotpunkt durch. Es sei angemerkt, dass in der nachstehenden Beschreibung die Einspritzung zum ersten Zeitpunkt (die erste Einspritzung) als eine „Ansaughubeinspritzung” bezeichnet wird, und die Einspritzung zum zweiten Zeitpunkt (die zweite Einspritzung) als eine „Arbeitshubeinspritzung” bezeichnet wird. Wie in 2 veranschaulicht wird während der Katalysatoraufwärmsteuerung der Startzeitpunkt des Zündzeitabschnitts der Zündkerze 32 auf einen Zeitpunkt festgelegt, der gegenüber dem oberen Kompressionstotpunkt verzögert ist.
  • In 2 wird die Arbeitshubeinspritzung zu einem Zeitpunkt durchgeführt, der gegenüber dem Startzeitpunkt des Zündzeitabschnitts verzögert ist, aber die Arbeitshubeinspritzung kann zu einem Zeitpunkt begonnen werden, der gegenüber dem Startzeitabschnitts vorgezogen ist. Im Hinblick darauf wird die Beschreibung mit Bezug auf 3 durchgeführt. 3 ist ein Schaubild, das einen zeitlichen Zusammenhang zwischen einem Einspritzzeitabschnitt und einem Zündzeitabschnitt in der Arbeitshubeinspritzung veranschaulicht. 3 veranschaulicht vier jeweils zu verschiedenen Zeitpunkten gestartete Einspritzungen A, B, C und D. Die Einspritzungen A, B, C und D werden jeweils zu verschiedenen Zeitpunkten gestartet, aber alle Einspritzzeitabschnitte weisen in der Arbeitshubeinspritzung dieselbe Länge auf. Der in 3 veranschaulichte Zündzeitabschnitt ist gleich dem Zündzeitabschnitt während der Katalysatoraufwärmsteuerung (dem Einstellzeitabschnitt). In der vorliegenden Ausführungsform entsprechen, wie in 3 veranschaulicht, die Einspritzung B, die während des Starts des Zündzeitabschnitts durchgeführt wird, die Einspritzung C, die während des Zündzeitabschnitts durchgeführt wird, und die Einspritzung D, die während des Abschlusses des Zündzeitabschnitt durchgeführt wird, der Arbeitshubeinspritzung. Die Einspritzung A, die zu einem Zeitpunkt durchgeführt wird, der gegenüber dem Startzeitpunkt des Zündzeitabschnitts vorgezogen ist, entspricht nicht der Einspritzung im Arbeitshub in der vorliegenden Ausführungsform. Dies ist so, weil es nötig ist, dass zumindest ein Teil des Einspritzzeitabschnitts mit dem Zündzeitabschnitt in der Arbeitshubeinspritzung überlappt, um eine nachstehend beschriebene Saug- bzw. Anziehungswirkung zu erzielen.
  • [Anziehungswirkung durch die Arbeitshubeinspritzung]
  • 4 ist ein Schaubild, das eine Anziehungswirkung eines Entladungsfunkens und einer Ausgangsflamme in der Arbeitshubeinspritzung veranschaulicht. Ein oberer Teil und ein mittlerer Teil (oder ein unterer Teil) der 4 veranschaulicht jeweils zwei unterschiedliche Zustände des Entladungsfunkens, der vom Elektrodenteil 34 während des Zündzeitabschnitts der Zündkerze 32 erzeugt wird, und die vom Entladungsfunken erzeugte Anfangsflamme sowie eine Luft-Kraftstoff-Mischung, die den von der Ansaughubeinspritzung eingespritzten Kraftstoffnebel enthält. Das obere Teil der 4 veranschaulicht einen Zustand, in dem die Arbeitshubeinspritzung nicht durchgeführt wird. Der mittlere Teil (oder der untere Teil) der 4 veranschaulicht einen Zustand, in dem die Arbeitshubeinspritzung durchgeführt wird. Es sei angemerkt, dass zur Vereinfachung der Beschreibung 4 nur ein Kraftstoffnebelmuster, das am nächsten bei der Zündkerze 32 liegt, aus durch die Arbeitshubeinspritzung eingespritzten Kraftstoffnebelmustern veranschaulicht.
  • Wie im oberen Teil der 4 veranschaulicht erstrecken sich der vom Elektrodenteil 34 erzeugte Entladungsfunken und die Ausgangsflamme in einer Wirbelflussrichtung, wenn die Arbeitshubeinspritzung nicht durchgeführt wird. Andererseits wird (durch Mitreißen) ein Niederdruckbereich um den Kraftstoffnebel gebildet, und der vom Elektrodenteil 34 erzeugte Entladungsfunken und die Ausgangsflamme werden in eine Richtung entgegen der Wirbelflussrichtung angezogen bzw. angesaugt, wie im mittleren Teil der 4 veranschaulicht, wenn die Arbeitshubeinspritzung durchgeführt wird. Somit werden wie im unteren Teil der 4 veranschaulicht der angezogene Entladungsfunken und die Ausgangsflamme mit dem von der Arbeitshubeinspritzung eingespritzten Kraftstoffnebel in Kontakt gebracht, werden vom Kraftstoffnebel mitgerissen und breiten sich schnell aus. Die Ausbreitung der Ausgangsflamme, die sowohl durch den Entladungsfunken als auch das Anziehen der Ausgangsflamme verursacht wird, tritt in den in 3 veranschaulichten Einspritzungen B und C auf. Das Wachstum der Ausgangsflamme bei der Einspritzung D in 3 wird später beschrieben.
