DE102018109348A1 - Steuerungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

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Abstract

Wird bestimmt, dass der Verbrennungszustand während der Katalysator-Aufwärmsteuerung instabil ist, dann wird eine zusätzliche Zündung auf der Seite des oberen Totpunkts TDC relativ zu der Entladeperiode CP durchgeführt. In einem Beispiel einer ersten Gegenmaßnahme wird eine zusätzliche Zündperiode CPauf der Seite des oberen Totpunkts TDC relativ zu der Zündperiode CPbei der normalen Zeit mit der Durchführung der normalen Zündung und Einspritzung durchgeführt. Ein Beispiel einer zweiten Gegenmaßnahme wird durchgeführt, wenn bestimmt wird, dass die Verbrennung ungeachtet des Beispiels der ersten Gegenmaßnahme noch immer instabil ist. In dem Beispiel der zweiten Gegenmaßnahme wird eine zusätzliche Zündperiode CP, die länger ist als die zusätzliche Zündperiode CP, anstelle der zusätzlichen Zündperiode CPbereitgestellt.

Description

  • Bezugnahme auf verwandte Anmeldungen
  • Die vorliegende Offenbarung beansprucht die Priorität der am 25. April 2017 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2017-86260 . Der Inhalt dieser Anmeldungen wird in ihrer Gesamtheit durch die Bezugnahme hierauf in die vorliegende Anmeldung aufgenommen.
  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Steuerungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, und im Einzelnen auf eine Steuerungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, die ausgebildet ist zur Steuerung einer mittels eines Zündfunkens gezündeten Maschine, und die einen Injektor aufweist, der ausgebildet ist zum Einspritzen von Brennstoff in einem Zylinder der Maschine.
  • Grundlagen
  • Die Druckschrift JP 2011-106377 A offenbart eine Maschine mit einem Injektor bzw. einer Einspritzeinrichtung, die ausgebildet ist zum Einspritzen eines Brennstoffs in eine Zylinder, sowie einer Zündkerze, die ausgebildet ist zum Zünden des Luft-Brennstoff-Gemischs in dem Zylinder. Der Injektor und die Zündkerze sind in einem oberen Bereich einer Brennkammer der Maschine angeordnet. Der Injektor umfasst mehrere Einspritzöffnungen. Die Einspritzöffnungen umfassen eine Einspritzöffnung, bei der eine zentrale Position am nächsten benachbart zu einer zentralen Position eines Entladungsspalts der Zündkerze angeordnet ist. Bei dieser Maschine wird der Abstand zwischen der zentralen Position der zentralen Position des Entladungsspalts und derjenigen der nächstliegenden Einspritzöffnung im Voraus auf einen bestimmten Abstand eingestellt.
  • Die Patentveröffentlichung offenbart des Weiteren ein Maschinensteuerungsverfahren, bei dem eine Hochspannung an die Zündkerze zwischen einem Ablauf einer vorbestimmten Zeitdauer von dem Starten der Brennstoffeinspritzung durch den Injektor und dem Ende der Brennstoffeinspritzung angelegt wird. In einer kurzen Darstellung stellt somit die Maschinensteuerung eine Steuerung dar, bei der eine Einspritzzeitdauer oder Einspritzperiode überlappend ist mit einer Zündzeitdauer oder Zündperiode. Das Brennstoffspray bewegt sich unmittelbar nach der Einspritzung in Einspritzrichtung unter Verdrängung der umgebenden Luft. Es wird daher in der Einspritzperiode ein Niederdruckteil gebildet (Mitreißen). Andererseits wird ein Entladefunke in dem Entladungsspalt während der Zündperiode erzeugt. Wird so dann die Maschinensteuerung durchgeführt, bei der eine Einspritzperiode mit einer Zündperiode überlappend ausgebildet ist, dann wird der Entladefunke durch den Bereich mit niedrigem Druck angezogen. Entsprechend einem derartigen Anziehungsvorgang kann die Zündbarkeit des um die Zündkerze ausgebildeten Luft-Brennstoff-Gemischs verbessert werden.
  • Ferner offenbart die Patentveröffentlichung eine Aktivierungssteuerung eines Abgasreinigungskatalysators bei dem Starten der Maschine als ein Beispiel des Anziehungsvorgangs. Obwohl sich die Patentveröffentlichung nicht hierauf bezieht, wird die Aktivierungssteuerung des Abgasreinigungskatalysators im Allgemeinen durch Einstellen der Zündperiode (d.h. eine Anlegezeitdauer der Hochspannung an die Zündkerze) auf einer Verzögerungsseite oder nacheilenden Seite relativ zu dem oberen Kompressionstotpunkt durchgeführt.
  • Es wird nun angenommen, dass die Brennstoffeinspritzperiode überlappend ist mit der Zündperiode, die auf die Verzögerungsseite relativ zu dem oberen Kompressionstotpunkt eingestellt ist, wenn die Maschinensteuerung bei der allgemeinen Aktivierungssteuerung angewendet wird. In Bezug auf die Maschinensteuerung wird somit die gleiche Wirkung erwartet wie bei der Maschinensteuerung. Da die Aktivierungssteuerung während des Startens der Maschine durchgeführt wird, tendiert jedoch die Verbrennung in dem Zylinder zur Instabilität. Tritt eine derart instabile Verbrennung häufig in den Zyklen der Aktivierungssteuerung auf, dann wird eine Ungleichmäßigkeit oder Fluktuation der Verbrennung zwischen den Zyklen größer und beeinflusst in nachteiliger Weise die Leistungsfähigkeit der Maschine.
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf die vorstehend beschriebenen Probleme, und es liegt der vorliegenden Offenbarung eine Aufgabe zu Grunde, eine Fluktuation der Verbrennung zwischen den Zyklen zu unterdrücken, wenn eine Maschinensteuerung, bei der eine Zündperiode überlappend mit einer Brennstoffeinspritzperiode ausgebildet ist, bei einer Aktivierungssteuerung für einen Abgasreinigungskatalysator angewendet wird.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die vorliegende Offenbarung stellt eine Steuerungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine bereit, die ausgebildet ist zu Steuerung einer Maschine mit einer Einspritzeinrichtung bzw. einem Injektor, einer Zündkerze und einem Abgasreinigungskatalysator.
  • Der Injektor ist an einem oberen Teil einer Brennkammer angeordnet, in der eine Tumble-Strömung erzeugt wird. Der Injektor ist ausgebildet zum Einspritzen von Brennstoff in einen Zylinder mittels mehrerer Einspritzöffnungen.
  • Die Zündkerze ist in dem oberen Teil angeordnet. Die Zündkerze ist ausgebildet zum Zünden eines Luft-Brennstoff-Gemischs innerhalb des Zylinders unter Verwendung eines Entladefunkens. Die Zündkerze ist an einer stromabliegenden Seite relativ zu dem Injektor in der Tumble-Strömungsrichtung in dem oberen Teil angeordnet. Die Zündkerze ist auf der stromabliegenden Seite des nächstliegenden Brennstoffsprays aus den durch die mehreren Einspritzöffnungen eingespritzten Brennstoffsprays angeordnet und befindet sich näher an dem oberen Teil als eine Konturoberfläche des nächstliegenden Brennstoffsprays.
