DE10204636A1 - Steuersystem für einen direkteinspritzenden kerzengezündeten Verbrennungsmotor - Google Patents

Steuersystem für einen direkteinspritzenden kerzengezündeten Verbrennungsmotor

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Abstract

Ein Steuersystem für einen direkteinspritzenden kerzengezündeten Motor, der mit einem Automatikgetriebe verbunden ist, das die Motorleistung entsprechend einem gewählten von Schaltprogrammen modifiziert (einem Normalmodus für verbesserte Kraftstoffökonomie und einem Leistungsmodus für verbesserte Leistung). Ein Drehmoment (PMEMAP, allgemeiner PMCMD), das von dem Motor angefordert wird, wird auf der Basis der erfassten Motordrehzahl (NE) und der Motorlast (PBA) entsprechend Charakteristiken bestimmt, die dem gewählten Schaltprogramm entsprechen (S100-S204). Und ein Motorbetriebsmodus wird als einer von drei Modi bestimmt, einschließlich einem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnisbetriebsmodus, in dem ein Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf ein stöchiometrisches Luft/Kraftstoff-Verhältnis gesetzt wird, und zwei Magerverbrennungsbetriebsmodi, in denen das Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf magerer als das stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Verhältnis gesetzt wird. Das Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis wird verwendet, um die dem Motor zuzuführende Kraftstoffeinspritzmenge zu korrigieren. Hierbei wird es möglich, in sämtlichen Betriebszuständen die vom Fahrzeugfahrer erwartete Beschleunigung bei geringer Verschlechterung der Kraftstoffökonomie zu erzeugen, wenn das Schaltprogramm auf den Leistungsmodus geschaltet ist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft ein Steuer/Regelsystem für einen direkteinspritzenden kerzengezündeten Verbrennungsmotor, und insbesondere ein System zum Steuern/Regeln eines direkteinspritzenden kerzengezündeten Motors, der mit einem Automatikgetriebe verbunden ist, das die Motorleistung entsprechend einem gewählten von Schaltprogrammen modifiziert.
Beschreibung der relevanten Technik
Die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2000-161098 lehrt ein System zum Steuern eines Magerverbrennungs-Verbrennungsmotors, nicht eines direkteinspritzenden kerzengezündeten Motors, in dem der Magerverbrennungsbereich, in dem ein Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf mager gesetzt ist, geändert wird, wenn die Schaltprogramme zwischen einem Normalmodus für verbesserte Kraftstoffökonomie und einem Leistungsmodus für verbesserte Leistung umgeschaltet werden, um einen Stoß aufgrund einer durch das Schalten hervorgerufenen Drehmomentdifferenz zu unterdrücken. Im Einzelnen wird im Leistungsmodus der Magerverbrennungsbereich schmaler gemacht als im Normalmodus, oder wird das Soll-Luft/Kraftstoff selbst fetter gemacht als das des Normalmodus, teilweise bei Hochlast und hoher Motordrehzahl oder bei sämtlichen Motorlasten und Drehzahlen.
Da jedoch bei diesem Stand der Technik das Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis im Leistungsmodus relativ fetter gemacht wird als im Normalmodus, wird die Kraftstoffökonomie nachteilig schlechter, wenn der Modus in den Leistungsmodus umgeschaltet wird. Da ferner das Soll-Luft/Kraftstoff- Verhältnis in Antwort auf das Umschalten auf den Leistungsmodus plötzlich geändert wird, anders gesagt, dass das von dem Motor angeforderte Drehmoment in Antwort auf dieses Umschalten nicht bestimmt wird, ist, zusätzlich zur Verschlechterung der Kraftstoffökonomie, in Abhängigkeit von den Betriebszuständen die Beschleunigung nicht so zufriedenstellend, wie es von dem Fahrzeugbediener erwartet wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Steuer/Regelsystem für einen direkteinspritzenden kerzengezündeten Verbrennungsmotor anzugeben, der mit einem Automatikgetriebe verbunden ist, das das Motordrehmoment entsprechend einem gewählten von Schaltprogrammen modifiziert, welches das von dem Motor angeforderte Drehmoment in Antwort auf das Umschalten der Schaltprogramme bestimmt und, beruhend hierauf, einen ein Soll- Luft/Kraftstoff-Verhältnis enthaltenden Betriebsmodus bestimmt, um hierdurch in sämtlichen Betriebszuständen die vom Fahrzeugbediener erwartete Beschleunigung erzeugen zu können, ohne dass die Kraftstoffökonomie schlechter wird, wenn das Schaltprogramm zu einem für verbesserte Leistung umgeschaltet wird.
Zur Lösung der obigen Aufgabe wird ein System zum Steuern/Regeln eines Verbrennungsmotors vorgeschlagen, in dem Benzin direkt in Zylinderbrennkammern eingespritzt und durch eine Zündkerze gezündet wird, sowie eines Automatikgetriebes, das mit dem Motor verbunden ist, um die Motorleistung entsprechend einem gewählten von Schaltprogrammen zu modifizieren, umfassend: ein Motorbetriebszustand­ erfassungsmittel zum Erfassen von Betriebszuständen des Motors einschließlich zumindest einer Motordrehzahl und einer Motorlast; ein Angefordertes-Drehmoment-Bestimmungsmittel zum Bestimmen eines von dem Motor angeforderten Drehmoments auf der Basis der erfassten Motordrehzahl und der Motorlast entsprechend einer von Charakteristiken, die separat für die Schaltprogramme vorbestimmt sind, die dem gewählten Schaltprogramm entsprechen; ein Betriebsmodusbestimmungsmittel zum Bestimmen eines Betriebsmodus des Motors für einen von zumindest drei Betriebsmodi, die umfassen einen stöchiometrischen Luft/Kraftstoff- Verhältnisbetriebsmodus, in dem das dem Motor zuzuführende Soll- Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf ein stöchiometrisches Luft/Kraftstoff- Verhältnis gesetzt wird, sowie Magerverbrennungsbetriebsmodi, einschließlich zumindest einem Vorvermischungs-Verbrennungsbetriebs­ modus, in dem das Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf magerer gesetzt wird als das stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Verhältnis, sowie einem Schichtverbrennungsbetriebsmodus, in dem das Soll-Luft/Kraftstoff- Verhältnis auf magerer gesetzt wird als das des Vorvermischungs- Verbrennungsbetriebsmodus, auf der Basis zumindest des bestimmten angeforderten Drehmoments; ein Ausgabekraftstoffeinspritzmengen­ bestimmungsmittel zum Bestimmen einer dem Motor zuzuführenden Ausgabekraftstoffeinspritzmenge durch Korrektur einer Basiskraftstoff­ einspritzmenge, die auf der Basis der erfassten Betriebszustände bestimmt ist, durch das gesetzte Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis des bestimmten Betriebsmodus; und eine Kraftstoffeinspritzdüse, die den auf der Basis der Ausgabekraftstoffeinspritzmenge bestimmten Kraftstoff direkt in die Brennkammer des Motors einspritzt.
KURZE ERLÄUTERUNG DER ZEICHNUNGEN
Diese und andere Ziele und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung und den Zeichnungen näher ersichtlich, worin:
Fig. 1 ist eine schematische Gesamtansicht, die ein Steuer/Regelsystem eines direkteinspritzenden kerzengezündeten Verbrennungsmotors nach einer Ausführung der Erfindung zeigt;
Fig. 2 ist ein Blockdiagramm, das den Betrieb der ECU und des in Fig. 1 dargestellten Schaltsteuergeräts in funktioneller Weise zeigt;
Fig. 3 ist ein Flussdiagramm, das den Betrieb des in Fig. 1 dargestellten Systems zeigt;
Fig. 4 ist ein Flussdiagramm, das die Unterroutine der Bestimmung eines angeforderten Drehmoments PMCMD zeigt, auf das im Flussdiagramm von Fig. 3 Bezug genommen ist;
Fig. 5 ist ein Flussdiagramm, das die Unterroutine der Bestimmung eines Basiswerts PMEMAP des angeforderten Drehmoments zeigt, auf das im Flussdiagramm von Fig. 4 Bezug genommen ist; und
Fig. 6A und 6B sind Sätze von Graphiken, die die Charakteristiken des Basiswerts PMEMAP des angeforderten Drehmoments PMCMD zeigen, die separat für die Schaltprogramme des Normalmodus und des Leistungsmodus vorbestimmt sind, auf die im Flussdiagramm von Fig. 5 Bezug genommen ist.
DETAILBESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGEN
Nun werden Ausführungen der vorliegenden Erfindung in Bezug auf die Zeichnungen erläutert.
Fig. 1 ist eine schematische Gesamtansicht, die ein Steuer/Regelsystem für einen direkteinspritzenden kerzengezündeten Verbrennungsmotor nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt.
Die Bezugszahl 10 in dieser Figur bezeichnet einen Reihenvierzylinderverbrennungsmotor mit obenliegender Nockenwelle (OHC). Luft, die in ein Luftansaugrohr 12 durch einen an dessen fernem Ende angebrachten Luftfilter 14 angesaugt wird, fließt durch einen Druckausgleichsbehälter 16 und einen Ansaugkrümmer 20, während ihre Strömung durch ein Drosselventil 18 eingestellt wird, zu zwei Einlassventilen (beide nicht gezeigt) von jeweils einem erster (#1) bis vierter (#4) Zylinder 22 (zur leichteren Darstellung ist nur einer in der Figur dargestellt).
Jeder Zylinder 22 hat einen Kolben 24, der in dem Zylinder 22 verschiebbar ist. Die Oberseite des Kolbens 24 ist vertieft, sodass eine Brennkammer 28 in einem Raum gebildet wird, der durch die vertiefte Kolbenoberseite und eine Innenwand eines Zylinderkopfs begrenzt ist. Eine Kraftstoffeinspritzdüse 30 ist in der Nähe der Mitte der Decke der Brennkammer 28 vorgesehen.
Die Kraftstoffeinspritzdüse 30 ist, über ein Kraftstoffzufuhrrohr 32, mit einem Kraftstofftank 34 verbunden und wird mit Druckbrennstoff (Benzin) versorgt, der von einer Pumpe 34 gepumpt wird und durch eine Hochdruckpumpe und einen Regler (beide nicht gezeigt) auf einen vorbestimmten Pegel unter Druck gesetzt wird. Die Kraftstoffeinspritzdüse 30 spritzt den Kraftstoff direkt in die Brennkammer 28 ein, wenn sie geöffnet ist. Der eingespritzte Kraftstoff vermischt sich mit der Luft und bildet das Luft/Kraftstoff-Gemisch.
Eine Zündkerze 36 ist in der Brennkammer 28 vorgesehen. Die Zündkerze 36 wird mit elektrischer Energie von einem Zündsystem 38, das eine Zündspule (nicht gezeigt) enthält, und zündet das Luft/Kraftstoffgemisch zu einer vorbestimmten Zündzeit in der Reihenfolge erster, dritter, vierter und zweiter Zylinder. Die resultierende Verbrennung des Luft/Kraftstoff- Gemisches treibt den Kolben 24 nach unten.
Somit ist der Motor 10 ein direkteinspritzender kerzengezündeter Mehrzylindermotor, in dem das Benzin direkt in die Brennkammer 28 der jeweiligen Zylinder 22 durch die Kraftstoffeinspritzdüse 30 eingespritzt wird.
Das durch die Verbrennung erzeugte Abgas wird durch zwei Auslassventile (beide nicht gezeigt) in einen Abgaskrümmer 40 abgegeben, von wo es durch ein Abgasrohr 42 zu einem Katalysator 44 (zur Entfernung von NOx in dem Abgas) und einem zweiten Katalysator 46 (einem Dreiwegekatalysator zur Entfernung von NOx, CO und HC in dem Abgas) gelangt, um gereinigt zu werden, und fließt dann aus dem Motor 10 aus.
Das Abgasrohr 42 ist, an einer stromab des Zusammenflusspunkts des Abgaskrümmers 40 befindlichen Stelle, mit dem Luftansaugrohr 12 durch eine AGR-Leitung 48 an einer stromab des Drosselventils befindlichen Stelle verbunden, um bei Betrieb der AGR (Abgasrückführung) das Abgas teilweise rückzuführen. Ein AGR-Regelventil 50 ist an der AGR-Leitung 48 vorgesehen und wird geöffnet, um einen Teil des Abgases bei vorbestimmten Motorbetriebszuständen rückzuführen, während die Strömungsrate der Abgasrückführung (AGR-Menge) reguliert wird.
Ein Kanister 54 ist installiert und ist mit einem Raum über dem Kraftstoffpegel des Kraftstofftanks 34 verbunden, sodass Kraftstoffdampf dem Kanister 54 zugeführt und in der Aktivkohlefüllung dem Kanister 54 gefangen wird. An einer stromab des Drosselventils 18 befindlichen Stelle ist der Kanister 54 ist durch ein Spülrohr 56 mit dem Luftansaugrohr 12 verbunden. Ein Kanisterregelventil 58 ist an dem Spülrohr 56 vorgesehen und wird geöffnet, um einen Teil des Kraftstoffdampfs bei vorbestimmten Motorbetriebsbedingungen auszuspülen, während die Strömungsrate der Spülung (Spülströmungsrate) reguliert wird.
Das Drosselventil 18 ist mit einem Gaspedal (nicht gezeigt), das am Boden des Fahrzeugfahrersitzes (nicht gezeigt) installiert ist, nicht mechanisch gekoppelt, sondern ist mit einem Schrittmotor 60 verbunden, der von dem Motor zum Öffnen/Schließen des Luftansaugrohrs 12 angetrieben ist. Das Drosselventil 18 wird somit elektrisch gemäß DBW (Drive-by-Wire) betätigt.
Der Kolben 24 ist durch eine Pleuelstange 62 mit einer Kurbelwelle 64 verbunden, um diese in Drehung zu versetzen. Ein Kurbelwinkelsensor 66 ist in der Nähe der Kurbelwelle 64 installiert, der einen Pulsgeber 66a aufweist, der an der rotierenden Kurbelwelle 64 befestigt ist, sowie einen elektromagnetischen Aufnehmer 66b, der an einer gegenüberliegenden stationären Position befestigt ist. Der Kurbelwinkelsensor 66 erzeugt ein Zylinderunterscheidungssignal ("CYL" genannt) einmal alle 720 Kurbelwinkelgrade, ein Signal ("OT" (oberer Totpunkt) genannt) an einer vorbestimmten BOT-Kurbelwinkelstellung sowie ein Einheitssignal ("CRK" genannt) bei 30 Kurbelwinkelgraden ("STAGE" genannt), das erhalten wird, indem die OT-Signalintervalle durch sechs geteilt werden.
Ein Drosselstellungssensor 68 ist mit dem Schrittmotor 60 verbunden und erzeugt ein Signal, das den Öffnungsgrad des Drosselventils 18 ("TH" genannt) anzeigt. Ein Krümmerabsolutdruck (MAP)-Sensor 70 ist in dem Luftansaugrohr 12 stromab des Drosselventils 18 vorgesehen und erzeugt ein Signal, das die Motorlast anzeigt, genauer den absoluten Krümmerdruck ("PBA" genannt), der durch den Ansaugluftstrom durch eine Leitung (nicht gezeigt) erzeugt wird.