  • Der im Arbeitshub eingespritzte Kraftstoffnebel wird durch den Wirbelfluss und den Druck im Zylinder beeinflusst. Wenn die Arbeitshubeinspritzung zu einem Zeitpunkt durchgeführt wird, der gegenüber dem Startzeitpunkt des Zündzeitabschnitts der Zündkerze 32 nach vorn verschoben ist (siehe Einspritzung A in 3), ändert der durch diese Einspritzung eingespritzte Kraftstoffnebel seine Form, bevor er das Elektrodenteil 34 erreicht. Folglich ist eine Konzentration der Luft-Kraftstoff-Mischung um die Zündkerze instabil, und eine Verbrennungsfluktuation zwischen Zyklen wird groß. Wird jedoch die Arbeitshubeinspritzung so durchgeführt, dass zumindest ein Teil des Einspritzzeitabschnitts mit dem Zündzeitabschnitt überlappt (siehe Einspritzungen B, C in 3), kann die im mittleren Teil der 4 veranschaulichte Anziehungswirkung erzielt werden. Selbst wenn sich der durch die Arbeitshubeinspritzung eingespritzte Kraftstoffnebel hinsichtlich seiner Form ändert, kann die Verbrennung zum Vergrößern der Ausgangsflamme (die nachstehend auch als „Anfangsverbrennung” bezeichnet wird), stabilisiert werden, wodurch die Verbrennungsfluktuation zwischen Zyklen unterdrückt wird. Zudem kann die Verbrennung, die der Anfangsverbrennung oder der gewachsenen Ausgangsflamme folgt, die (nachstehend auch als „Hauptverbrennung” bezeichnete) Verbrennung stabilisieren, die den Großteil des Kraftstoffnebels umfasst, der in der Ansaughubeinspritzung eingespritzt wurde. In der in 3 veranschaulichten Einspritzung D verschwindet der Entladungsfunken, wenn der Zündzeitabschnitt abgeschlossen ist, aber die Ausgangsflamme bleibt. Die vom in der Arbeitshubeinspritzung eingespritzten Kraftstoffnebel verursachte Anziehungswirkung ermöglicht, dass die Ausgangsflamme mit dem Kraftstoffnebel in Kontakt gebracht wird. Demgemäß wird die Ausgangsflamme ähnlich wie in den in 3 veranschaulichten Fällen B, C der Einspritzung stabilisiert, wodurch die Verbrennungsfluktuation zwischen Zyklen unterdrückt wird.
  • [Kraftstoffeinspritzmenge während der Katalysatoraufwärmsteuerung]
  • Eine Einspritzmenge ist in der Arbeitshubeinspritzung in jedem Zyklus während der Katalysatoraufwärmsteuerung festgelegt. 5 ist ein Schaubild, das eine Beziehung zwischen einer Einspritzmenge in der Arbeitshubeinspritzung und einer Verbrennungsfluktuationsrate zwischen Zyklen zeigt. Die in 5 gezeigte Verbrennungsfluktuationsrate erhält man durch Ändern der Einspritzmenge in der Arbeitshubeinspritzung, während die Einspritzmenge in der Ansaughubeinspritzung und der Startzeitpunkt und Endzeitpunkt des Zündzeitabschnitts festgelegt sind. Wie in 5 gezeigt ist eine Linie, die die Verbrennungsfluktuationsrate über der Einspritzmenge in der Arbeitshubeinspritzung anzeigt, eine nach unten konvexe Linie. In der vorliegenden Ausführungsform erhält man die Einspritzmenge, bei der die Verbrennungsfluktuationsrate den kleinsten Wert (z. B. ca. 4 mm3/Hub) aufweist, wie in 5 gezeigt durch Anpassung. Die erhaltene Einspritzmenge wird als ein Ausgangswert im ROM der ECU 40 gespeichert und wird während der Katalysatoraufwärmsteuerung aus dem ROM ausgelesen.
  • In jedem Zyklus während der Katalysatoraufwärmsteuerung berechnet die ECU 40 die Gesamteinspritzmenge (das heißt, die Summe der Einspritzmenge in der Ansaughubeinspritzung und der Einspritzmenge in der Arbeitshubeinspritzung) so, dass ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis im Zylinder auf einem leicht fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis beibehalten wird (als Beispiel ungefähr 14,3). Die Erhöhung der Kraftstofffluktuation zwischen zwei Zyklen, die durch die Fluktuation des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses im Zylinder verursacht wird, kann unterdrückt werden, indem das Luft-Kraftstoff-Verhältnis im Zylinder auf dem leicht fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis beibehalten wird. Wie vorstehend beschrieben bedeutet das Berechnen der Gesamteinspritzmenge derart, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis im Zylinder auf dem leicht fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis beibehalten wird, ein Anpassen der Einspritzmenge in der Ansaughubeinspritzung passend zu einer Luftmenge im Zylinder, weil die Ansaugmenge in der Arbeitshubeinspritzung in jedem Zyklus während der Katalysatoraufwärmsteuerung festgelegt ist.
  • [Problem beim Anstieg der Verbrennungsfluktuation]
  • Der vorstehend beschriebene Ausgangswert (adaptive Wert) wird durch Adaption auf der Grundlage eines Standardmaschinenaufbaus erhalten. Beispielsweise kann die Verbrennungsfluktuation zwischen Zyklen groß sein, weil die gewünschte Anziehungswirkung nicht erreicht werden kann, wenn eine Größe des Überstands der Zündkerze 32 in die Brennkammer 20 in einem Bereich der Fertigungstoleranzen liegt, aber kleiner als eine Standardgröße des Überstands ist. Selbst wenn es kein Problem hinsichtlich der Fertigungstoleranzen gibt, kann die Verbrennungsfluktuation zwischen Zyklen beispielsweise groß sein, weil die Konzentration der Luft-Kraftstoff-Mischung zur Erzeugung der vorstehend beschriebenen Ausgangsflamme instabil ist, wobei sich die Luft-Kraftstoff-Mischung aus dem durch Ansaughubeinspritzung eingespritzten Kraftstoffnebel ergibt, wenn sich eine Zündumgebung in der Brennkammer 20 ändert und außerhalb eines gewünschten Bereichs liegt. In jedem Fall wird die Fahrbarkeit während der Katalysatoraufwärmsteuerung beeinflusst, wenn die Verbrennungsfluktuation zwischen Zyklen groß wird.