  • Der Abgasreinigungskatalysator ist ausgebildet zum Reinigen des aus der Brennkammer stammenden Abgases.
  • Die Steuerungseinrichtung ist ausgebildet zur Durchführung einer Maschinensteuerung zum Aktivieren des Abgasreinigungskatalysators. Bei der Maschinensteuerung wird die Zündkerze gesteuert zum Erzeugen eines Entladefunkens bei der Zündzeitdauer oder Zündperiode auf eine Verzögerungsseite eines oberen Kompressionstotpunkts. In der Maschinensteuerung wird der Injektor in der Weise gesteuert, dass eine erste Einspritzung auf einer voreilenden Seite des oberen Kompressionstotpunkts durchgeführt wird, und eine zweite Einspritzung, deren Einspritzperiode überlappend ist mit zumindest einen Teil der Zündperiode, auf der Nacheilungsseite oder Verzögerungsseite des oberen Kompressionstotpunkts durchgeführt wird.
  • Die Steuerungsvorrichtung ist ferner ausgebildet zur Durchführung einer Maschinensteuerung, wenn bestimmt wird, dass ein Parameter relativ zur Stabilität der Anfangsverbrennung einen Schwellenwert überschreitet, und wobei die Zündkerze derart gesteuert wird, dass ein Zündfunke zusätzlich bei einer zusätzlichen Zeitdauer erzeugt wird. Die zusätzliche Zündzeitdauer oder Zündperiode endet bei einem Kurbelwinkel auf einer Voreilungsseite relativ zu der Zündperiode, und ebenfalls auf einer Nacheilungsseite relativ zu dem Kompressionstotpunkt.
  • Da die Temperatur und der Druck innerhalb des Zylinders in der zusätzlichen Zündperiode höher als bei der Zündperiode werden, wenn die Zündkerze gesteuert wird zum Erzeugen eines Entladefunkens bei der zusätzlichen Zündperiode, dann wird eine Anfangsflamme auf leichte Weise in der zusätzlichen Zündperiode erzeugt. Wird die Anfangsflamme in der zusätzlichen Zündperiode erzeugt, dann steigt ferner die Temperatur um die Zündkerze an. Es wird daher die Flamme auf einfache Weise in der Zündperiode auf der Verzögerungsseite relativ zu der zusätzlichen Zündperiode vergrößert. Mit anderen Worten wird die Zündbarkeit des Luft-Brennstoff-Gemischs in der Zündperiode stabilisiert.
  • Die Steuerungsvorrichtung kann ausgebildet sein zum Festlegen der Zündperiode, wenn der zusätzliche Entladefunke in der zusätzlichen Zündperiode bei derselben Kurbelwinkelperiode wie die Zündperiode erzeugt wird, wenn die Zündkerze nicht in der zusätzlichen Zündperiode gesteuert wird.
  • Wird die Zündkerze in der zusätzlichen Zündperiode gesteuert, dann kann die hierzu nachfolgende Zündperiode näher zu der Verzögerungs- oder Nacheilungsseite geändert werden. Die Änderung zu der Verzögerungsseite erzeugt jedoch bei der Verbrennung eine Tendenz zur Instabilität, und es besteht die Möglichkeit, dass ein durch die zusätzliche Maschinensteuerung mit der zusätzlichen Zündperiode erhaltener Vorteil beeinträchtigt wird. Wird in diesem Zusammenhang die Zündperiode auf demselben Kurbelwinkel vor und nach der Durchführung der Maschinensteuerung mit der zusätzlichen Zündperiode festgelegt, dann ist es möglich, diese Wirkung in Folge des Vorteils zu erhalten.
  • Die Steuerungsvorrichtung kann ausgebildet sein zum Erweitern der zusätzlichen Zündperiode, wenn bestimmt wird, dass der Parameter nach der Durchführung der Maschinensteuerung mit der zusätzlichen Zündperiode den Schwellenwert erneut überschreitet.
  • Wird die zusätzliche Zündperiode erweitert, dann wird die Wirkung in Folge des Vorteils vergrößert.
  • Die Steuerungsvorrichtung kann ausgebildet sein zum Einstellen der zusätzlichen Zündperiode auf eine längere Zeitdauer oder Periode, wenn ein Abweichungsbetrag des Parameters von dem Schwellenwert größer wird.
  • Wird die zusätzliche Zündperiode auf eine längere Zeitdauer oder Periode eingestellt, wenn der Abweichungsbetrag größer wird, dann ist es möglich, die Zündbarkeit in Abhängigkeit von dem gegenwärtigen Verbrennungszustand zu stabilisieren.
  • Der Parameter kann die Maschinengeschwindigkeit bzw. Maschinendrehzahl sein.
  • Wird die Maschinendrehzahl als der Parameter verwendet, dann wird eine Bestimmungsverarbeitung relativ zu der Stabilität der Anfangsverbrennung vereinfacht.
  • Gemäß der Steuerungsvorrichtung entsprechend der vorliegenden Offenbarung kann eine Fluktuation der Verbrennung zwischen Zyklen auch dann unterdrückt werden, wenn die Maschinensteuerung, bei der die Zündperiode mit der Brennstoffeinspritzperiode überlappend ausgebildet ist, bei der Aktivierungssteuerung des Abgasreinigungskatalysators angewendet wird.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine Darstellung zur Veranschaulichung eines Systemaufbaus gemäß einem ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Offenbarung;
    • 2 ist eine Darstellung zur Veranschaulichung eines Beispiels eines Brennstoffeinspritzmusters unmittelbar nach dem Starten einer Brennkraftmaschine 10;
    • 3 ist eine Darstellung zur Veranschaulichung von Einspritzstartzeiten, Einspritzzeiten und einer Entladezeitdauer an einem Elektrodenteil während der Katalysator-Aufwärmsteuerung,
    • 4 ist eine Darstellung zur Veranschaulichung eines bei einer Arbeitstakteinspritzung bewirkten Anziehungsvorgangs;
    • 5 ist Darstellung zur Veranschaulichung des Übergangs einer Maschinendrehzahl während der Katalysator-Aufwärmsteuerung;
    • 6A und 6B sind Darstellungen zum Beschreiben eines Beispiels einer Gegenmaßnahme, wenn der Verbrennungszustand instabil wird;
    • 7A bis 7C sind Darstellungen zur Beschreibung von Eigenschaften der Katalysator-Aufwärmsteuerung gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung;
    • 8 ist eine Darstellung zur Beschreibung eines Beispiels eines Einstellverfahrens der Entladezeitdauer CP3; und
    • 9 ist ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung eines Beispiels einer Verarbeitung, die mittels einer in 1 gezeigten elektronischen Steuerungseinheit ECU 40 gemäß dem Ausführungsbeispiel in der vorliegenden Offenbarung durchgeführt wird.
  • Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung auf der Basis der zugehörigen Figuren beschrieben. Hierbei werden Elemente oder Komponenten, die den jeweiligen Figuren gemeinsam sind, mittels denselben Bezugszeichen bezeichnet und es wird daher eine mehrfache Beschreibung derselben weg gelassen. Des Weiteren ist die vorliegende Offenbarung nicht auf die nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt.