Ein Ansauglufttemperatursensor 72 ist an einer stromauf des Drosselventils 18 befindlichen Stelle vorgesehen und erzeugt ein Signal, das die Temperatur der Ansaugluft ("TA" genannt) anzeigt. Ein Kühlmitteltemperatursensor 74 ist in der Nähe des Zylinders 22 angebracht und erzeugt ein Signal, das ein die Temperatur von Motorkühlmittel ("TW" genannt) anzeigt.
Ferner ist ein Universal (oder Breitband)-Sensor (Luft/Kraftstoff- Verhältnissensor) 76 an dem Abgasrohr 42 an einer stromauf der Katalysatoren 44, 46 befindlichen Stelle angebracht und erzeugt ein Signal, das das Abgasluft/Kraftstoff-Verhältnis anzeigt, das sich linear proportional zu der Sauerstoffkonzentration im Abgas ändert. Zusätzlich ist ein O2- Sensor (Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor) 80 an einer stromab der Katalysatoren 44, 46 befindlichen Stelle vorgesehen und erzeugt ein Signal, das sich jedes Mal ändert, wenn das Abgas-Luft/Kraftstoff- Verhältnis von mager zu fett und umgekehrt wechselt, in Bezug auf ein stöchiometrisches Luft/Kraftstoff-Verhältnis.
Ferner ist ein Gasstellungssensor 82 in der Nähe des Gaspedals vorgesehen, der ein Signal erzeugt, das die Stellung (den Öffnungsgrad) des Beschleunigers (Pedal) ("AP" genannt) anzeigt, die die Motorlast anzeigt. Ferner ist ein Atmosphärendrucksensor 84 an einer geeigneten Stelle des Motors 10 installiert und erzeugt ein Signal, das den Atmosphärendruck ("PA" genannt) der Stelle anzeigt, wo ein Fahrzeug (nicht gezeigt), an dem dem Motor 10 angebracht ist, fährt.
Die Ausgaben der Sensoren werden zu einer ECU (elektronische Steuereinheit) 90 geschickt. Die ECU 90 umfasst einen Mikrocomputer mit einer Eingabeschaltung 90a, einer CPU 90b, einem Speicher (ROM, RAM etc.) 90c, einer Ausgabeschaltung 90d und einem Zähler (nicht gezeigt). Das von dem Kurbelwinkelsensor 66 erzeugte CRK-Signal wird von dem Zähler gezählt, und die Motordrehzahl NE wird erfasst oder berechnet.
Die Ausgaben der Sensoren werden aufeinanderfolgend abgetastet (meist A/D-gewandelt) und in dem Speicher 90c gespeichert. Die ECU 90 bestimmt oder berechnet die Kraftstoffeinspritzmenge und den Zündzeitpunkt auf der Basis der erfassten Motordrehzahl NE und den eingegebenen anderen Sensorausgaben.
Der Motor 10 ist mit einem Automatikgetriebe (nachfolgend als "Getriebe" bezeichnet) 100 (als "AT" gezeigt) verbunden. Wie in der Figur mit den gestrichelten Linien gezeigt, ist das Getriebe 100 mit einem Ausgang (nicht gezeigt) verbunden, der mit der Kurbelwelle 64 gekoppelt ist, und modifiziert das von dem Motor 10 erzeugte Drehmoment. Das Getriebe 100 ist ein bekanntes mehrstufiges Getriebe mit fünf Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang.
Ein Schaltsteuergerät 102 ist vorgesehen, um den Betrieb des Getriebes 100 zu steuern. Das Schaltsteuergerät 102 ist mit dem Getriebe 100 durch einen Hydrauliksteuerkreis 104 verbunden, der elektromagnetische Solenoide etc. aufweist. Ähnlich der ECU 90 umfasst das Schaltsteuergerät 90 einen Mikrocomputer mit einer Eingabeschaltung, einer CPU, einem Speicher (ROM, RAM etc.), einer Ausgabeschaltung und einem Zähler (alle nicht gezeigt). Das Schaltsteuergerät 102 ist mit der ECU 90 verbunden, um miteinander zu kommunizieren.
Der Motor 10 und das Getriebe 100 sind an dem Fahrzeug angebracht, und ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 106 ist in der Nähe der Antriebswelle (nicht gezeigt) des Fahrzeugs angebracht und erzeugt ein Signal, das die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs ("V" genannt) anzeigt. Das Fahrzeug ist mit einem Bereichswähler (nicht gezeigt) nahe dem Fahrersitz versehen, der es dem Fahrzeugfahrer gestattet, einen unter acht Bereichen, die P, R, N, D5, D4, D3, 2 und 1 aufweisen, und eines von zwei Schaltprogrammen (Charakteristika oder Kennfelddaten) zu wählen, die separat für einen Normalmodus zur verbesserten Kraftstoffökonomie und einen Leistungsmodus zur verbesserten Leistung vorbereitet sind.
Ein Bereichswählschalter 110 ist in der Nähe des Bereichswählers angebracht und erzeugt ein Signal, das den vom Fahrzeugfahrer gewählten Bereich anzeigt, und ein Modusschalter 112 ist angebracht und erzeugt ein Signal, das den Modus (das Schaltprogramm) anzeigt, das von dem Fahrzeugfahrer gewählt ist.
Die Ausgaben dieser Sensoren werden zu dem Schaltsteuergerät 102 geschickt. Die Ausgabe des Gasstellungssensors 82 wird ebenfalls zu dem Schaltsteuergerät 102 geschickt.
In dem Bereich Dn fragt das Schaltsteuergerät 102 das eine gewählte der zwei Programme ab (bestimmt aus der Ausgabe des Modusschalters 112), unter Verwendung der Fahrzeuggeschwindigkeit V und der Gasstellung AP (zeigt die Motorlast an) als Adressdaten, um einen gewünschten Gang SH zu bestimmen oder zu berechnen, und führt eine Schaltsteuerung durch, indem es den elektromagnetischen Solenoiden des Hydrauliksteuerkreises 104 Strombefehle zuführt, derart, dass der gewünschte Gang SH eingelegt wird, wenn sich der erfasste gegenwärtige (momentane) Gang NGAR von dem gewünschten Gang SH unterscheidet.
In dem Schaltprogramm des Leistungsmodus wird der gewünschte Gang SH, im Hinblick auf das Gangverhältnis, größer gesetzt, oder anders gesagt, er wird so gesetzt, dass er bei der gleichen Fahrzeuggeschwindigkeit und Gasstellung in einer niedrigeren Gangseite ist als im Normalmodus. Da Schaltprogramme, die den Normalmodus und den Leistungsmodus aufweisen, bekannt sind, wird die Erläuterung weggelassen.
Fig. 2 ist ein Blockdiagramm, das den Betrieb der ECU 90 und des Schaltsteuergeräts 102 (in Fig. 1 dargestellt) in funktioneller Weise zeigt.
Wie dargestellt, enthält die ECU 90 eine Angefordertes-Drehmoment- Bestimmungseinheit 200, eine Verbrennungszustandsbestimmungseinheit 202 und eine Betriebsparameterbestimmungseinheit 204. Die Angefordertes-Drehmoment-Bestimmungseinheit 200 bestimmt oder berechnet ein angefordertes Drehmoment (eine gewünschte Motorlast oder eine vom Fahrzeugfahrer angeforderte Ausgabe) PMCMD, die von dem Motor 10 angefordert wird, auf der Basis der erfassten Motordrehzahl NE, der Gasstellung AP und dem vorgenannten Modus (d. h. dem Normalmodus und dem Leistungsmodus, die in der Figur durch ein Flag F.PMODE bezeichnet sind), wie später im Detail erläutert wird.
Die Verbrennungszustandbestimmungseinheit 202 bestimmt einen Betriebsmodus (Verbrennungsmodus) auf der Basis des bestimmten angeforderten Drehmoment PMCMD und der Motordrehzahl NE, sodass die Kraftstoffökonomie und die Emissionseigenschaft optimal sind. Insbesondere bestimmt sie den Betriebsmodus auf der Basis des bestimmten angeforderten Drehmoments PMCMD, der erfassten Motordrehzahl NE und anderen Parametern, einschließlich der Kühlmitteltemperatur TW, dem momentanen Hubbetrag LACT des AGR- Regelventils 50 etc. derart, dass die Kraftstoffökonomie und die Emissionseigenschaft optimal sind.