  • Diese Probleme werden mit Bezug auf 6 genau beschrieben. 6 zeigt eine Beziehung zwischen der Einspritzmenge in der Arbeitshubeinspritzung und der Verbrennungsfluktuationsrate zwischen Zyklen, die in 5 gezeigt ist. Wenn die Größe des Überstands der Zündkerze 32 in die Brennkammer 20 kleiner als die Standardgröße des Überstands ist, ist ein Abstand zwischen dem Nebelmusteräußeren und dem Elektrodenteil 34 länger als im Standardmaschinenaufbau. Daher kann nur die Anziehungswirkung tatsächlich erzielt werden, die dasselbe Ausmaß wie ein Fall der Durchführung der Arbeitshubeinspritzung mit einer Menge aufweist, die kleiner als der Ausgangswert ist (ein adaptiver Wert), selbst wenn die Arbeitshubeinspritzung mit dem Ausgangswert (adaptiven Wert) durchgeführt wird. Als ein Ergebnis wird die Verbrennungsfluktuationsrate hoch ((i) in 6).
  • Wenn sich die Zündumgebung in der Brennkammer 20 ändert und außerhalb eines gewünschten Bereichs liegt, wird die Konzentration der Luft-Kraftstoff-Mischung zum Erzeugen der Ausgangsflamme instabil. Dies bedeutet, dass die Konzentration geringer oder größer als nötig ist. Daher ändert sich die Verbrennungsfluktuationsrate tatsächlich nicht gegenüber einem Fall der Durchführung der Arbeitshubeinspritzung mit einer Menge, die größer als der Ausgangswert (adaptive Wert) ist ((ii) der 6), selbst wenn die Arbeitshubeinspritzung mit dem Ausgangswert (adaptiven Wert) durchgeführt wird, oder die Verbrennungsfluktuationsrate ändert sich nicht gegenüber einem Fall der Durchführung der Arbeitshubeinspritzung mit einer Menge, die kleiner als der Ausgangswert (adaptive Wert) ist ((iii) der 6).
  • [Gegenmaßnahmen, wenn die Verbrennungsfluktuation steigt]
  • In der vorliegenden Ausführungsform wird zur Vermeidung einer solchen Situation eine Abschätzung der Erhöhung der Verbrennungsfluktuation zwischen den Zyklen während der Katalysatoraufwärmsteuerung durchgeführt. Die Abschätzung der Erhöhung der Verbrennungsfluktuation zwischen Zyklen wird unter Verwendung einer Motordrehzahlfluktuation durchgeführt, die beispielsweise passend zu einem Erfassungswert des Kurbelwellenwinkelsensors 44 berechnet wird.
  • In der vorliegenden Ausführungsform wird die Abschätzung der Zündverzögerung für die Ausgangsflamme durchgeführt, wenn abgeschätzt wird, dass die Verbrennungsfluktuation zwischen Zyklen steigt, wobei die Ausgangsflamme aus dem Entladungsfunken und der Luft-Kraftstoff-Mischung erzeugt wird, die den Kraftstoffnebel enthält, der durch die Ansaughubeinspritzung eingespritzt wird. Die Abschätzung der Zündverzögerung für die Ausgangsflamme wird unter Verwendung eines (nachstehend auch als ein „SA-CA2” bezeichneter) Kurbelwellenwinkelzeitabschnitts CA0-CA2 ab dem Zündzeitpunkt (das heißt, einem Entladungsstartzeitpunkt am Elektrodenteil 34) durchgeführt, bis ein Verbrennungsmassenverhältnis (MFB) 2% erreicht. Es sei angemerkt, dass ein Verfahren der Berechnung des MFB passend zu einem Analyseergebnis von Zylinderinnendruckdaten und einem Verfahren der Berechnung des SA-CA2 beispielhaft in der JP 2005-094339 A und der JP 2015-098799 A genau beschrieben sind, und diese Beschreibungen daher in dieser Offenbarung weggelassen werden.
  • In der vorliegenden Ausführungsform wird die Einspritzmenge in der Arbeitshubeinspritzung verringert, indem abgeschätzt wird, dass die Ursache der Erhöhung der Zündverzögerung für die Ausgangsflamme ist, dass die Konzentration der Luft-Kraftstoff-Mischung zum Erzeugen der Ausgangsflamme geringer als nötig ist (das heißt, der in (i) der 6 beschriebene Zustand), wenn abgeschätzt wird, dass die Zündverzögerung für die Ausgangsflamme gegenüber jener vor der Erhöhung der Verbrennungsfluktuation zwischen Zyklen steigt. Wenn dagegen abgeschätzt wird, dass die Zündverzögerung für die Ausgangsflamme gegenüber jener vor der Erhöhung der Verbrennungsfluktuation zwischen Zyklen sinkt, steigt die Einspritzmenge in der Arbeitshubeinspritzung durch Abschätzen, dass die Ursache der Verringerung der Zündverzögerung für die Ausgangsflamme ist, dass die Konzentration der Luft-Kraftstoff-Mischung zum Erzeugen der Ausgangsflamme höher als nötig ist (d. h., der in (iii) der 6 beschriebene Zustand), oder die vorstehend beschriebene Anziehungswirkung abgeschwächt ist (das heißt der in (i) der 6 beschriebene Zustand).
  • Wie vorstehend beschrieben wird die Gesamteinspritzmenge so berechnet, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis im Zylinder in jedem Zyklus während der Katalysatoraufwärmsteuerung auf dem leicht fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis gehalten wird.