  • [Beschreibung des Systemaufbaus]
  • 1 ist eine Darstellung zur Beschreibung des Systemaufbaus gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung. Entsprechend der Darstellung in 1 umfasst ein System gemäß mit dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Brennkraftmaschine (nachstehend auch als „Maschine“ bezeichnet) 10, die in einem Fahrzeug angeordnet ist. Die Maschine 10 ist ein Viertaktmotor und umfasst eine Vielzahl von Zylindern. Aus der Vielzahl der Zylinder ist jedoch in 1 lediglich ein Zylinder 12 veranschaulicht. Die Maschine 10 umfasst einen Zylinderblock 14, in dem der Zylinder 12 ausgebildet ist, und einen Zylinderkopf 16, der oberhalb des Zylinderblocks 14 angeordnet ist. In dem Zylinder 12 ist ein Kolben 18 angeordnet, der in axialer Richtung (in der vertikalen Richtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel) eine hin- und hergehende Bewegung durchführt. Eine Brennkammer 20 der Maschine 10 ist durch zumindest eine Wandoberfläche des Zylinderblocks 14, eine untere Oberfläche des Zylinderkopfs 16 und eine obere Oberfläche des Kolbens 18 definiert.
  • In dem Zylinderkopf 16 sind zwei Einlassöffnungen 22 und zwei Auslassöffnungen 24 ausgebildet, die in Verbindung mit der Brennkammer 20 stehen. Ein Einlassventil 26 ist an einem Öffnungsbereich angeordnet, der mit der Brennkammer 20 und jeder Einlassöffnung 22 kommuniziert bzw. in Verbindung steht. Ein Auslassventil 28 ist an einem Öffnungsbereich angeordnet, der mit der Brennkammer 20 jeder Auslassöffnung 24 kommuniziert bzw. in Verbindung steht. Ein Injektor 30 ist in dem Zylinderkopf 16 derart vorgesehen, dass ein spitzes Ende desselben der Brennkammer 20 an ungefähr der Mitte eines oberen Teils der Brennkammer 20 gegenüber liegt. Der Injektor 30 ist mit einem Brennstoffversorgungssystem verbunden, das aus einem Brennstofftank, einer Common-Rail-Anordnung, einer Zuführungspumpe und dergleichen besteht. Eine Vielzahl von Einspritzöffnungen ist in radialer Form in dem spitzen Ende des Injektors 30 gebildet. Wird der Injektor 30 geöffnet, dann wird Brennstoff mit einem Hochdruckzustand über die Einspritzöffnungen eingespritzt.
  • In dem Zylinderkopf 16 ist eine Zündkerze 32 in einem oberen Teil der Brennkammer 20 an einer Position angeordnet, die weiter zu der Seite des Auslassventils 28 liegt im Vergleich zu der Position, bei der der Injektor 30 angeordnet ist. Die Zündkerze 32 umfasst an einem spitzen Ende derselben ein Elektrodenteil 34, dass durch eine Mittelelektrode und eine Masseelektrode gebildet ist. Das Elektrodenteil 34 ist in der Weise angeordnet, dass es in einen Bereich hervorsteht bzw. hineinragt, der oberhalb einer Konturoberfläche eines Brennstoffsprays angeordnet ist (nachstehend auch als „Spraykonturoberfläche“ des Injektors 30 bezeichnet (d.h. in einen Bereich hervorsteht von der Spraykonturoberfläche zu der unteren Oberfläche des Zylinderkopfs 16)). Im Einzelnen ist das Elektrodenteil 34 in der Weise angeordnet, dass es in einem Bereich hervorsteht, der sich oberhalb einer Konturoberfläche eines Brennstoffsprays aus den Brennstoffsprays befindet, das als nächstes zu der Zündkerze 32 liegt (nachstehend auch als „nächstliegendes Brennstoffspray“ bezeichnet), und das in radialer Form mittels der Einspritzöffnungen des Injektors 30 eingespritzt wird. Hierbei ist zu beachten, dass eine Konturlinie gemäß der Darstellung in 1 eine Konturoberfläche des nächstliegenden Brennstoffsprays bezeichnet.
  • Die Einlassöffnung 22 erstreckt sich ungefähr in der Richtung der Brennkammer 20 von einem Einlassbereich auf der Einlassdurchgangsseite, und es wird der Kanalquerschnitt in Richtung nach unten bei einer Ventilkehle 36 verengt, die einen Verbindungsbereich zu der Brennkammer 20 darstellt. Diese Form der Einlassöffnung 22 erzeugt eine Fall-Strömung oder Tumble-Strömung der Ansaugluft, die über die Einlassöffnung 22 der Brennkammer 20 zugeführt wird. Die Tumble-Strömung verwirbelt innerhalb der Brennkammer 20. Im Einzelnen bewegt sich in einem oberen Teil der Brennkammer 20 die Tumble-Strömung von der Seite der Einlassöffnung 22 zu der Seite der Auslassöffnung 24, und es bewegt sich auf der Seite der Auslassöffnung 24 die Tumble-Strömung von dem oberen Bereich der Brennkammer 20 in Richtung des tieferen Bereichs derselben. In der oberen Oberfläche des Kolbens 18, die den Bodenbereich der Brennkammer 20 bildet, ist zur Aufrechterhaltung der Tumble-Strömung eine Vertiefung ausgebildet.
  • In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das Tumble-Verhältnis TR der Tumble-Strömung (Winkelgeschwindigkeit der Tumble-Strömung / Maschinendrehzahl) auf einen hohen Wert von 3.5 oder größer eingestellt. Die Gründe hierfür liegen darin, dass die Maschine 10 ausgebildet ist, ein hohes Kompressionsverhältnis und eine erhebliche Einleitung von rückgeführten Abgas oder EGR-Gas in einem Betriebsbereich mit hoher Verwendungsfrequenz zu erstreben. Wird das Kompressionsverhältnis vergrößert, dann werden die Turbulenzen in dem Zylinder vermindert. Wird somit eine große Menge EGR-Gas in die Zylinder mit niedriger Turbulenz eingebracht, dann vermindert sich der Verbrennungswiderstand in den vorstehenden Betriebsbereich. Aus diesem Grund wird das Tumble-Verhältnis TR auf einen hohen Wert gesetzt. Hierbei ist zu beachten, dass die Tumble-Strömung nicht auf diejenige Strömung beschränkt ist, die durch die Ventilkehle 36 erzeugt wird. Es kann die Tumble-Strömung beispielsweise auch durch Steuerung einer Öffnung eines Tumble-Steuerungsventils (Tumble control valve) TCV erzeugt werden, das in dem Einlassweg wie der Einlassöffnung 22 vorgesehen ist.
