DE112018000704T5

DE112018000704T5 - Zündsteuerungssystem

Info

Publication number: DE112018000704T5
Application number: DE112018000704.9T
Authority: DE
Inventors: Ippei Funato
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2017-02-06
Filing date: 2018-01-29
Publication date: 2019-11-14
Also published as: US20190353134A1; JP2018127909A; WO2018143137A1; JP6753327B2; CN110300845B; US11333122B2; CN110300845A

Abstract

Eine Primärstromsteuerungseinheit (314), eine Berechnungseinheit (314) für eine angenäherte Energiedichte und eine Berechnungseinheit (314) für einen integrierten Wert sind vorgesehen. Die Primärstromsteuerungseinheit führt eine Entladungserzeugungssteuerung, bei welcher ein Entladungsfunke erzeugt wird, ein- oder mehrmals während eines einzelnen Verbrennungszyklus durch. Die Berechnungseinheit für die angenäherte Energiedichte berechnet sukzessive eine angenäherte Energiedichte basierend auf einem Sekundärstrom und einer Entladungspfadlänge. Während einer vorbestimmten Zeitspanne, nachdem ein Blockieren eines Primärstroms während eines einzelnen Verbrennungszyklus durchgeführt wird, berechnet die Berechnungseinheit für den integrierten Wert einen integrierten Wert durch Integrieren der Entladungspfadlänge zu dieser Zeit unter einer Bedingung, dass die angenäherte Energiedichte größer als ein vorbestimmter Wert ist. Die Primärstromsteuerungseinheit führt die Entladungserzeugungssteuerung unter einer Bedingung erneut durch, dass der von der Berechnungseinheit für den integrierten Wert berechnete integrierte Wert kleiner als eine erste Schwelle ist.