  • Wenn die Einspritzmenge in der Arbeitshubeinspritzung verringert wird, steigt die Einspritzmenge in der Ansaughubeinspritzung. Daher kann die Konzentration der Luft-Kraftstoff-Mischung zum Erzeugen der Ausgangsflamme erhöht werden, um die Erhöhung der Verbrennungsfluktuation zu unterdrücken. Wenn dagegen die Einspritzmenge in der Arbeitshubeinspritzung steigt, sinkt die Einspritzmenge in der Ansaughubeinspritzung. Daher kann die Konzentration der Luft-Kraftstoff-Mischung zum Erzeugen der Ausgangsflamme verringert werden, um die Erhöhung der Verbrennungsfluktuation zu unterdrücken. Wenn die Einspritzmenge in der Arbeitshubeinspritzung steigt, kann die vorstehend beschriebene Anziehungswirkung verbessert werden, um die Erhöhung der Verbrennungsfluktuation zu unterdrücken. Somit kann die Einspritzmenge in der Arbeitshubeinspritzung oder das Verhältnis der Arbeitshubeinspritzung zur Gesamteinspritzmenge in der vorliegenden Ausführungsform geändert werden, wenn abgeschätzt wird, dass die Verbrennungsfluktuation zwischen Zyklen steigt, wodurch verhindert wird, dass die Fahrbarkeit während der Katalysatoraufwärmsteuerung beeinflusst wird.
  • [Spezifisches Verfahren in der ersten Ausführungsform]
  • 7 ist ein Ablaufplan, der ein Beispiel eines von der ECU 40 in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung durchgeführten Vorgangs veranschaulicht. Es sei angemerkt, dass in dieser Figur veranschaulichte Programme wiederholt in jedem Zylinder nach dem Start der Brennkraftmaschine 10 zyklisch durchgeführt werden.
  • In den in 7 veranschaulichten Abläufen wird zuerst bestimmt, ob die Maschinenkühlmitteltemperatur sich unterhalb eines Schwellenwerts Tcat befindet (Schritt S100). In Schritt S100 wird die Maschinenkühlmitteltemperatur entsprechend dem Erfassungswert des Temperatursensors 46 mit dem Schwellenwert Tcat (z. B. 30 bis 40°C verglichen). Wenn bestimmt wird, dass die Maschinenkühlmitteltemperatur gleich dem oder höher als der Schwellenwert Tcat ist (in einem Fall von „NEIN”), kann die Aktivierung des Abgasreinigungskatalysators für unnötig gehalten werden, und der Ablauf verlässt dieses Programm. Wenn andererseits bestimmt wird, dass die Maschinenkühlmitteltemperatur unter dem Schwellenwert Tcat liegt (in einem Fall von „JA”), kann bestimmt werden, dass die Aktivierung des Abgasreinigungskatalysators nötig ist, und die Katalysatoraufwärmsteuerung wird gestartet (Schritt S102).
  • Nach Schritt S102 wird bestimmt, ob die Maschinendrehzahlfluktuation groß ist (Schritt S104). In Schritt S104 wird beispielsweise ein Mittelwert von Zeiten, die in den Arbeitshüben in mehreren verstrichenen Zyklen vor dem derzeitigen Zyklus benötigt wurden, als die Maschinendrehzahlfluktuation berechnet, und der berechnete Mittelwert wird mit einem Schwellenwert Necov verglichen. Wenn bestimmt wird, dass der Mittelwert gleich oder kleiner als der Schwellenwert Necov ist (in einem Fall von „NEIN”), kann abgeschätzt werden, dass die Verbrennungsfluktuation zwischen Zyklen nicht steigt, und der Vorgang verlässt dieses Programm. Wenn andererseits bestimmt wird, dass der Mittelwert größer als der Schwellenwert Necov ist (in einem Fall von „JA”), kann abgeschätzt werden, dass die Verbrennungsfluktuation zwischen Zyklen steigt, und der Vorgang geht zu Schritt S106 weiter.
  • In Schritt S106 wird bestimmt, ob der SA-CA2 größer als ein Schwellenwert CD0-2 ist. 8 ist ein Schaubild, das ein Beispiel des Schwellenwerts CD0-2 zeigt. Wie in 8 gezeigt, ist der SA-CA2 (eine Ordinate der 8) länger, wenn die Einspritzmenge in der Arbeitshubeinspritzung steigt. Dies ist so, weil unter der Bedingung, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis im Zylinder konstant ist, die Einspritzmenge in der Ansaughubeinspritzung kleiner ist, wenn die Einspritzmenge in der Arbeitshubeinspritzung größer ist, was dazu führt, dass die Zeit benötigt wird, bis das Verbrennungsmassenverhältnis (MFB) 2% wird. Der Schwellenwert CD0-2 wird auf einen Wert des SA-CA2 festgelegt, den man erhält, wenn die Einspritzmenge in der Arbeitshubeinspritzung der Ausgangswert (adaptive Wert) ist.
  • Wenn im Schritt S106 bestimmt wird, dass der SA-CA2 größer als der Schwellenwert CD0-2 ist (in einem Fall von „JA”), kann abgeschätzt werden, dass die Zündverzögerung für die Ausgangsflamme gegenüber jener vor der Erhöhung der Verbrennungsfluktuation zwischen Zyklen steigt, und daher wird die Einspritzmenge in der Arbeitshubeinspritzung in dem nächsten Zeitzyklus verringert (Schritt S108). Andererseits kann abgeschätzt werden, dass die Einspritzverzögerung für die Ausgangsflamme gegenüber jener vor der Erhöhung der Verbrennungsfluktuation zwischen Zyklen verringert wird, wenn der SA-CA2 gleich groß wie oder kleiner als der Schwellenwert CD0-2 ist (in einem Fall von „NEIN”), und daher wird die Einspritzmenge in der Arbeitshubeinspritzung im nächsten Zeitzyklus erhöht (Schritt S110).