  • Gemäß der Darstellung in 1 umfasst das System des vorliegenden Ausführungsbeispiels des Weiteren eine elektronische Steuerungseinheit (electronic control unit) ECU 40 als eine Steuerungseinrichtung. Die ECU 40 umfasst einen Schreib-/Lesespeicher RAM, einen Festwertspeicher ROM, eine Zentraleinheit CPU und dergleichen. Die ECU 40 führt eine Verarbeitung der aufgenommenen Signale unterschiedlicher Sensoren durch, die an dem Fahrzeug angeordnet sind. Die unterschiedlichen Sensoren umfassen zumindest einen Drucksensor 42, der ausgebildet ist zur Erfassung eines Drucks in dem Zylinder (Zylinderinnendruck), einen Kurbelwinkelsensor 44, der ausgebildet ist zur Erfassung eines Drehwinkels einer mit dem Kolben 18 verbundenen Kurbelwelle, und einen Temperatursensor 46, der ausgebildet ist zur Erfassung einer Kühlmitteltemperatur oder einer Öltemperatur der Maschine 10. Die ECU 40 verarbeitet die zugeführten bzw. aufgenommenen Signale der jeweiligen Sensoren, und betätigt verschiedene Aktuatoren in Abhängigkeit von einem vorbestimmten Steuerungsprogramm. Die Aktuatoren, die mittels der ECU 40 betätigt oder betrieben werden, umfassen zumindest den Injektor 30 und die Zündkerze 32.
  • [Startsteuerung durch die ECU 40]
  • In dem ersten Ausführungsbeispiel führt die in 1 gezeigte ECU 40 eine Steuerung durch, bei der die Aktivierung des Abgasreinigungskatalysators unterstützt wird (nachstehend auch als „Katalysator-Aufwärmsteuerung“ bezeichnet), da unmittelbar nach dem Kaltstart der Maschine 10 eine Maschinensteuerung durchgeführt wird. Der Abgasreinigungskatalysator ist ein Katalysator, der in einer Abgasanlage der Maschine 10 angeordnet ist. Als ein Beispiel des Abgasreinigungskatalysators kann ein Drei-Wege-Katalysator vorgesehen sein, der Stickoxide (NOx), Kohlenwasserstoffe (HC) und Kohlenmonoxid (CO), die in dem Abgas enthalten sind, zu reinigen, wenn der Zustand bzw. die Atmosphäre des Katalysators diejenige eines aktivierten Zustands in der Nähe des stöchiometrischen Zustands ist. Die Katalysator-Aufwärmsteuerung wird in einer voreingestellten Zeitdauer oder Periode durchgeführt, in der sich ein Übertragungsgetriebe in einem neutralen Zustand nach dem Starten der Maschine 10 befindet. Die voreingestellte Periode wird mittels der ECU 40 auf der Basis des erfassten Werts des Temperatursensors 46 bei dem Kaltstart der Maschine 10 berechnet.
  • Die Katalysator-Aufwärmsteuerung wird nachstehend mit der Bezugnahme auf die 2 und 3 beschrieben. 2 veranschaulicht ein Beispiel eines Brennstoffeinspritzmusters unmittelbar nach dem Kaltstart der Maschine 10. Gemäß der Darstellung in 2 wird unmittelbar nach dem Starten zuerst ein Brennstoffeinspritzmuster angewendet, bei dem eine Einspritzung in einem Ansaugtakt (nachstehend auch als „Ansaugtakteinspritzung“ bezeichnet) und eine Einspritzung in einem Kompressionstakt (nachstehend ebenfalls als „Kompressionstakteinspritzung“ bezeichnet) kombiniert werden. Danach wird eine zeitweilige Erhöhung der Maschinendrehzahl angeglichen, und es wird das Brennstoffeinspritzmuster zum Starten der Katalysator-Aufwärmsteuerung geändert. Im Einzelnen wird die Kompressionstakteinspritzung umgeschaltet auf eine Einspritzung in einen Arbeitstakt (nachstehend auch als „Arbeitstakteinspritzung“ bezeichnet). Somit wird in der Katalysator-Aufwärmsteuerung ein Brennstoffeinspritzmuster verwendet, das die Ansaugtakteinspritzung und die Arbeitstakteinspritzung kombiniert.
  • 3 veranschaulicht Einspritzstartzeiten, Einspritzzeiten oder Einspritzperioden, und eine Entladezeitdauer (eine Zündzeitdauer oder Zündperiode) bei dem Elektrodenteil während der Katalysator-Aufwärmsteuerung. Gemäß der Darstellung in 3 wird die Ansaugtakteinspritzung bei einem Kurbelwinkel CA1 (als ein Beispiel in der Nähe von BTDC 300° bis 280°) gestartet. Die Entladeperiode CP des Elektrodenteils wird auf einer Verzögerungs- oder Nacheilungsseite des unteren Totpunkts TDC eingestellt. Der Grund dafür, dass die Entladeperiode CP auf der Nacheilungsseite des oberen Totpunkts TDC liegt, besteht in dem Anheben der Abgastemperatur. Die Arbeitstakteinspritzung wird während der Entladeperiode CP durchgeführt. Im Einzelnen wird die Entladeperiode CP von einem Kurbelwinkel CA2 (als ein Beispiel, in der Nähe von ATDC 20° bis 35°) bis zu einem Kurbelwinkel CA3 eingestellt. Die Arbeitstakteinspritzung wurde bei einem Kurbelwinkel CA4 auf der Nacheilungsseite relativ zu dem Kurbelwinkel CA2 gestartet und endete bei einem Kurbelwinkel CA5 auf der Voreilungsseite relativ zu dem Kurbelwinkel CA3.
  • Die Darstellung in 3 veranschaulicht des Weiteren ein Intervall IT zwischen dem Kurbelwinkel CA2 und dem Kurbelwinkel CA4. Das Intervall IT kann jedoch auch Null betragen. Es kann in diesem Zusammenhang der Kurbelwinkel CA2 mit dem Kurbelwinkel CA4 übereinstimmen. Ferner kann das Intervall IT auch einen negativen Wert annehmen. Es kann hierbei der Kurbelwinkel CA4 auf der Voreilungsseite relativ zu dem Kurbelwinkel CA2 angeordnet sein. Die Beziehung zwischen dem Kurbelwinkel CA2 und dem Kurbelwinkel CA4 kann ebenfalls zwischen dem Kurbelwinkel CA3 und dem Kurbelwinkel CA5 bestehen. Es kann mit anderen Worten der Kurbelwinkel CA5 mit dem Kurbelwinkel CA3 übereinstimmen, oder kann auf der Voreilungsseite relativ zu dem Kurbelwinkel CA3 angeordnet sein. Die Kurbelwinkel CA2, CA3, CA4 und CA5 können eingestellt werden, solange zumindest ein Teil der Einspritzzeitdauer oder Einspritzperiode der Arbeitstakteinspritzung mit der Entladeperiode CP überlappend ist. Es steht dies in Zusammenhang damit, dass ein nachstehend noch beschriebener Anziehungsvorgang erhalten wird, falls die Überlappungsbedingung erfüllt ist.
  • [Brennstoffeinspritzmenge während der Katalysator-Aufwärmsteuerung]
  • In jedem Zyklus während der Katalysator-Aufwärmsteuerung wird die gesamte Einspritzmenge des Injektors 30 (d.h. die Summe der Brennstoffeinspritzmenge für die Ansaugtakteinspritzung und der Brennstoffeinspritzmenge für die Arbeitstakteinspritzung) berechnet, so dass das Luft-Brennstoff-Verhältnis A/F in dem Zylinder auf einen konstanten Wert gehalten wird (beispielsweise 14.3). Wird das Luft-Brennstoff-Verhältnis A/F in dem Zylinder auf einen konstanten Wert gehalten, dann wird eine Vergrößerung der Fluktuation bei der Verbrennung zwischen den Zyklen in Folge einer Fluktuation oder Änderung des Luft-Brennstoff-Verhältnisses A/F unterdrückt. Hierbei ist zu beachten, dass die Brennstoffeinspritzmenge für den Arbeitstakt auf einen Wert unter Berücksichtigung der Fluktuation bei der Verbrennung in Folge der Arbeitstakteinspritzung und den Emissionen der Maschine 10 festgelegt wird (als ein Beispiel, von 3 bis 5 mm3/st). Somit wird die Brennstoffmenge für die Ansaugtakteinspritzung unter Berücksichtigung der festen Konstante bezüglich der gesamten Einspritzmenge durch den Injektor 30 berechnet.