Genauer gesagt, wenn das bestimmte angeforderte Drehmoment PMCMD in den Bereich hoher Motorlast fällt, bestimmt die Verbrennungszustandbestimmungseinheit 202 den Betriebsmodus als einen stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnisbetriebsmodus, in dem das dem Motor 10 zugeführte Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis KCMD auf das stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Verhältnis oder dortherum gesetzt wird, insbesondere in einem Bereich von 12,0 : 1 bis 15,0 : 1.
Wenn das bestimmte angeforderte Drehmoment PMCMD in den Bereich mittlerer Motorlast fällt, bestimmt die Verbrennungszustandbestimmungseinheit 202 den Betriebsmodus als einen Vorvermischungs-Verbrennungsbetriebsmodus, in dem das Soll- Luft/Kraftstoff-Verhältnis KCMD auf ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis gesetzt wird, das magerer als das stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Verhältnis ist, insbesondere in einem Bereich von 15,0 : 1 bis 22,0 : 1.
Und wenn das bestimmte angeforderte Drehmoment PMCMD in den Bereich niedriger Motorlast fällt, bestimmt die Verbrennungszustandbestimmungseinheit 202 den Betriebsmodus als einen Schichtverbrennungsbetriebsmodus, in dem das Soll-Luft/Kraftstoff- Verhältnis KCMD auf ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis gesetzt wird, das magerer ist als das des Vorvermischungs-Verbrennungsbetriebsmodus, insbesondere in einem Bereich von 22,0 : 1 bis 60,0 : 1.
Somit hat der Betrieb des Motors 10 zwei Arten von Verbrennungsbetriebsmodi, die den Vorvermischungs- Verbrennungsbetriebsmodus und den Schichtverbrennungsbetriebsmodus umfassen. Der Betriebsmodus einschließlich der Kraftstoffeinspritzzeit wird durch eine Markierung (Flag) ST.EMODO und ein Flag F.CMD ausgedrückt. Insbesondere bezeichnet F.CMD = 1 einen Doppeleinspritzmodus, in dem der Kraftstoff zwei Mal eingespritzt wird; F.CMD = 0 und ST.EMODO = 0 bezeichnen den stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnisbetriebsmodus (mit einer Kraftstoffeinspritzung); F.CMD = 0 und ST.EMODO = 1 bezeichnen den Vorvermischungs-Verbrennungsbetriebsmodus (mit einer Kraftstoffeinspritzung) und F.CMD = = und ST.EMODO = 2 bezeichnen den Schichtverbrennungsbetriebsmodus (mit einer Kraftstoffeinspritzung).
Die Betriebsparameterbestimmungseinheit 204 bestimmt oder berechnet eine Ausgabekraftstoffeinspritzmenge TOUT auf der Basis der erfassten Motordrehzahl NE und dem Krümmerabsolutdruck PBA (zeigt die Motorlast an) etc. und führt eine Kraftstoffeinspritzung durch die Kraftstoffeinspritzdüse 30 mit einer Einspritzsteuerzeit θinj (bestimmt aus den Betriebszuständen) innerhalb des Ansaughubs aus, wenn bestimmt wird, dass der Betriebsmodus der stöchiometrische Luft/Kraftstoff- Verhältnisbetriebsmodus oder der Vorvermischungs- Verbrennungsbetriebsmodus ist.
Und die Betriebsparameterbestimmungseinheit 204 führt die Zündung durch das Zündsystem 38 und die Zündkerze 36 zu einer Ausgabezündsteuerzeit IG aus (bestimmt aus den Betriebszuständen), sodass das Gemisch des eingespritzten Kraftstoffs und der Ansaugluft gezündet wird, um die Vorvermischungsverbrennung (gleichmäßige Verbrennung) zu erzeugen. Sie führt die Kraftstoffeinspritzung innerhalb eines Kompressionshubs (und bei Bedarf manchmal teilweise im Ansaughub) aus, um die Schichtverbrennung (Direkteinspritz- Schichtladung) zu erzeugen, wenn bestimmt wird, dass der Betriebsmodus der Schichtverbrennungsbetriebsmodus ist. Sie führt auch die Kraftstoffeinspritzung am Ansaughub aus, um die gleichmäßige Verbrennung zu erzeugen, wenn bestimmt wird, dass der Betriebsmodus der stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Verhältnisbetriebsmodus oder der Vorvermischungs-Verbrennungsbetriebsmodus ist.
Anzumerken ist, dass die Verbrennungszustandbestimmungseinheit 202 den Betriebsmodus auf der Basis der erfassten Motordrehzahl NE und dem bestimmten angeforderten Drehmoment PMCMD bestimmt, aber die Betriebsparameterbestimmungseinheit 204 die Kraftstoffeinspritzung so durchführt, dass das tatsächliche Luft/Kraftstoffverhältnis in der Nähe der Zündkerze 36 in einen Bereich von 12,0 : 1 bis 15,0 : 1 fällt, welcher Betriebsmodus auch immer bestimmt ist.
Im Hinblick auf die Kraftstoffeinspritzung bestimmt oder berechnet die Betriebsparameterbestimmungseinheit 204 die Ausgabekraftstoffeinspritzmenge TOUT wie folgt:
TOUT = (TCYL - B × TWP)/A.
Oben ist TWP ein Parameter, der die eingespritzte Kraftstoffmenge anzeigt, die jedoch an der Innenwand des Ansaugrohrs 12 anhaftet, und wird wie folgt berechnet oder bestimmt:
TWP = (1 - A) × TOUT + (1 - B) × TWP(k - 1).
Oben ist A ein direktes Verhältnis des Parameters, der die an der Ansaugrohrwand anhaftende Kraftstoffmenge anzeigt, B ist ein Abführverhältnis des Parameters und k ist eine Stichprobenzahl im diskreten System. TCYL ist eine angeforderte Kraftstoffeinspritzmenge in den betreffenden Zylinder, die von dem Motor 10 benötigt wird, und wird wie folgt berechnet oder bestimmt:
TCYL = TIM × KCMDM × KAF × KT + TT.
Oben bezeichnet TIM die Basiskraftstoffeinspritzmenge, die durch Abfragen vorbestimmter Kennfelddaten unter Verwendung der erfassten Motordrehzahl NE und dem Krümmerabsolutdruck PBA als Adressdaten erhalten ist. Die Basiskraftstoffeinspritzmenge TIM, die angeforderte Kraftstoffeinspritzmenge TCYL und die Ausgabekraftstoffeinspritzmenge TOUT sind alle als Öffnungsdauer der Kraftstoffeinspritzdüse 30 ausgedrückt. KAF bezeichnet einen Luft/Kraftstoff-Verhältnis- Rückkopplungskorrekturkoeffizienten auf der Basis der Ausgabe des Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors 76. KT ist ein Produkt der anderen Korrekturkoeffizienten in multiplikativer Form, und TT ist die Summe der anderen Korrekturfaktoren in additiver Form.
Und KCMDM bezeichnet einen gewünschten Luft/Kraftstoff- Verhältniskorrekturkoeffizienten und wird erhalten, indem das vorgenannte gewünschte Luft/Kraftstoff-Verhältnis KCMD durch den Ladegrad korrigiert wird.
Insbesondere wird KCMDM wie folgt berechnet oder bestimmt:
KCMD = KBS × KWOT × KLEAN × KMF.