  • Nach den vorstehend beschriebenen in 7 veranschaulichten Abläufen kann die Einspritzmenge in der Arbeitshubeinspritzung im nächsten Zeitzyklus oder das Verhältnis der Arbeitshubeinspritzung zur Gesamteinspritzmenge im nächsten Zeitzyklus passend zu einem Ergebnis der Abschätzung geändert werden, ob die Zündverzögerung für die Ausgangsflamme gegenüber der vor der Erhöhung der Verbrennungsfluktuation zwischen Zyklen erhöht wird. Demgemäß kann die Verbrennungsfluktuation zwischen Zyklen während der Katalysatoraufwärmsteuerung unterdrückt werden, wodurch verhindert wird, dass die Fahrbarkeit beeinträchtigt ist.
  • [Modifizierung der ersten Ausführungsform]
  • In der ersten Ausführungsform strudelt der in der Brennkammer 20 gebildete Wirbelfluss vom oberen Teil der Brennkammer 20 auf der Seite des Abgasanschlusses 24 nach unten und vom unteren Teil der Brennkammer 20 auf der Seite des Einlassanschlusses 22 nach oben. Der Wirbelfluss kann jedoch in einer Richtung entgegen dieser Flussrichtung strudeln, d. h., der Wirbelfluss kann vom oberen Teil der Brennkammer 20 auf der Seite des Einlassanschlusses 22 nach unten und vom unteren Teil der Brennkammer 20 zur Seite des Abgasanschlusses 24 nach oben strudeln. In diesem Fall ist es nötig, einen Ort der Zündkerze 32 von der Seite des Abgasventils 28 zur Seite des Einlassventils 26 zu ändern. Durch derartiges Ändern des Orts der Zündkerze 32 ist die Zündkerze 32 in der Wirbelflussrichtung auf der stromabwärtigen Seite der Einspritzung 30 angeordnet, wodurch die Anziehungswirkung durch die Arbeitshubeinspritzung erzielt wird. Es sei angemerkt, dass diese Modifizierung in ähnlicher Weise für eine später beschriebene zweite Ausführungsform eingesetzt werden kann.
  • In der ersten Ausführungsform wird die Einspritzung zum ersten Zeitpunkt (die erste Einspritzung) durch die Einspritzung 30 im Ansaughub durchgeführt, und die Einspritzung am zweiten Zeitpunkt (zweite Einspritzung) wird im Arbeitshub an dem Zeitpunkt durchgeführt, der gegenüber dem Kompressionstotpunkt verzögert ist. Der erste Einspritzzeitpunkt (die erste Einspritzung) kann aber auch im Kompressionshub durchgeführt werden. Zudem kann die Einspritzung am ersten Zeitpunkt (erste Einspritzung) auf mehrere Male unterteilt durchgeführt werden, oder es kann auch ein Teil der Einspritzung am ersten Zeitpunkt im Ansaughub durchgeführt werden, und der Rest kann im Kompressionshub durchgeführt werden. Somit können die Einspritzzeiten und die Anzahl der Einspritzungen am ersten Einspritzzeitpunkt (bei der ersten Einspritzung) verschieden modifiziert sein. Es sei angemerkt, dass diese Modifizierung analog für die später beschriebene zweite Ausführungsform einsetzbar ist.
  • In der ersten Ausführungsform wird die Erhöhung der Verbrennungsfluktuation zwischen Zyklen anhand der Maschinendrehzahlfluktuation abgeschätzt. Die Verbrennungsfluktuation kann jedoch z. B. auch unter Verwendung von Verbrennungsdruckfluktuation und Drehmomentfluktuation abgeschätzt werden. Der Verbrennungsdruck kann z. B. passend zu einem Erfassungssignal eines in der Brennkammer 20 eingebauten Verbrennungsdrucksensors erfasst werden. Die Drehmomentfluktuation kann passend zu einem Erfassungssignal eines in der Brennkammer 20 eingebauten Drehmomentmessers vom Dehnungsmessstreifentyp erfasst werden. Es sei angemerkt, dass diese Modifizierungen in ähnlicher Weise für die später beschriebene zweite Ausführungsform einsetzbar ist.
  • In der erste Ausführungsform wird die Abschätzung der Zündverzögerung für die Ausgangsflamme unter Verwendung der SA-CA2 durchgeführt. Die Abschätzung bezüglich der Zündverzögerung für die Ausgangsflamme kann jedoch auch unter Verwendung eines Kurbelwellenwinkelzeitabschnitts CA0-CA10 (der nachstehend auch als ein „SA-CA10” bezeichnet wird) von einem Startpunkt der Anfangsverbrennung (Kurbelwellenwinkel CA0) bis zu einem Verbrennungspunkt durchgeführt werden, zu dem das Verbrennungsmassenverhältnis (MFB) 10% wird (Kurbelwellenwinkel CA10). Die Beziehung zwischen dem SA-CA10 und der Einspritzmenge in der Arbeitshubeinspritzung ist im Wesentlichen gleich der Beziehung zwischen dem in 8 gezeigten SA-CA2 und der Einspritzmenge in der Arbeitshubeinspritzung. Die Abschätzung der Zündverzögerung für die Ausgangsflamme kann auch dann durchgeführt werden, wenn der SA-CA10 verwendet wird. Es sei angemerkt, dass diese Modifizierung in ähnlicher Weise auch für die später beschriebene zweite Ausführungsform einsetzbar ist.