  • [Katalysator-Aufwärmsteuerung mit Verwendung des Anziehungsvorgangs und darauf bezogener Aspekt]
  • 4 zeigt eine Darstellung zur Veranschaulichung eines Anziehungsvorgangs, der durch die Arbeitstakteinspritzung bewirkt wird. Hierbei ist zu beachten, dass zur Vereinfachung der Darstellung lediglich das nächstliegende Brennstoffspray in 4 dargestellt ist.
  • Die obere Grafik in 4 veranschaulicht eine Zylinderbedingung oder einen Zylinderzustand während der Ansaugtakteinspritzung. Gemäß der Darstellung in der oberen Grafik wird in der Brennkammer 20 die Tumble-Strömung erzeugt. Das Brennstoffspray in Folge der Ansaugtakteinspritzung verwirbelt in der Brennkammer 20 in der Tumble-Strömungsrichtung. Das verwirbelte Brennstoffspray wird zur Bildung des Luft-Brennstoff-Gemischs in der Brennkammer 20 mit Ansaugluft gemischt.
  • Die mittlere Grafik von 4 veranschaulicht eine Zylinderbedingung bzw. einen Zylinderzustand unmittelbar vor der Arbeitstakteinspritzung während der Entladeperiode des Elektrodenteils 34. Gemäß der Darstellung in der mittleren Grafik wird eine Anfangsflamme 52 durch einen Entladefunken 50 an dem Elektrodenteil 34 erzeugt. Die Anfangsflamme 42 wird in Folge des Entladefunkens 50 und des Luft-Brennstoff-Gemischs um das Elektrodenteil 34 erzeugt. Das Luft-Brennstoff-Gemisch wird abgeleitet bzw. stammt von dem Brennstoffspray in Folge der Ansaugtakteinspritzung.
  • Die untere Grafik gemäß 4 veranschaulicht eine Zylinderbedingung oder einen Zylinderzustand unmittelbar nach der Arbeitstakteinspritzung. Gemäß der Darstellung in der unteren Grafik wird um das nächstliegende Brennstoffspray ein Niederdruckbereich gebildet, wenn die Arbeitstakteinspritzung durchgeführt wird (Mitnehmen oder Mitreißen). Es werden somit der Entladefunke 50 und die Anfangsflamme 52 in einer entgegengesetzten Richtung zu der Tumble-Strömungsrichtung angezogen. Gemäß der Darstellung in der unteren Grafik gelangen der Entladefunke 50 und die Anfangsflamme 52 in Kontakt mit dem nächstliegenden Brennstoffspray in Folge der Arbeitstakteinspritzung, und werden vergrößert durch Einbeziehen des nächstliegenden Brennstoffsprays. Das Erweitern der Anfangsflamme 52 im Zusammenhang mit dem Anziehungsvorgang dauert bis zum Ende der Arbeitstakteinspritzung an. Sowohl der Entladefunke 50 als auch die Anfangsflamme 52 werden von dem Start der Arbeitstakteinspritzung bis zum Ende der Entladeperiode angezogen. Dem gegenüber wird lediglich die Anfangsflamme 52 von dem Ende der Entladeperiode bis zu dem Ende der Arbeitstakteinspritzung angezogen. Dies liegt daran, dass der Entladefunke 50 nach dem Ende der Entladeperiode verschwindet.
  • Gemäß den vorstehenden Angaben wird die Erweiterung bzw. Ausdehnung der Anfangsflamme 52 in Verbindung mit dem Anziehungsvorgang gestartet, so lange die Anfangsflamme 52 erzeugt wird zumindest vor dem Ende der Arbeitstakteinspritzung. Mit anderen Worten, ist zumindest ein Teil der Einspritzperiode der Arbeitstakteinspritzung überlappend mit der Entladezeitdauer oder Entladeperiode, dann kann die Anfangsflamme 52 vergrößert werden durch den Anziehungsvorgang des nächstliegenden Brennstoffsprays, das durch die Arbeitstakteinspritzung verursacht wird. Die vergrößerte Anfangsflamme 52 wird des Weiteren vergrößert durch Einbeziehen eines verbleibenden Luft-Brennstoff-Gemischs in der Brennkammer 20. Das verbleibende Luft-Brennstoff-Gemisch ist ein Luft-Brennstoff-Gemisch, das abgeleitet wird von dem durch die Ansaugtakteinspritzung verursachten Brennstoffspray und das nicht zur Erzeugung der Anfangsflamme beigetragen hat.
  • Ändert sich in der Zwischenzeit eine Umgebungsbedingung in dem Zylinder in Folge einiger Faktoren, und liegt diese außerhalb eines gewünschten Bereichs, dann kann eine Verbrennung während der Katalysator-Aufwärmsteuerung instabil werden. Ändert sich beispielsweise eine von dem Zylinderkopf hervorstehende Länge der Zündkerze in Folge eines Austauschs der Zündkerze gegen eine neue, dann wird ein Abstand zwischen dem Elektrodenteil und der äußeren Oberfläche des nächstliegenden Brennstoffsprays vergrößert. Wird in gleichartiger Weise ein Sprühwinkel durch anlagern von Anlagerungen in der Einspritzöffnung des Injektors verändert, dann wird der Abstand zwischen dem Elektrodenteil und der äußeren Oberfläche des nächstliegenden Brennstoffsprays vergrößert. Wird der Abstand vergrößert, dann tendiert die Verbrennung zu einer Instabilität. Ist die Tumble-Strömung stark (d.h. ist das Tumble- Verhältnis TR groß) oder wird ein niedrigflüchtiger schwerer Brennstoff verwendet, dann tendiert der Verbrennungszustand ebenfalls zu einer Instabilität.
  • 5 zeigt eine Darstellung zur Veranschaulichung eines Übergangs der Maschinendrehzahl während der Katalysator-Aufwärmsteuerung. Die in 5 gezeigte gestrichelte Linie bezeichnet den Übergang der Maschinendrehzahl bei einer stabilen Verbrennung, und die durchgezogene Linie bezeichnet den Übergang der Maschinendrehzahl bei einer instabilen Verbrennung. Wie es aus einem Vergleich der beiden Linien erkennbar ist wird die Maschinendrehzahl im Wesentlichen konstant bei einer stabilen Verbrennung, während die Maschinendrehzahl weiter abfällt bei einer instabilen Verbrennung. Wird ein Abfallen der Maschinendrehzahl nach dem Start der Katalysator-Aufwärmsteuerung ermittelt, dann kann somit bestimmt werden, dass die Verbrennung instabil wird.