Oben ist KBS ein Basiswert, erhalten durch Abfragen vorbestimmter Kennfelddaten, entsprechend dem gewählten Betriebsmodus, unter Verwendung der erfassten Motordrehzahl NE und dem Krümmerabsolutdruck PBA (oder dem angeforderten Drehmoment PMCMD) als Adressdaten. KWOT ist ein Anreicherungskorrekturkoeffizient, wenn das Drosselventil 18 voll (weit) geöffnet ist. KLEAN ist ein Magerkorrekturkoeffizient beim Motorstart zum Verringern von HC. KMF ist ein Fahreigenschafts-kompensierender Luft/Kraftstoff- Verhältniskorrekturkoeffizient (anfänglich auf 1,0 gesetzt).
Anzumerken ist, dass, obwohl andere Korrekturkoeffizienten oder Faktoren bei der Berechnung des Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses KCMD verwendet werden, keine weitere Erläuterung erfolgt, da der Kern der Erfindung nicht in der Berechnung selbst beruht. Ferner ist anzumerken, dass das Soll- Luft/Kraftstoff-Verhältnis KCMDM und der Soll-Luft/Kraftstoff- Verhältniskorrekturkoeffizient KCMDM in Wirklichkeit in dem Äquivalenzverhältnis ausgedrückt sind.
Was die Zündsteuerzeit betrifft, so bestimmt oder berechnet die Betriebsparameterbestimmungseinheit 204 die Ausgabezündsteuerzeit IG wie folgt:
IG = IGMAP + IGCR.
Oben ist IGMAP eine Basiszündsteuerzeit, die durch Abfragen vorbestimmter Kennfelddaten unter Verwendung der erfassten Motordrehzahl NE und dem Krümmerdruck PBA als Adressdaten erhalten wird, wenn der bestimmte Betriebsmodus der Vorvermischungs- Verbrennungsbetriebsmodus oder der stöchiometrische Luft/Kraftstoff- Verhältnisbetriebsmodus ist, oder wird erhalten durch Abfrage anderer vorbestimmter Kennfelddaten unter Verwendung der erfassten Motordrehzahl NE und dem angeforderten Drehmoment PMCMD als Adressdaten, wenn der bestimmte Betriebsmodus der Schichtverbrennungsbetriebsmodus ist.
IGCR bezeichnet die Summe von Korrekturfaktoren und wird wie folgt berechnet oder bestimmt:
IGCR = IGTW + IGTA + IGADV.
Oben ist IGTW ein Zündzeitkorrekturkoeffizient für die Motorkühlmitteltemperatur TW. IGTA ist ein ähnlicher Korrekturkoeffizient für die Ansauglufttemperatur TA, und IGADV ist ein ähnlicher Korrekteurkoeffizient für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis, insbesondere das zur Vorverlagerung des Zündzeitpunkts, wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf einen mageren Wert gesetzt ist.
Anzumerken ist, dass, obwohl bei der Berechnung des Zündzeitkorrekturkoeffizienten IGCR andere Koeffizienten oder Faktoren verwendet werden, keine weitere Erläuterung erfolgt, da der Kern der Erfindung nicht in der Berechnung selbst beruht.
Wie oben erwähnt, zündet die Betriebsparameterbestimmungseinheit 204 das Luft/Kraftstoff-Gemisch durch das Zündsystem 38 und die Zündkerze 36 bei einer Kurbelwinkelstellung, die der berechneten Zündsteuerzeit entspricht. Darüber hinaus bestimmt und ausgibt die Betriebsparameterbestimmungseinheit 204 einen Strombefehl LCMD, der dem AGR-Regelventil 50 zuzuführen ist, einen Strombefehlswert THCMD (zeigt die Drosselöffnung an), der dem Schrittmotor 60 zuzuführen ist, einen Befehl VTCCMD, der einem variablen Ventilsteuermechanismus (nicht gezeigt) zuzuführen ist, etc. Da jedoch der Kern der Erfindung nicht in der Bestimmung dieser Werte beruht, erfolgt keine weitere Erläuterung. Da der Betrieb des Schaltsteuergeräts 100 in Bezug auf Fig. 1 erläutert worden ist, wird hier keine Erläuterung wiederholt.
Auf der Basis des Obigen wird der Betrieb des Steuer/Regelsystems für einen direkteinspritzenden kerzengezündeten Verbrennungsmotor nach der Ausführung der vorliegenden Erfindung erläutert. Der Betrieb wird von der ECU 90 ausgeführt, insbesondere durch die Angefordertes-Drehmoment- Bestimmungseinheit 200.
Fig. 3 ist ein Flussdiagramm, das den Betrieb zeigt. Das dort dargestellte Programm wird an oder nahe dem OT ausgeführt.
Das Programm beginnt in S10, in dem in geeigneter Weise bestimmt wird, ob der Motor 10 in einem Startmodus ist. Wenn das Ergebnis positiv ist, geht das Programm zu S12 weiter, worin alle Daten auf ihre Anfangswerte gesetzt werden, und geht zu S14 weiter, worin das Bit eines Flag F.FB auf 0 rückgesetzt wird. Das Rücksetzen des Bits des Flag F.FB auf 0 zeigt an, dass die Leerlaufregelung nicht ausgeführt werden sollte, während das Setzen auf 1 davon anzeigt, dass die Leerlaufregelung ausgeführt werden sollte. Die Erläuterung der Details der Leerlaufregelung ist weggelassen. Dann geht das Programm zu S16 weiter, worin ein angefordertes Drehmoment im Maschinenstartmodus PMCRST bestimmt oder berechnet wird.
Wenn das Ergebnis in S10 negativ ist, geht das Programm zu S18 weiter, worin bestimmt wird, ob das Bit eines Flag F.FIRE auf 1 gesetzt ist. Das Bit dieses Flag wird in einer anderen Routine (nicht gezeigt) auf 1 gesetzt, wenn bestimmt wird, dass eine Steuerung zum Erhitzen des zweiten Katalystors 46 und Aktivierung desselben ausgeführt werden sollte.
Das Ergebnis in S18 ist normalerweise für eine vorbestimmte Zeitdauer positiv, wenn das Ergebnis in S10 negativ ist und das Programm hierzu weitergeht. Daher geht das Programm zu S20 weiter, worin bestimmt wird, ob das Bit eines Katalysatorserhitzungssteuerzulässigkeitsflag F.FIREON auf 1 gesetzt ist. Wenn das Ergebnis in S20 positiv ist, geht das Programm zu S22 weiter, worin das Bit des Flag F.FB auf 1 gesetzt wird, und geht zu S24 weiter, worin die Katalysatorheizsteuerung ausgeführt wird. Dies ist in der Figur als "ZÜNDMODUS" ausgedrückt.
Wenn andererseits das Ergebnis in S18 oder S20 negativ ist, geht das Programm zu S26 weiter, worin bestimmt wird, ob das Bit eines Flag F.IDLE auf 1 gesetzt ist. Das Setzen des Bits dieses Flag auf 1 zeigt an, dass ein Bereich vorliegt, wo das Ausführen der vorgenannten Leerlaufregelung möglich ist. Wenn das Ergebnis positiv ist, geht das Programm zu S28 weiter, worin bestimmt wird, ob die erfasste Fahrzeuggeschwindigkeit 0 oder angenähert 0 ist, und wenn das Ergebnis positiv ist, geht das Programm zu S30 weiter, in dem die Leerlaufregelung ausgeführt wird. Dies ist in der Figur als "LEERLAUFMODUS" ausgedrückt.
Wenn das Ergebnis in S26 oder S28 negativ ist, geht das Programm zu S32 weiter, worin das Bit des Flag F.FB auf 0 rückgesetzt wird, und geht zu S34 weiter, in dem bestimmt wird, dass das Fahrzeug läuft oder fährt (in dieser Figur als "FAHRMODUS" ausgedrückt), und das vorgenannte Drehmoment PMCMD bestimmt oder berechnet wird.