  • Die Abschätzung der Zündverzögerung kann beispielsweise auch durchgeführt werden, indem Ionen erfasst werden, die in der Brennkammer 20 als ein Ionenstrom erzeugt werden, der in dem Elektrodenteil 34 fließt, und der Ionenstrom genutzt wird. 9 ist ein Schaubild, das ein Abschätzungsverfahren zeigt, das sich auf die Zündverzögerung für die Ausgangsflamme unter Verwendung des Ionenstroms bezieht. Wie in 9 gezeigt umfassen Ionenstromwellenformen eine Wellenform (i), die zu einem Zeitpunkt betrachtet wird, an dem die Ausgangsflamme die Bodenfläche des Zylinderkopfs in der Nähe der Zündkerze erreicht, und eine Wellenform (ii), die zu einem Zeitpunkt beobachtet wird, an dem die gewachsene Ausgangsflamme die Wandfläche des Zylinderblocks weg von der Zündkerze erreicht. Der Ionenstrom IION, der der Wellenform (i) entspricht, ist höher, wenn die Einspritzmenge in der Ansaughubeinspritzung steigt. Daher kann die Abschätzung der Zündverzögerung für die Ausgangsflamme selbst dann durchgeführt werden, wenn der Ionenstrom IION verwendet wird, der zur Wellenform (i) passt. Man bemerke, dass diese Modifizierungen in ähnlicher Weise auch für die später beschriebene zweite Ausführungsform verwendbar sind.
  • Zweite Ausführungsform
  • Als Nächstes wird die zweite Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung mit Bezug auf 10 und 11 beschrieben.
  • Man bemerke, dass die vorliegende Ausführungsform auf der Annahme beruht, dass der in 1 veranschaulichte Systemaufbau verwendet wird. Daher werden die Beschreibungen desselben weggelassen.
  • [Gegenmaßnahmen beim Anstieg der Verbrennungsfluktuation]
  • In der ersten Ausführungsform wird die Einspritzmenge in der Arbeitshubeinspritzung erhöht, wenn abgeschätzt wird, dass die Zündverzögerung für die Ausgangsflamme gegenüber der vor der Erhöhung der Verbrennungsfluktuation zwischen Zyklen kleiner wird. Wenn abgeschätzt wird, dass sich die Zündverzögerung für die Ausgangsflamme gegenüber der vor der Erhöhung der Verbrennungsfluktuation zwischen Zyklen verringert, wird in der vorliegenden Ausführungsform anhand einer Sekundärspannung der Zündkerze 32 abgeschätzt, dass dieser Grund vorliegt.
  • 10 zeigt Schaubilder, die jeweils ein Beispiel einer Entladungswellenform der Zündkerze während der Katalysatoraufwärmsteuerung zeigen. Ein Schaubild auf der oberen Seite und ein Schaubild auf der unteren Seite in 10 sind dahingehend gleich, dass die von der Zündkerze erzeugte Sekundärspannung ab einem bestimmten Zeitpunkt abzufallen beginnt. Wenn die Sekundärspannung während des Abfallens die Entladungsspannung der Zündkerze erreicht, wird ein Entladungsfunken durch das Elektrodenteil der Zündkerze erzeugt. Wie durch Vergleich des oberen Schaubilds mit dem unteren Schaubild in 10 verständlich wird, fällt die Sekundärspannung im unteren Schaubild stärker als die Sekundärspannung im oberen Schaubild ab. Dies ist so, weil die in 4 veranschaulichte Anziehungswirkung verstärkt wird. Wenn die in 4 veranschaulichte Anziehungswirkung stark ist, werden nicht nur der durch das Elektrodenteil erzeugte Entladungsfunken, sondern auch die Ausgangsflamme, die durch den Kontakt des von der Ansaughubeinspritzung eingespritzten Kraftstoffnebels mit dem Entladungsfunken stark zum Niederdruckbereich gezogen, der um den von der Arbeitshubeinspritzung eingespritzten Kraftstoffnebel gebildet ist.
  • Wenn die Abschätzung der Zündverzögerung für die Ausgangsflamme unter Verwendung des SA-CA2 durchgeführt wird, ist es selbst dann, wenn abgeschätzt werden kann, dass die Zündverzögerung für die Ausgangsflamme gegenüber der vor der Erhöhung der Verbrennungsfluktuation zwischen Zyklen verringert ist, schwierig, festzulegen, ob die Ursache ist, dass die Konzentration der Luft-Kraftstoff-Mischung zum Erzeugen der Ausgangsflamme höher als nötig ist, oder ob die vorstehend beschriebene Anziehungswirkung aufgrund der Fertigungstoleranzen abgeschwächt ist. Es ist ähnlich schwierig, die Ursache festzulegen, selbst wenn der SA-CA10 und der vorstehend beschriebene Ionenstrom verwendet werden. Wenn jedoch wie in 10 gezeigt ein Wert der Sekundärspannung bei maximalem Sekundärspannungsabfall verwendet wird (was nachstehend als ein „maximaler Spannungsabfall” bezeichnet wird), kann die Ursache bestimmt werden.
  • Wenn die Ursache der Verringerung der Zündverzögerung für die Ausgangsflamme in Fertigungstoleranzen liegt, ist vorherzusehen, dass die vorstehend beschriebene Anziehwirkung nicht nur in diesem Zeitzyklus, sondern auch im nächsten Zeitzyklus geschwächt wird. In der vorliegenden Ausführungsform steigert die Steuervorrichtung die Zündmenge in der Arbeitshubeinspritzung und führt das Lernen zum Korrigieren der im ROM der ECU 40 gespeicherten Einspritzmenge auf die erhöhte Einspritzmenge durch, wenn bestimmt wird, dass der maximale Spannungsabfall kleiner als ein Schwellenwert Vs (festgelegter Wert) ist. Wenn die Korrektur der Einspritzmenge das erste Mal nach dem Anstieg der Einspritzmenge durchgeführt wird, wird die im ROM der ECU 40 gespeicherte Einspritzmenge zum vorstehend beschriebenen Ausgangswert (adaptiven Wert). Wenn die Steuervorrichtung das Lernen zum Korrigieren der Einspritzmenge auf die erhöhte Menge durchführt, wird die Arbeitshubeinspritzung passend zur wiedergegebenen Einspritzmenge im nächsten Zeitzyklus durchgeführt, wodurch die Verbrennungsfluktuation zwischen Zyklen im nächsten Zeitzyklus oder später unterdrückt wird.