  • Ist die Entladezeitdauer oder Entladeperiode voreilend zu der Seite des oberen Totpunkts TDC, dann kann der Verbrennungszustand wieder hergestellt werden. Die 6A und 6B zeigen Darstellungen zur Beschreibung eines Beispiels einer Gegenmaßnahme, wenn der Verbrennungszustand instabil wird. Die Kurbelwinkel CA1 bis CA5 gemäß der Darstellung in 6A sind entsprechend ausgebildet, wie es in 3 beschrieben ist. 6B entspricht einem Beispiel einer Gegenmaßnahme, wenn der Verbrennungszustand instabil wird. In diesem Beispiel der Gegenmaßnahme wird die Entladeperiode CP1 zur voreilenden Winkelseite geändert. Die geänderte Entladeperiode CP2 liegt zwischen einem Kurbelwinkel CA6 (beispielsweise ATDC 5° bis 20°) bis zu einem Kurbelwinkel CA7.
  • Das Intervall IT wird vor und nach der Änderung der Entladeperiode CP nicht geändert. Dies liegt daran, dass dann, wenn die Voreilung der Entladeperiode CP und die Änderung des Intervalls IT gleichzeitig durchgeführt werden, die Einspritzperiode der Arbeitstakteinspritzung nicht mit der geänderten Entladeperiode CP2 überlappen kann. Tritt die Überlappung nicht auf, dann wird die Anfangsflamme nicht durch den Niederdruckbereich angezogen. Zur Vermeidung eines derartigen Falls wird gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel dann, wenn die Entladeperiode CP zur voreilenden Winkelseite geändert wird, die Einspritzperiode der Arbeitstakteinspritzung auf dieselbe Seite geändert. Wird die Einspritzperiode der Arbeitstakteinspritzung zur Voreilungsseite geändert, dann nähert sich die geänderte Einspritzperiode dem oberen Totpunkt TDC. So dann vergrößert sich die an der oberen Oberfläche des Kolbens anhaftende Brennstoffmenge. Es steigt somit der Wert PN (Partikelanzahl) an, der eines der Steuerungsziele bei der Emission ist.
  • [Eigenschaften der Katalysator-Aufwärmsteuerung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel]
  • Wird gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ermittelt, dass der Verbrennungszustand während der Katalysator-Aufwärmsteuerung instabil ist, dann wird eine zusätzliche Zündung auf der Seite bezüglich des oberen Totpunkts TDC relativ zu der Entladeperiode CP1 durchgeführt. Die 7A bis 7C zeigen Darstellungen zur Beschreibung einer Eigenschaft der Katalysator-Aufwärmsteuerung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel. Die Kurbelwinkel CA1 bis CA5 gemäß der Darstellung in 7A sind gleichartig zu denjenigen, wie sie in 3 beschrieben sind. 7B entspricht einem Beispiel einer ersten Gegenmaßnahme bei der Katalysator-Aufwärmsteuerung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel. In dem Beispiel der ersten Gegenmaßnahme wird eine zusätzliche Zündzeitdauer oder Zündperiode (eine Entladeperiode CP2) auf der Seite des oberen Totpunkts TDC relativ zu der Zündperiode bei der normalen Zeit (d.h. der Entladeperiode CP1) bereitgestellt, wobei eine normale Zündung und Einspritzung durchgeführt werden. Die Entladeperiode CP2 wird auf die gleiche Länge oder Dauer wie die Entladeperiode CP1 eingestellt.
  • In einem Maschinenzyklus wird die Temperatur (oder der Druck) in dem Zylinder während der Entladeperiode CP2 größer als diejenige während der Entladeperiode CP1. Wird die Entladeperiode CP2 zusätzlich bereitgestellt, dann wird die Anfangsflamme relativ leicht erzeugt. Wird die Anfangsflamme während der Entladeperiode CP2 erzeugt, dann steigt die Temperatur um das Elektrodenteil an. Es ist daher möglich, die Zündbarkeit des Luft-Brennstoff-Gemischs während der Entladeperiode CP1 zu stabilisieren. Mit anderen Worten kann der Verbrennungszustand verbessert werden.
  • Hierbei ist zu bemerken, dass in 7 die Länge der Entladeperiode CP2 und der Entladeperiode CP1 die gleiche ist. Es kann jedoch auch die Länge der Entladeperiode CP2 in beliebiger Weise geändert werden, solange die Anfangsflamme während der Entladeperiode CP2 erzeugt wird. Beispielsweise kann ein Startkurbelwinkel CA6 der Entladeperiode CP2 relativ zu dem oberen Totpunkt TDC auf der Voreilungsseite eingestellt werden. Sind jedoch sämtliche Zeiten oder Perioden der Entladeperiode CP2 auf der Voreilungsseite relativ zu dem oberen Totpunkt TDC eingestellt, dann wird der Verbrennungszustand sehr instabil. Im Unterschied zu dem Startkurbelwinkel CA6 ist es daher erforderlich, einen Endkurbelwinkel CA7 der Entladeperiode CP2 relativ zu dem oberen Totpunkt TDC auf der Voreilungswinkelseite einzustellen.
  • 7C entspricht einem Beispiel einer zweiten Gegenmaßnahme bei der Katalysator-Aufwärmsteuerung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel. Das Beispiel der zweiten Gegenmaßnahme wird durchgeführt, wenn bestimmt wird, dass der Verbrennungszustand ungeachtet des Beispiels der ersten Gegenmaßnahme gemäß der Darstellung in 7B noch immer instabil ist. In dem Beispiel der zweiten Gegenmaßnahme wird eine zusätzliche Zündperiode (Entladeperiode CP3) auf der Seite des oberen Totpunkts TDC relativ zu der Zündzeitdauer oder Zündperiode bei der normalen Zeit (d.h. der Entladeperiode CP1) bereitgestellt. Die Entladeperiode CP3 wird anstelle der Entladeperiode CP2 bereitgestellt. Die Entladeperiode CP3 wird auf eine längere Periode als die Entladeperiode CP2 eingestellt. Die Entladeperiode CP3 verläuft von einem Kurbelwinkel CAs (beispielsweise vom oberen Totpunkt TDC zu ATDC 15°) zu dem Kurbelwinkel CA7.
  • Da die Zündenergie proportional zur Entladeperiode ist, ist die in der Entladeperiode CP3 erzeugte Zündenergie größer als diejenige der Entladeperiode CP2 (beispielsweise ist die Energie während der Entladeperiode CP2 80 mJ, und ist die Energie während der Entladeperiode CP3 200 mJ). Wird die Entladeperiode CP3 zusätzlich bereitgestellt, dann steigt die Temperatur um den Elektrodenteil auf eine höhere Temperatur an im Vergleich zu dem Fall, bei dem lediglich die Entladeperiode CP2 bereitgestellt wird. Es ist daher möglich, in verlässlicher Weise die Zündbarkeit des Luft-Brennstoff-Gemischs in der Entladeperiode CP1 zu stabilisieren. Mit anderen Worten, es kann mit einer hohen Wahrscheinlichkeit der Verbrennungszustand stabilisiert werden.