Fig. 4 ist ein Flussdiagramm, das die Unterroutine dieser angeforderten Drehmomentbestimmung zeigt.
In der Figur beginnt das Programm in S100, in dem bestimmt wird, ob die Gasstellung AP 0 ist, anders gesagt, es wird bestimmt, ob der Fahrzeugfahrer das Gas (Pedal) nicht niederdrückt. Wenn das Ergebnis negativ ist, geht das Programm zu S102 weiter, in dem ein Basiswert PMEMAP des angeforderten Drehmoments PMCMD berechnet oder abgefragt wird.
Fig. 5 ist ein Flussdiagramm, das die Unterroutine dieser Basiswertbestimmung zeigt.
Wie dargestellt, beginnt das Programm bei S200, worin bestimmt wird, ob das Bit eines Flag F.PMODE auf 1 gesetzt ist. Das Bit dieses Flag wird in einer Routine (nicht gezeigt) auf 1 gesetzt oder 0 rückgesetzt, in Antwort auf die Ausgabe des vorgenannten Modusschalters 112. Insbesondere wenn die Schalterausgabe anzeigt, dass der Fahrzeugfahrer den Normalmodus wählt, wird das Bit dieses Flag auf 0 rückgesetzt, wohingegen das Bit dieses Flag auf 1 gesetzt wird, wenn der Fahrzeugfahrer den Leistungsmodus wählt.
Wenn das Ergebnis in S200 negativ ist, geht das Programm zu S202, worin, wie oben erwähnt, der Angefordertes-Drehmoment-Basiswert PMEMAP aus vorbestimmten Charakteristiken des angeforderten Drehmoments (entsprechend dem Normalmodus) unter Verwendung der erfassten Motordrehzahl NE und der Gasstellung AP als Adressdaten berechnet oder abgefragt wird. Die Charakteristiken des angeforderten Drehmoments sind separat für die zwei Schaltprogramme für den Normalmodus und für den Leistungsmodus vorbestimmt, und in diesem Schritt wird das dem Normalmodus entsprechende abgefragt.
Die Fig. 6A und 6B sind Graphiken, die die Charakteristiken des angeforderten Drehmoments zeigen (genauer, des Basiswerts PMEMAP des angeforderten Drehmoment PMCMD). Fig. 6A zeigt die Charakteristik von PMEMAP, das relativ zur Motordrehzahl NE gesetzt ist, unter der Annahme, dass die Gasstellung AP konstant ist, und Fig. 6B zeigt die Charakteristik von PMEMAP, das relativ zu der Gasstellung AP gesetzt ist, unter der Annahme, dass die Motordrehzahl NE konstant ist. In den Figuren bezeichnet die durchgehende Linie die Charakteristiken für den Normalmodus, während die gestrichelte Linie die Charakteristiken für den Leistungsmodus anzeigt.
Die Charakteristiken sind relativ zur Motordrehzahl NE und der Gasstellung AP durch Experimente vorbestimmt oder vorab gesetzt, derart, dass die Kraftstoffökonomie und die Emissionseigenschaft optimal sind. Genauer gesagt ist die Charakteristik für den Leistungsmodus größer vorbestimmt als die für den Normalmodus, sodass die Beschleunigung verbessert wird, d. h. der Beschleunigungsleistung wird Priorität über die Kraftstoffökonomie gegeben.
Zurück zur Erläuterung des Flussdiagramms von Fig. 5. Wenn das Ergebnis in S200 positiv ist, geht das Programm zu S204 weiter, in dem der Angefordertes-Drehmoment-Basiswert PMEMAP berechnet wird oder aus vorbestimmten Charakteristiken (entsprechend dem Leistungsmodus) unter Verwendung der gleichen Parameter als Adressdaten abgefragt wird.
Zurück zur Erläuterung des Flussdiagramms von Fig. 4. Das Programm geht zu S104 weiter, in dem ein Angefordertes-Drehmoment- Korrekturfaktor (Koeffizient) PMTW für die Kühlmitteltemperatur und ein Angefordertes-Drehmomentkorrekturfaktor PMAST für Nach-Motorstart berechnet oder aus geeigneten Charakteristiken (nicht gezeigt) abgefragt werden.
Das Programm geht dann zu S106 weiter, in dem ein Angefordertes- Drehmoment-Korrekturfaktor PMEACG zur Kompensation des Drehmomentverlusts, der zum Antrieb einer Lichtmaschine ACG (Darstellung in den Figuren weggelassen) verbraucht wird, berechnet oder aus geeigneten Charakteristiken (nicht gezeigt) abgefragt wird.
Das Programm geht dann zu S108 weiter, worin ein Angefordertes- Drehmoment-Korrekturfaktor PMEL zur Kompensation des Drehmomentverlusts, der zum Antrieb elektrischer Geräte (ausschließlich einer Klimaanlage) verbraucht wird, berechnet oder aus geeigneten Charakteristiken (nicht gezeigt) abgefragt wird.
Das Programm geht dann zu S110 weiter, worin ein Angefordertes- Drehmoment-Korrekturfaktor PMHAC zur Kompensation des Drehmomentverlusts, der zum Antrieb der Klimaanlage (Darstellung in den Figuren weggelassen) berechnet oder aus geeigneten Charakteristiken (nicht gezeigt) abgefragt wird. Das Programm geht dann zu S112 weiter, worin ein Angefordertes-Drehmoment-Korrekturfaktor PMDP für eine Stoßdämpfer (Dämpf)-Steuerung berechnet oder aus geeigneten Charakteristiken (nicht gezeigt) abgefragt wird.
Das Programm geht dann zu S114 weiter, worin bestimmt wird, ob das Fahrzeug, an dem der Motor 10 angebracht ist, mit einem EPS (elektrischen Servounterstützungssystem; Darstellung in der Figur weggelassen) versehen ist, das einen Elektromotor aufweist, um die Drehung des Lenkrads durch den Fahrzeugfahrer zu unterstützen. Wenn das Ergebnis positiv ist, geht das Programm zu S116 weiter, in dem ein Angefordertes- Drehmoment-Korrekturfaktor PMPS zur Kompensation des Drehmomentverlusts, der zum Antrieb des EPS verbraucht wird, berechnet oder aus geeigneten Charakteristiken (nicht gezeigt) abgefragt wird. Wenn andererseits das Ergebnis negativ ist, geht das Programm zu S118 weiter, in dem der Angefordertes-Drehmoment-Korrekturfaktor PMPS auf null gesetzt wird.
Das Programm geht dann zu S120 weiter, worin bestimmt wird, ob das Fahrzeug, an dem der Motor 10 angebracht ist, mit dem Automatikgetriebe AT versehen ist. Da das Fahrzeug in dieser Ausführung das Getriebe 100 hat, ist das Ergebnis natürlich positiv, und das Programm geht zu S122 weiter, in dem ein Angefordertes-Drehmoment-Korrekturfaktor PMAT, der der Last des Drehmomentwandlers bei Leerlaufbetrieb des Motors entspricht, berechnet oder aus geeigneten Charakteristiken (nicht gezeigt) abgefragt wird. Wenn andererseits das Ergebnis negativ ist, geht das Programm zu S124 weiter, worin der Angefordertes-Drehmoment- Korrekturfaktor PMAT auf null gesetzt wird.
Das Programm geht dann zu S126 weiter, in dem die bestimmten oder berechneten Korrekturfaktoren (Koeffizienten) zu dem berechneten (abgefragten) Basiswert PMEMAP addiert werden, um das angeforderte Drehmoment PMCMD zu bestimmen oder zu berechnen. Wenn das Ergebnis in S100 negativ ist, wird das Programm sofort beendet.