  • Wenn andererseits die Ursache der Verringerung der Zündverzögerung für die Ausgangsflamme auf der hohen Konzentration der Luft-Kraftstoff-Mischung beruht, kann es sein, dass die hohe Konzentration in nur diesem Zeitzyklus verursacht wird, und die Konzentration kann im nächsten Zeitzyklus oder später stabil sein. In der vorliegenden Ausführungsform senkt die Steuervorrichtung die Einspritzmenge in der Arbeitshubeinspritzung und verhindert das vorstehend beschriebene Lernen, wenn sie bestimmt, dass der maximale Spannungsabfall gleich groß wie oder größer als der Schwellenwert Vs ist. Die Arbeitshubeinspritzung im nächsten Zeitzyklus kann mit der erhöhten Einspritzmenge durchgeführt werden, wodurch die Verbrennungsfluktuation zwischen Zyklen im nächsten Zeitzyklus oder später unterdrückt wird.
  • Nach der vorliegenden Ausführungsform kann die Ursache der Verringerung der Zündverzögerung für die Ausgangsflamme durch Vergleich des maximalen Spannungsabfalls mit dem Schwellenwert Vs festgelegt sein. Wenn die Ursache die Fertigungstoleranz ist, führt die Steuervorrichtung das Lernen zum Korrigieren der erhöhten Einspritzmenge durch, wodurch die Erhöhung der Verbrennungsfluktuation im nächsten Zeitzyklus und später unterdrückt wird.
  • [Spezifischer Ablauf in der zweiten Ausführungsform]
  • 11 ist ein Ablaufplan, der ein Beispiel eines Ablaufs veranschaulicht, den die ECU 40 in der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung durchführt. Man bemerke, dass in dieser Figur gezeigte Abläufe nach dem Anlassen der Brennkraftmaschine 10 wiederholt in jedem Zylinder durchgeführt werden.
  • Die Vorgangsinhalte der Schritte S120 bis S126 der in 11 gezeigten Programme sind identisch zu denen in den Schritten S100 bis S106 der in 7 gezeigten Programme. Daher werden deren Beschreibungen weggelassen. Nachstehend werden die Beschreibungen nach der Bestimmung in Schritt S126 gegeben.
  • Wenn im Schritt S126 bestimmt wird, dass der SA-CA2 größer als der Schwellenwert CD0-2 weiter ist (in einem Fall von „JA”), kann abgeschätzt werden, dass die Zündverzögerung für die Ausgangsflamme gegenüber jener vor der Erhöhung der Verbrennungsfluktuation gestiegen ist, und daher wird die Einspritzmenge in der Arbeitshubeinspritzung im nächsten Zeitzyklus verringert (Schritt S128). Wenn andererseits der SA-CA2 gleich groß wie oder kleiner als der Schwellenwert CD0-2 ist (in einem Fall von „NEIN”), kann dagegen abgeschätzt werden, dass die Zündverzögerung für die Ausgangsflamme gegenüber jener vor der Erhöhung der Verbrennungsfluktuation zwischen Zyklen kleiner ist, und der Vorgang geht zu Schritt S130 weiter.
  • In Schritt S130 wird bestimmt, ob der maximale Spannungsabfall kleiner als der Schwellenwert Vs ist. Der maximale Spannungsabfall kann erhalten werden, indem eine Sekundärspannungswellenform der Zündkerze 32 gemessen wird. Wenn bestimmt wird, dass der maximale Spannungsabfall kleiner als der Schwellenwert Vs ist, kann abgeschätzt werden, dass die vorstehend beschriebene Anziehungswirkung aufgrund der Fertigungstoleranzen abgeschwächt ist. Daher wird die Einspritzmenge in der Arbeitshubeinspritzung im nächsten Zeitzyklus erhöht (Schritt S132), und die erhöhte Einspritzmenge wird in der im ROM der ECU 40 gespeicherten Einspritzmenge wiedergegeben (Schritt S134). Andererseits kann abgeschätzt werden, dass die Konzentration der Luft-Kraftstoff-Mischung zum Erzeugen der Ausgangsflamme höher als nötig ist, wenn bestimmt wird, dass der maximale Spannungsabfall gleich hoch wie oder höher als der Schwellenwert Vs ist. Daher wird die Einspritzmenge in der Arbeitshubeinspritzung im nächsten Zeitzyklus erhöht (Schritt S136).
  • Nach den vorstehend beschriebenen Abläufen in 11 kann die Einspritzmenge in der Arbeitshubeinspritzung im nächsten Zeitzyklus oder das Verhältnis der Arbeitshubeinspritzung zur Gesamteinspritzmenge im nächsten Zeitzyklus entsprechend einem Ergebnis der Abschätzung geändert werden, ob die Zündverzögerung für die Ausgangsflamme gegenüber jener vor der Erhöhung der Verbrennungsfluktuation zwischen Zyklen gestiegen ist, wenn abgeschätzt wird, dass die Verbrennungsfluktuation zwischen Zyklen gestiegen ist. Demgemäß kann die Verbrennungsfluktuation zwischen Zyklen während der Katalysatoraufwärmsteuerung unterdrückt werden, wodurch verhindert wird, dass die Fahrbarkeit beeinträchtigt ist. Nach den in 11 gezeigten Programmen kann die erhöhte Einspritzmenge durch die im ROM der ECU 40 gespeicherte Einspritzmenge wiedergegeben werden. Demgemäß kann die Verbrennungsfluktuation zwischen Zyklen im nächsten Zeitzyklus oder später unterdrückt werden.