  • 8 ist eine Darstellung zur Beschreibung eines Beispiels eines Einstellverfahrens für die Entladeperiode CP3. Ist ein Abweichungsbetrag der Maschinendrehzahl größer als ein Schwellenwert, dann wird die Entladeperiode CP3 länger eingestellt, wenn der Abweichungsbetrag größer wird. Der Betrag der Divergenz wird berechnet als die Differenz zwischen der Maschinendrehzahl bei dem Start der Katalysator-Aufwärmsteuerung und der Maschinendrehzahl während der Bestimmung bezüglich der Stabilität der Verbrennung. Der Schwellenwert für einen Vergleich mit dem Betrag der Divergenz ist derjenige, der zur Bestimmung verwendet wird, ob die Durchführung des Beispiels der ersten Gegenmaßnahme erforderlich ist oder nicht.
  • [Spezielle Verarbeitung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel]
  • 9 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung eines Beispiels der Verarbeitung, die die elektronische Steuerungseinheit ECU 40 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel durchführt. Hierbei wird speziell der in 9 gezeigte Ablauf wiederholt für jeden Zyklus in jedem Zylinder nach dem Starten der Maschine 10 durchgeführt oder verarbeitet.
  • In dem in 9 gezeigten Ablauf bestimmt die ECU, ob eine Betriebsart zur Durchführung der Katalysator-Aufwärmsteuerung (nachstehend auch als „Katalysator-Aufwärmbetriebsart“ bezeichnet) ausgewählt ist oder nicht (Schritt S10). Die Katalysator-Aufwärmbetriebsart wird beispielsweise ausgewählt, wenn die mittels des in 1 gezeigten Temperatursensors 46 ermittelte Kühlwassertemperatur höher ist als ein vorbestimmter Wert. Ist das Bestimmungsergebnis in Schritt S10 negativ, dann verlässt die ECU 40 diesen Ablauf.
  • Ist hingegen das Bestimmungsergebnis in Schritt S10 positiv, dann bestimmt die ECU, ob der Betrag der Divergenz der Maschinendrehzahl (Abweichungsbetrag) größer als der Schwellenwert ist (Schritt S12). Ist das Bestimmungsergebnis in Schritt S12 negativ, dann verlässt die ECU diesen Ablauf.
  • Ist das Bestimmungsergebnis in Schritt S12 positiv, dann wird geschätzt, dass der Verbrennungszustand instabil ist. In diesem Fall steuert daher die ECU die Zündkerze derart, dass die zusätzliche Zündung durchgeführt wird (Schritt S14). Die durch die Verarbeitung gemäß Schritt S14 durchgeführte zusätzliche Zündung entspricht der vorstehend beschriebenen ersten Gegenmaßnahme.
  • Nachfolgend zur Schritt S14 bestimmt die ECU, ob der Betrag der Divergenz der Maschinendrehzahl größer ist als der Schwellenwert (Schritt S16). Ist das Bestimmungsergebnis in Schritt S16 negativ, dann wird geschätzt, dass der Verbrennungszustand in Folge der zusätzlichen Zündung gemäß der Verarbeitung in Schritt S14 stabil wird. In diesem Fall verlässt die ECU daher diesen Ablauf.
  • Ist das Bestimmungsergebnis in Schritt S16 positiv, dann wird geschätzt, dass der Verbrennungszustand noch immer instabil ist, ungeachtet der zusätzlichen Zündung entsprechend der Verarbeitung in Schritt S14. Daher steuert in diesem Fall die ECU die Zündkerze derart, dass die Länge bzw. Dauer der zusätzlichen Zündung erweitert wird (Schritt S18). Die durch die Verarbeitung in Schritt S18 durchgeführte erweiterte zusätzliche Zündung entspricht der vorstehend beschriebenen zweiten Gegenmaßnahme.
  • Gemäß der vorstehenden Beschreibung und entsprechend dem in 9 veranschaulichten Ablauf wird die zusätzliche Zündung durchgeführt, wenn bestimmt wird, dass der Verbrennungszustand während der Katalysator-Aufwärmsteuerung instabil ist. Es kann daher der Verbrennungszustand verbessert werden. Wird bestimmt, dass der Verbrennungszustand ungeachtet der zusätzlichen Zündung noch immer instabil ist, dann kann des Weiteren die Zündenergie vergrößert werden durch Verlängern der Zeitdauer oder Periode der zusätzlichen Zündung. Es ist daher möglich, den Verbrennungszustand mit einer hohen Wahrscheinlichkeit zu stabilisieren.
  • Anderes Ausführungsbeispiel
  • In dem vorstehend angegebenen Ausführungsbeispiel wird ein Maschinenaufbau angewendet bei dem die Tumble-Strömung in der Brennkammer 20 auf der Seite der Abgasöffnung 24 verwirbelt, um sich auf diese Weise von dem oberen Bereich der Brennkammer 20 in Richtung des unteren Bereichs derselben zu bewegen, und verwirbelt zu der Seite der Einlassöffnung 22, um sich von dem unteren Bereich der Brennkammer 20 zu dem oberen Bereich derselben zu bewegen. Es kann auch ein Maschinenaufbau verwendet werden, bei dem die Tumble-Strömung in der entgegengesetzten Richtung verläuft bzw. verwirbelt. Es ist jedoch in diesem Fall erforderlich, die Position, bei der die Zündkerze 32 angeordnet ist, von der Seite des Auslassventils 28 zu der Seite des Einlassventils 26 zu ändern. Wird die Position, an der die Zündkerze 32 angeordnet ist, in dieser Weise geändert, dann wird die Zündkerze 32 auf der stromabliegenden Seite des Injektors 30 in der Strömungsrichtung der Tumble-Strömung angeordnet, wodurch der Anziehungsvorgang in Folge der Arbeitstakteinspritzung erhalten wird.
  • In dem vorstehenden Ausführungsbeispiel und entsprechend der Beschreibung in 2 wird als das Einspritzmuster während der Katalysator-Aufwärmsteuerung ein Einspritzmuster verwendet, das die Ansaugtakteinspritzung und die Arbeitstakteinspritzung verbindet bzw. kombiniert. In gleicher Weise wie bei dem Brennstoffeinspritzmuster, das unmittelbar nach dem Starten verwendet wird, kann jedoch auch ein Brennstoffmuster als das Einspritzmuster während der Katalysator-Aufwärmsteuerung verwendet werden, das die Kompressionstakteinspritzung und die Arbeitstakteinspritzung verbindet. Ferner kann die Anzahl der Ansaugtakteinspritzungen nicht Eins sein. Mit anderen Worten kann die Ansaugtakteinspritzung in zwei oder mehr Einspritzungen aufgeteilt werden. Ferner kann ein Teil der aufgeteilten Einspritzung in dem Ansaugtakt durchgeführt werden, während die verbleibende Einspritzung in dem Kompressionstakt durchgeführt werden kann. Auf diese Weise kann eine Periode der Umsetzung oder Realisierung und die Anzahl der Brennstoffeinspritzungen (erste Einspritzung) in Kombination mit der Arbeitstakteinspritzung (zweite Einspritzung) auf vielfältige Weise abgewandelt werden.