Nachdem es in der vorstehenden Weise konfiguriert worden ist, bestimmt oder berechnet das System nach dieser Ausführung, in Antwort auf das Umschalten der den Normalmodus und den Leistungsmodus aufweisenden Schaltprogramme, das angeforderte Drehmoment PMCMD, das von dem Motor angefordert wird, genauer gesagt, den Basiswert PMMAP des angeforderten Drehmoments PMCMD auf der Basis der Motordrehzahl NE und der Gasstellung AP, und bestimmt oder berechnet das angeforderte Drehmoment PMCMD, indem es verschiedene Korrekturfaktoren zu dem Basiswert PMEMAP addiert. Ferner bestimmt das System den Betriebsmodus einschließlich dem Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis KCMD unter Verwendung des berechneten angeforderten Drehmoments PMCMD, und bestimmt oder berechnet darüber hinaus die Ausgabekraftstoffeinspritzmenge TOUT, indem es die Basiskraftstoffeinspritzmenge TIM durch die Werte einschließlich des Soll- Luft/Kraftstoff-Verhältnisses KCMD korrigiert.
Wenn hierbei der Modus auf den Leistungsmodus geschaltet ist, kann das System die Beschleunigungsleistung, wie sie vom Fahrzeugfahrer gewünscht oder erwartet wird, unabhängig von den Betriebszuständen mit einer minimalen Verschlechterung der Kraftstoffökonomie erzeugen.
Da es ferner das System unnötig machen kann, das Soll-Luft/Kraftstoff- Verhältnis KCMD separat für die Schaltprogramme (den Normalmodus und den Leistungsmodus) vorzubereiten und in dem Speicher 90 der ECU 90 zu speichern, kann es die Kapazität des Speichers 90c verkleinern.
Die Ausführung ist so konfiguriert, dass sie ein System zum Steuern/Regeln eines Verbrennungsmotors (10) hat, in dem Benzin direkt in Zylinderbrennkammern (28) eingespritzt und durch eine Zündkerze (36) gezündet wird, sowie eines Automatikgetriebes (100), das mit dem Motor verbunden ist, um die Motorleistung entsprechend einem gewählten von Schaltprogrammen (einem Normalmodus und einem Leistungsmodus) zu modifizieren, umfassend: ein Motorbetriebszustanderfassungsmittel (Kurbelwinkelsensor 66, Gasstellungssensor 82, ECU 90, Angefordertes- Drehmoment-Bestimmungseinheit 200 etc.) zum Erfassen von Betriebszuständen des Motors einschließlich zumindest der Motordrehzahl NE und einer Motorlast (Gasstellung AP); ein Angefordertes-Drehmoment- Bestimmungsmittel (ECU 90, Angefordertes-Drehmoment- Bestimmungeinheit 200, S34, S100 bis S102, S200 bis S204) zum Bestimmen eines von dem Motor angeforderten Drehmoments PMCMD, genauer eines Basiswerts PMEMAP, auf der Basis der erfassten Motordrehzahl und der Motorlast entsprechend einer von Charakteristiken, die separat für die Schaltprogramme vorbestimmt sind, die dem gewählten Schaltprogramm entsprechen; ein Betriebsmodusbestimmungsmittel (ECU 90, Verbrennungszustandbestimmungseinheit 202) zum Bestimmen eines Betriebsmodus des Motors für einen von zumindest drei Betriebsmodi, die umfassen einen stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnisbetriebsmodus, in dem das dem Motor zuzuführende Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis KCMD auf ein stöchiometrisches Luft/Kraftstoff-Verhältnis gesetzt wird, sowie Magerverbrennungsbetriebsmodi, einschließlich zumindest einem Vorvermischungs-Verbrennungsbetriebsmodus, in dem das Soll- Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf magerer gesetzt wird als das stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Verhältnis, sowie einem Schichtverbrennungsbetriebsmodus, in dem das Soll-Luft/Kraftstoff- Verhältnis auf magerer gesetzt wird als das des Vorvermischungs- Verbrennungsbetriebsmodus, auf der Basis zumindest des bestimmten angeforderten Drehmoments PMCMD; ein Ausgabekraftstoffeinspritz­ mengenbestimmungsmittel (ECU 90, Betriebsparameterbestimmungseinheit 204) zum Bestimmen einer dem Motor zuzuführenden Ausgabekraft­ stoffeinspritzmenge TOUT durch Korrektur einer Basiskraft­ stoffeinspritzmenge TIM, die auf der Basis der erfassten Betriebszustände bestimmt ist, durch das gesetzte Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis KCMD des bestimmten Betriebsmodus; und eine Kraftstoffeinspritzdüse (30), die den auf der Basis der Ausgabekraftstoffeinspritzmenge bestimmten Kraftstoff direkt in die Brennkammer des Motors einspritzt.
In dem System enthält das Angefordertes-Drehmoment-Bestimmungsmittel: ein Schaltprogrammunterscheidungsmittel (ECU 90, Angefordertes- Drehmoment-Bestimmungseinheit 200, S34, S100 bis S102, S200) zum Unterscheiden, welches der Schaltprogramme von dem Fahrzeugfahrer gewählt ist; ein Basis-Angefordertes-Drehmoment-Bestimmungsmittel (ECU 90, Angefordertes-Drehmoment-Bestimmungseinheit 200, S34, S100 bis S102, S200 bis S204) zum Bestimmen eines Basiswerts PMEMAP des angeforderten Drehmoments PMCMD entsprechend den Charakteristiken, die dem gewählten Schaltprogramm entsprechen, auf der Basis der erfassten Motordrehzahl und der Motorlast; ein Korrekturfaktor­ berechnungsmittel (ECU 90, Angefordertes-Drehmoment- Bestimmungseinheit 200, S34, S104 bis S124) zum Berechnen von Korrekturfaktoren einschließlich zumindest einem zur Korrektur für eine Kühlmitteltemperatur PMTW, die von dem Betriebszustanderfassungsmittel erfasst ist; sowie ein Angefordertes-Drehmoment-Berechnungsmittel (ECU 90, Angefordertes-Drehmoment-Bestimmungseinheit 200, S34, S126) zum Berechnen des angeforderten Drehmoments durch Korrektur des Basiswerts des angeforderten Drehmoments durch die berechneten Korrekturfaktoren.
In dem System bestimmt das Betriebsmodusbestimmungsmittel den Betriebsmodus auf der Basis zumindest des bestimmten angeforderten Drehmoments PMCMD und der erfassten Motordrehzahl NE.
In dem System bestimmt das Angefordertes-Drehmoment- Bestimmungsmittel das angeforderte Drehmoment PMCMD, wenn der Motor nicht einer Leerlaufdrehzahlsteuerung unterliegt (S26, S34).
In dem System bestimmt das Angefordertes-Drehmoment- Bestimmungsmittel das angeforderte Drehmoment PMCMD, wenn bestimmt wird, dass ein Fahrzeug, an dem der Motor angebracht ist, fährt (S28, S34).
In dem System bestimmt das Angefordertes-Drehmoment- Bestimmungsmittel das angeforderte Drehmoment PMCMD, wenn von dem Fahrzeugfahrer das Gaspedal niedergedrückt wird (S100).
In dem System umfassen die Schaltprogramme zumindest einen Normalmodus für verbesserte Kraftstoffökonomie und einen Leistungsmodus für verbesserte Leistung.
In dem System sind die Charakteristiken für den Normalmodus und den Leistungsmodus separat vorbestimmt, sodass das angeforderte Drehmoment des Leistungsmodus größer ist als das des Normalmodus.
In dem System wird die Motorlast durch eine Stellung eines Gaspedals AP eines Fahrzeugs bestimmt, an dem der Motor angebracht ist.
Anzumerken ist, dass im Obigen "zumindest" bedeutet, dass irgendein oder mehrere andere Parameter oder Werte hinzugefügt oder stattdessen verwendet werden können.
Anzumerken ist ferner, dass, obwohl die zwei Arten des Normalmodus und des Leistungsmodus als Beispiel der Schaltmodi beschrieben wurden, die vorliegende Erfindung hierauf nicht eingeschränkt werden kann und irgendein anderer Modus hinzugefügt werden kann.