  • Zusammenfassend leistet die Erfindung Folgendes:
    Eine Steuervorrichtung ist dazu aufgebaut, eine Zündverzögerung für eine Ausgangsflamme abzuschätzen, die von einem Entladungsfunken und einer Luft-Kraftstoff-Mischung erzeugt wird, die einen durch eine Ansaughubeinspritzung eingespritzten Kraftstoffnebel enthält, wenn abgeschätzt wird, dass eine Verbrennungsfluktuation steigt. Wenn abgeschätzt wird, dass die Zündverzögerung für die Ausgangsflamme gegenüber jener vor der Erhöhung der Verbrennungsfluktuation erhöht ist, wird eine Einspritzmenge in der Arbeitshubeinspritzung in einem nächsten Zeitzyklus verringert. Wenn abgeschätzt wird, dass die Zündverzögerung der Ausgangsflamme gegenüber jener vor der Erhöhung der Verbrennungsfluktuation verringert ist, wird die Einspritzmenge in der Arbeitshubeinspritzung im nächsten Zeitzyklus erhöht.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
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    • JP 2006-052687 A [0003, 0005]
    • JP 2005-094339 A [0053]
    • JP 2015-098799 A [0053]

Claims (3)

  1. Steuervorrichtung zum Steuern einer Brennkraftmaschine, wobei die Brennkraftmaschine (10) Folgendes umfasst: eine Einspritzvorrichtung (30), die in einem oberen Teil einer Brennkammer (20) vorgesehen ist, und dazu aufgebaut ist, Kraftstoff direkt in einen Zylinder einzuspritzen; eine Zündkerze (32), die dazu aufgebaut ist, eine Luft-Kraftstoff-Mischung im Zylinder unter Verwendung eines Entladungsfunkens zu zünden, wobei die Zündkerze im oberen Teil der Brennkammer (20) und auf einer stromabwärtigen Seite der Einspritzvorrichtung in einer Flussrichtung eines Wirbelflusses angeordnet ist, der sich in der Brennkammer (20) bildet, und oberhalb einer Konturfläche eines Kraftstoffnebelmusters angeordnet ist, das von der Einspritzvorrichtung (30) zu Zündkerze (32) hin eingespritzt wird; und einen Abgasreinigungskatalysator, der dazu aufgebaut ist, ein Abgas aus der Brennkammer zu reinigen, wobei zum Zweck der Aktivierung des Abgasreinigungskatalysators die Steuervorrichtung (40) dazu aufgebaut ist, die Zündkerze (32) so zu steuern, dass sie einen Entladungsfunken in einem Zündzeitabschnitt erzeugt, der gegenüber einem oberen Kompressionstotpunkt verzögert ist, und die Einspritzvorrichtung (30) so zu steuern, dass sie eine erste Einspritzung zu einem Zeitpunkt vor dem oberen Kompressionstotpunkt und eine zweite Einspritzung zu einem Zeitpunkt nach dem oberen Kompressionstotpunkt durchführt, wobei die zweite Einspritzung so durchgeführt wird, dass ein Einspritzzeitabschnitt mit zumindest einem Teil des Zündzeitabschnitts überlappt, und die Steuervorrichtung (40) weiterhin dazu aufgebaut ist, ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis im Zylinder, das in jedem Zyklus passend zu einer Summe einer Einspritzmenge der ersten Einspritzung und einer Einspritzmenge der zweiten Einspritzung berechnet wird, deren Ausgangswert festgelegt ist, auf ein Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis einzustellen, eine Verbrennungsfluktuation zwischen Zyklen abzuschätzen, und wenn abgeschätzt wird, dass die Verbrennungsfluktuation zwischen Zyklen steigt, ein Verhältnis der Einspritzmenge der ersten Einspritzung und der Einspritzmenge der zweiten Einspritzung zu der Summe passend zu einem Index zu ändern, der mit einer Zündverzögerung einer vom Entladungsfunken erzeugten Ausgangsflamme und mit der Luft-Kraftstoff-Mischung korreliert, die einen durch die erste Einspritzung eingespritzten Kraftstoffnebel enthält.
  2. Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, wobei die Steuervorrichtung (10) weiterhin dazu aufgebaut ist, Folgendes zu tun: passend zum Index abzuschätzen, ob die Zündverzögerung der Ausgangsflamme gegenüber jener vor einer Erhöhung der Verbrennungsfluktuation zwischen Zyklen verringert ist; ein Verhältnis der zweiten Einspritzmenge zur Summe zu ändern, um es zu erhöhen, wenn abgeschätzt wird, dass die Zündverzögerung der Ausgangsflamme gegenüber jener vor der Erhöhung der Verbrennungsfluktuation zwischen Zyklen verringert ist; und das Verhältnis der zweiten Einspritzmenge zur Summe zu ändern, um es zu verringern, wenn abgeschätzt wird, dass die Zündverzögerung der Ausgangsflamme gegenüber jener vor der Erhöhung der Verbrennungsfluktuation zwischen Zyklen erhöht ist.
  3. Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, wobei die Steuervorrichtung (40) weiterhin dazu aufgebaut ist, Folgendes zu tun: zu bestimmen, ob ein Minimalwert einer Sekundärspannung der Zündkerze, die während des Zündzeitabschnitts abfällt, kleiner als ein Schwellenwert ist, wenn abgeschätzt wird, dass die Zündverzögerung für die Ausgangsflamme gegenüber jener vor der Erhöhung der Verbrennungsfluktuation zwischen Zyklen verringert ist; ein Lernen der zweiten Einspritzmenge passend durchzuführen, nachdem das Verhältnis der zweite Einspritzmenge zu der Summe geändert ist, wenn bestimmt wird, dass der Minimalwert kleiner als der Schwellenwert ist; und das Lernen der zweiten Einspritzmenge zu verhindern, wenn bestimmt wird, dass der Minimalwert gleich groß wie oder größer als der Schwellenwert ist.
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