  • In dem vorstehenden Ausführungsbeispiel wird ferner die Bestimmung bezüglich der Stabilität des Verbrennungszustands auf der Basis eines Vergleichs durchgeführt zwischen dem Abweichungsbetrag der Maschinendrehzahl und dem Schwellenwert. Es kann jedoch auch eine gleichartige Bestimmung bezüglich der Stabilität des Verbrennungszustands durchgeführt werden auf der Basis der Fluktuation der Verbrennung zwischen Zyklen und einem Schwellenwert. Es kann somit eine gleiche Bestimmung auf der Basis eines Vergleichs zwischen einem Parameter bezüglich der Stabilität des Verbrennungszustands und einem getrennt eingestellten Schwellenwert anstelle der Bestimmung durchgeführt werden, die in dem vorstehenden Ausführungsbeispiel beschrieben ist.
  • In dem vorstehenden Ausführungsbeispiel wird ferner die Entladeperiode CP (d.h. die Entladeperiode CP1 gemäß der Darstellung in 7A) nicht geändert, während die zusätzliche Entladeperiode (d.h. die Entladeperiode CP2 oder CP3 gemäß der Darstellung in 7B oder 7C) bereitgestellt wird. Wird die zusätzliche Entladeperiode bereitgestellt, dann kann jedoch die Entladeperiode CP zu der Verzögerungs- oder Nacheilungsseite geändert werden. Bei der Änderung der Entladeperiode CP zu der Nacheilungsseite tendiert jedoch der Verbrennungszustand zur Instabilität. Wird somit die zusätzliche Entladeperiode bereitgestellt, dann ist es wünschenswert, die Entladeperiode CP nicht zu ändern. Eine Änderung der Entladeperiode CP zu der Voreilungsseite ist nicht wünschenswert, da die Brennstoffanhaftung gemäß der Beschreibung in Verbindung mit den 6A und 6B auftritt und eine in den Abgasreinigungskatalysator zu ladende Energie vermindert wird.
  • In dem vorstehenden Ausführungsbeispiel wird die zusätzliche Zündperiode CP2 auf dieselbe Länge oder Dauer wie die Entladeperiode CP1 eingestellt, und es wird die zusätzliche Zündperiode CP3 in Abhängigkeit von dem Betrag der Divergenz bzw. dem Abweichungsbetrag erweitert. Es kann jedoch auch die zusätzliche Zündperiode auf dieselbe Länge wie die Entladeperiode CP3 eingestellt werden. Die zusätzliche Zündperiode CP2 kann auf eine längere Zeitdauer oder Periode als die Entladeperiode CP1 von einem Zustand an eingestellt werden, bei dem zum ersten Mal bestimmt wird, dass der Verbrennungszustand instabil ist.
  • Zusammenfassend kann gesagt werden, dass, wenn bestimmt wird, dass der Verbrennungszustand während der Katalysator-Aufwärmsteuerung instabil ist, eine zusätzliche Zündung auf der Seite des oberen Totpunkts TDC relativ zu der Entladeperiode CP durchgeführt wird. In einem Beispiel einer ersten Gegenmaßnahme wird eine zusätzliche Zündperiode CP2 auf der Seite des oberen Totpunkts TDC relativ zu der Zündperiode CP1 bei der normalen Zeit mit der Durchführung der normalen Zündung und Einspritzung durchgeführt. Ein Beispiel einer zweiten Gegenmaßnahme wird durchgeführt, wenn bestimmt wird, dass die Verbrennung ungeachtet des Beispiels der ersten Gegenmaßnahme noch immer instabil ist. In dem Beispiel der zweiten Gegenmaßnahme wird eine zusätzliche Zündperiode CP3, die länger ist als die zusätzliche Zündperiode CP2, anstelle der zusätzlichen Zündperiode CP2 bereitgestellt.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2017086260 [0001]
    • JP 2011106377 A [0003]

Claims (5)

  1. Steuerungsvorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine, die zur Steuerung einer Maschine (10) ausgebildet ist, wobei die Maschine (10) umfasst: einen Injektor (30), der in einem oberen Bereich einer Brennkammer (20) angeordnet ist, in dem eine Tumble-Strömung erzeugt wird, wobei der Injektor (30) ausgebildet ist, um von einer Mehrzahl von Einspritzöffnungen einen Brennstoff in einen Zylinder (12) einzuspritzen; eine Zündkerze (32), die in dem oberen Bereich vorgesehen und ausgebildet ist, um ein Luft-Brennstoff-Gemisch innerhalb des Zylinders (12) unter Verwendung eines Entladefunkens zu entzünden, wobei die Zündkerze (32) auf einer stromabliegenden Seite relativ zu dem Injektor (30) in einer Tumble-Strömungsrichtung bei dem oberen Bereich angeordnet ist, die Zündkerze (32) auf einer stromabliegenden Seite des nächstliegenden Brennstoffsprays aus den mittels der mehreren Einspritzöffnungen eingespritzten Brennstoffsprays und näher an dem oberen Bereich als eine Konturoberfläche des nächstliegenden Brennstoffsprays angeordnet ist; und einen Abgasreinigungskatalysator, der ausgebildet ist, um Abgas aus der Brennkammer (20) zu reinigen, wobei die Steuerungsvorrichtung (40) ausgebildet ist, um eine Maschinensteuerung zur Aktivierung des Abgasreinigungskatalysators auszuführen, bei der die Zündkerze (32) gesteuert wird, um einen Entladefunken in einer Zündperiode auf einer Nacheilungsseite des oberen Kompressionstotpunkts zu erzeugen, und bei der der Injektor (30) derart gesteuert wird, dass eine erste Einspritzung auf der Voreilungsseite des oberen Kompressionstotpunkts durchgeführt wird und eine zweite Einspritzung, deren Einspritzperiode mit zumindest einem Teil der Zündperiode überlappt, auf der Nacheilungsseite des oberen Kompressionstotpunkts durchgeführt wird, wobei die Steuerungsvorrichtung (40) des Weiteren ausgebildet ist, um eine Maschinensteuerung durchzuführen, wenn bestimmt wird, dass ein Parameter relativ zu der Stabilität der Anfangsverbrennung einen Schwellenwert überschreitet, bei der die Zündkerze (32) gesteuert wird, um einen Entladefunken zusätzlich bei einer zusätzlichen Zündperiode zu erzeugen, wobei die zusätzliche Zündperiode bei einem Kurbelwinkel auf der Voreilungsseite relativ zu der Zündperiode und auch auf einer Nacheilungsseite relativ zu dem oberen Kompressionstotpunkt endet.
  2. Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuerungsvorrichtung (40) des Weiteren ausgebildet ist, die Zündperiode, wenn der zusätzliche Entladefunke in einer zusätzlichen Zündperiode bei derselben Kurbelwinkelperiode erzeugt wird, festzulegen wie die Zündperiode, wenn die Zündkerze (32) nicht in der zusätzlichen Zündperiode gesteuert wird.
  3. Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuerungsvorrichtung (40) des Weiteren ausgebildet ist, um die zusätzliche Zündperiode zu verlängern, wenn bestimmt wird, dass der Parameter den Schwellenwert nach der Durchführung der Maschinensteuerung mit der zusätzlichen Zündperiode erneut überschreitet.
  4. Steuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Steuerungsvorrichtung (40) ferner ausgebildet ist, um die zusätzliche Zündperiode auf eine längere Periode festzulegen, wenn ein Abweichungsbetrag des Parameters von dem Schwellenwert größer wird.
  5. Steuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Parameter die Maschinendrehzahl ist.
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