Anzumerken ist ferner, dass, obwohl die vorliegende Erfindung in Bezug auf einen direkteinspritzenden kerzengezündeten Motor beschrieben wurde, die Erfindung auch bei einem normalen Verbrennungsmotor angewendet werden kann, in dem das Benzin vor den Einlassventilen eingespritzt wird, wenn der Motor in dem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis- Betriebsmodus und dem Magerverbrennungsbetriebsmodus arbeitet.
Anzumerken ist ferner, dass, obwohl die vorliegende Erfindung in Bezug auf den Motor beschrieben wurde, dessen Drosselventil von einem Schrittmotor angetrieben ist, die Erfindung auch bei einem anderen Motortyp anwendbar ist, dessen Drosselventil durch einen ähnlichen Aktuator, wie etwa einen Drehmomentmotor und einen Gleichstrommotor, angetrieben ist.
Ein Steuersystem für einen direkteinspritzenden kerzengezündeten Motor, der mit einem Automatikgetriebe verbunden ist, das die Motorleistung entsprechend einem gewählten von Schaltprogrammen modifiziert (einem Normalmodus für verbessere Kraftstoffökonomie und einem Leistungsmodus für verbesserte Leistung). Ein Drehmoment (PMEMAP, allgemeiner PMCMD), das von dem Motor angefordert wird, wird auf der Basis der erfassten Motordrehzahl (NE) und der Motorlast (PBA) entsprechend Charakteristiken bestimmt, die dem gewählten Schaltprogramm entsprechen (S100-S204). Und ein Motorbetriebsmodus wird als einer von drei Modi bestimmt, einschließlich einem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnisbetriebsmodus, in dem ein Soll- Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf ein stöchiometrisches Luft/Kraftstoff- Verhältnis gesetzt wird, und zwei Magerverbrennungsbetriebsmodi, in denen das Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf magerer als das stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Verhältnis gesetzt wird. Das Soll- Luft/Kraftstoff-Verhältnis wird verwendet, um die dem Motor zuzuführende Kraftstoffeinspritzmenge zu korrigieren. Hierbei wird es möglich, in sämtlichen Betriebszuständen die vom Fahrzeugfahrer erwartete Beschleunigung bei geringer Verschlechterung der Kraftstoffökonomie zu erzeugen, wenn das Schaltprogramm auf den Leistungsmodus geschaltet ist.

Claims (9)

1. System zum Steuern/Regeln eines Verbrennungsmotors (10), in dem Benzin direkt in Zylinderbrennkammern eingespritzt und durch eine Zündkerze (36) gezündet wird, sowie eines Automatikgetriebes (100), das mit dem Motor verbunden ist, um die Motorleistung entsprechend einem gewählten von Schaltprogrammen zu modifizieren, umfassend:
ein Motorbetriebszustanderfassungsmittel (66, 82, 90) zum Erfassen von Betriebszuständen des Motors einschließlich zumindest einer Motordrehzahl und einer Motorlast;
ein Ausgabekraftstoffeinspritzmengenbestimmungsmittel (90, 204) zum Bestimmen einer dem Motor zuzuführenden Ausgabekraftstoff­ einspritzmenge auf der Basis einer Basiskraftstoffeinspritzmenge, die auf der Basis der erfassten Motorbetriebszustände bestimmt ist; und
eine Kraftstoffeinspritzdüse (30), die den auf der Basis der Ausgabekraftstoffeinspritzmenge bestimmten Kraftstoff direkt in die Brennkammer des Motors einspritzt;
dadurch gekennzeichnet, dass das System umfasst:
ein Angefordertes-Drehmoment-Bestimmungsmittel (90, 200, S34, S100 bis S102) zum Bestimmen eines von dem Motor angeforderten Drehmoments auf der Basis der erfassten Motordrehzahl und der Motorlast entsprechend einer von Charakteristiken, die separat für die Schaltprogramme vorbestimmt sind, die dem gewählten Schaltprogramm entsprechen;
ein Betriebsmodusbestimmungsmittel (90, 202) zum Bestimmen eines Betriebsmodus des Motors für einen von zumindest drei Betriebsmodi, die umfassen einen stöchiometrischen Luft/Kraftstoff- Verhältnisbetriebsmodus, in dem das dem Motor zuzuführende Soll- Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf ein stöchiometrisches Luft/Kraftstoff- Verhältnis gesetzt wird, sowie Magerverbrennungsbetriebsmodi, einschließlich zumindest einem Vorvermischungs-Verbrennungs­ betriebsmodus, in dem das Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf magerer gesetzt wird als das stöchiometrische Luft/Kraftstoff- Verhältnis, sowie einem Schichtverbrennungsbetriebsmodus, in dem das Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf magerer gesetzt wird als das des Vorvermischungs-Verbrennungsbetriebsmodus, auf der Basis zumindest des bestimmten angeforderten Drehmoments; und
Ausgabekraftstoffeinspritzmengenkorrekturmittel (90, 204) zur Korrektur der Ausgabekraftstoffeinspritzmenge durch das gesetzte Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis des bestimmten Betriebsmodus.
2. System nach Anspruch 1, worin das Angefordertes-Drehmoment- Bestimmungsmittel umfasst: ein Schaltprogrammunter­ scheidungsmittel (S102, S200) zum Unterscheiden, welches der Schaltprogramme von dem Fahrzeugfahrer gewählt ist;
ein Basis-Angefordertes-Drehmoment-Bestimmungsmittel (S202 bis S204) zum Bestimmen eines Basiswerts des angeforderten Drehmoments entsprechend den Charakteristiken, die dem gewählten Schaltprogramm entsprechen, auf der Basis der erfassten Motordrehzahl und der Motorlast;
ein Korrekturfaktorberechnungsmittel (S104 bis S124) zum Berechnen von Korrekturfaktoren einschließlich zumindest einem zur Korrektur für eine Kühlmitteltemperatur, die von dem Betriebszustanderfassungsmittel erfasst ist; und
ein Angefordertes-Drehmoment-Berechnungsmittel (S126) zum Berechnen des angeforderten Drehmoments durch Korrektur des Basiswerts des angeforderten Drehmoments durch die berechneten Korrekturfaktoren.
3. System nach Anspruch 1 oder 2, worin das Betriebsmodus­ bestimmungsmittel den Betriebsmodus auf der Basis zumindest des bestimmten angeforderten Drehmoments und der erfassten Motordrehzahl NE bestimmt.
4. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin das Angefordertes-Drehmoment-Bestimmungsmittel das angeforderte Drehmoment bestimmt, wenn der Motor nicht einer Leerlaufdreh­ zahlsteuerung unterliegt (S26, S34).
5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin das Angefordertes-Drehmoment-Bestimmungsmittel das angeforderte Drehmoment bestimmt, wenn bestimmt wird, dass ein Fahrzeug, an dem der Motor angebracht ist, fährt (S28, S34).
6. System nach Anspruch 5, worin das Angefordertes-Drehmoment- Bestimmungsmittel das angeforderte Drehmoment bestimmt, wenn von dem Fahrzeugfahrer das Gaspedal niedergedrückt wird (S100).
7. System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, worin die Schaltprogramme zumindest einen Normalmodus für verbesserte Kraftstoffökonomie und einen Leistungsmodus für verbesserte Leistung umfassen.
8. System nach Anspruch 7, worin die Charakteristiken für den Normalmodus und den Leistungsmodus separat vorbestimmt sind, sodass das angeforderte Drehmoment des Leistungsmodus größer ist als das des Normalmodus.
9. System nach einem der Ansprüche 1 bis 8, worin die Motorlast durch eine Stellung eines Gaspedals eines Fahrzeugs bestimmt wird, an dem der Motor angebracht ist.
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