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldungen
Die vorliegende Anmeldung basiert auf der am 6. Februar 2017 eingereichten japanischen Patentanmeldung mit der Nr. 2017-019843, deren Beschreibungen hierin durch Inbezugnahme mit aufgenommen werden.
Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Zündsteuerungssystem, das in einer Verbrennungskraftmaschine verwendet wird.
Allgemeiner Stand der Technik
Um die Kraftstoffwirtschaftlichkeit von Verbrennungsmotoren für Automobile zu verbessern, werden in den letzten Jahren Technologien zur Verbrennungssteuerung (Magerverbrennungsmotoren) von Magerkraftstoff und Abgasrückführung (AGR), bei welcher ein brennbares Luft-Kraftstoff-Gemisch zu einem Zylinder der Verbrennungskraftmaschine zirkuliert wird, untersucht. Bei diesen Technologien wird als ein Zündsystem zum effektiven Verbrennen von fossilem Kraftstoff, der in dem Luft-Kraftstoff-Gemisch enthalten ist, manchmal ein Mehrfachzündsystem verwendet, bei dem eine Zündkerze zu einem Zündzeitpunkt der Verbrennungskraftmaschine kontinuierlich mehrmals eine Entladung durchführt.
Bei diesem Mehrfachzündsystem tritt ein Problem dahingehend auf, dass ein Elektrodenverschleiß bei der Zündkerze und ein Leistungsverbrauch bzw. eine Leistungsaufnahme bei einer Zündspule, welche der Zündkerze eine hohe Spannung zuführt, um ein Maß zunehmen, das der Ausführung einer Mehrzahl von Entladevorgängen während eines einzelnen Zündzyklus entspricht. Darüber hinaus tritt auch eine energetische Verschwendung auf, das heißt, Entladungsvorgänge, die auch in Fällen, in denen das Luft-Kraftstoff-Gemisch durch eine Initial-Entladung vorteilhaft entzündet werden kann, unnötig wiederholt werden.
Als eine Gegenmaßnahme zu den vorgenannten Themen offenbart die PTL 1 eine folgende Technologie. Das heißt, wenn eine Spannungsspitze einer Sekundärspannung, die auf eine Zündspule aufgebracht wird, während einer kapazitiven Entladungsperiode eine Bestimmungsschwelle überschreitet, wird eine akkumulierte Zeit eines Überschreitungsintervalls, während welchem die Spannungsspitze die Bestimmungsschwelle überschreitet, oder ein akkumulierter Wert der Sekundärspannung während der Überschreitungsintervalle gemessen. Anschließend wird basierend auf der gemessenen akkumulierten Zeit des Überschreitungsintervalls oder dem akkumulierten Wert der Sekundärspannung während der Überschreitungsintervalle bestimmt, ob sich ein Luft-Kraftstoff-Gemisch in einem Verbrennungszustand oder einem Fehlzündungszustand befindet.
Zitierungsliste
Patentliteratur
[PTL 1] JP-A-2010-138880
Kurzfassung der Erfindung
Die PTL 1 beschreibt, dass während der Ausführung einer kapazitiven Entladung zwischen Fällen, in denen das Luft-Kraftstoff-Gemisch verbrannt wird, und Fällen, in denen eine Fehlzündung auftritt, die Sekundärspannung, die beim Verbrennen des Luft-Kraftstoff-Gemisches erfasst wird, niedriger ist. Als Grund dafür wird angenommen, dass Verbrennungsionen infolge davon, dass das Luft-Kraftstoff-Gemisch durch die bei der Zündkerze erzeugte Entladung entzündet wird, erzeugt werden. Da die Verbrennungsionen zwischen den Elektroden bei der Zündkerze vorhanden sind, fließt zwischen den Elektroden der Zündkerze leicht ein Sekundärstrom. Folglich sinkt der Entladungswiderstand. In Verbindung damit sinkt die Sekundärspannung, die auf die Zündkerze aufgebracht wird.
Hierbei kann in einem Hochströmungsfeld, in dem eine Strömungsrate einer Luftströmung innerhalb einer Brennkammer hoch ist, davon ausgegangen werden, dass die Verbrennungsionen, die durch das entzündete Luft-Kraftstoff-Gemisch erzeugt werden, durch die Luftströmung abgeführt werden und die zwischen den Elektroden der Zündkerze vorhandenen Verbrennungsionen abnehmen. In diesem Zustand nimmt der Entladungswiderstand kaum ab. In Verbindung damit sinkt die Sekundärspannung, die auf die Zündkerze aufgebracht wird, kaum. In diesem Fall kann bei der in der PTL 1 beschriebenen Technologie selbst dann, wenn sich das Luft-Kraftstoff-Gemisch in dem Verbrennungszustand befindet, eine fehlerhafte Bestimmung erfolgen, dass sich das Luft-Kraftstoff-Gemisch in einem Fehlzündungszustand befindet, da sich die auf die Zündkerze aufgebrachte Sekundärspannung in einem hohen Zustand befindet. In diesem Zusammenhang gibt es Raum für eine Verbesserung in der Bestimmungssteuerung zur Bestimmung eines Verbrennungszustands eines Luft-Kraftstoff-Gemisches.
Die vorliegende Offenbarung erfolgte, um die vorstehend beschriebenen Probleme zu lösen. Die Hauptaufgabe der vorliegenden Offenbarung besteht darin, ein Zündsteuerungssystem bereitzustellen, das in der Lage ist, einen Verbrennungszustand eines brennbaren Luft-Kraftstoff-Gemisches genauer abzuschätzen und den Verbrennungszustand des brennbaren Luft-Kraftstoff-Gemisches zu verbessern, indem eine Zündkerze veranlasst wird, bei Bedarf eine erneute Entladung durchzuführen.
Lösung des Problems
Die vorliegende Offenbarung entspricht einem Zündsteuerungssystem, das auf eine Verbrennungskraftmaschine angewendet wird, welche umfasst: eine Zündkerze, die zwischen einem Paar von Entladungselektroden einen Entladungsfunken zum Entzünden eines brennbaren Luft-Kraftstoff-Gemisches im Inneren eines Zylinders der Verbrennungskraftmaschine erzeugt; eine Zündspule, die eine Primärspule und eine Sekundärspule umfasst und eine Sekundärspannung über die Sekundärspule auf die Zündkerze aufbringt; eine Spannungswerterfassungseinheit, welche einen Spannungswert von zumindest einer aus einer Primärspannung, die auf die Primärspule aufgebracht wird, und der Sekundärspannung, die auf die Zündkerze aufgebracht wird, erfasst; und eine Sekundärstromerfassungseinheit, die einen Sekundärstrom erfasst, der zu der Zündkerze fließt.
Das Zündsteuerungssystem umfasst: eine Primärstromsteuerungseinheit, welche eine Entladungserzeugungssteuerung durchführt, bei welcher der Entladungsfunke bei der Zündkerze einmal oder mehrmals während eines einzelnen Verbrennungszyklus erzeugt wird, indem veranlasst wird, dass ein Blockieren eines Primärstroms zu der Primärspule durchgeführt wird, nachdem die Leitung des Primärstroms durchgeführt wird; eine Entladungspfadlängenberechnungseinheit, welche sukzessive eine Entladungspfadlänge als eine Länge des Entladungsfunkens, der zwischen den Entladungselektroden gebildet wird, basierend auf dem von der Spannungswerterfassungseinheit erfassten Spannungswert berechnet; eine Berechnungseinheit für eine angenäherte Energiedichte, welche sukzessive eine angenäherte Energiedichte, die als ein Näherungswert der Energiedichte dient, die Energie pro Längeneinheit des Entladungsfunkens entspricht, durch Dividieren des von der Sekundärstromerfassungseinheit erfassten Sekundärstroms durch die von der Entladungspfadlängenberechnungseinheit berechneten Entladungspfadlänge berechnet; und eine Berechnungseinheit für einen integrierten Wert, welche während einer vorbestimmten Zeitspanne, nachdem das Blockieren des Primärstroms während des einzelnen Verbrennungszyklus durchgeführt wird, unter einer Bedingung, dass die von der Berechnungseinheit für die angenäherte Energiedichte berechnete angenäherte Energiedichte größer als ein vorbestimmter Wert ist, einen integrierten Wert berechnet, indem die zu dieser Zeit durch die Entladungspfadlängenberechnungseinheit berechnete Entladungspfadlänge integriert wird. Die Primärstromsteuerungseinheit führt die Entladungserzeugungssteuerung unter einer Bedingung erneut durch, dass der durch die Berechnungseinheit für den integrierten Wert berechnete integrierte Wert kleiner als eine erste Schwelle ist.
Bei der vorliegenden Offenbarung wurde festgestellt, dass ein Entladungsfunke, dessen Energiedichte des Entladungsfunkens, welche durch die Entladungsenergie, die durch ein Produkt aus dem Sekundärstrom und der Sekundärspannung bestimmt wird, geteilt durch die Entladungspfadlänge berechnet wird, größer als ein vorbestimmter Wert ist, zur Verbrennung des brennbaren Luft-Kraftstoff-Gemisches beiträgt, wohingegen ein Entladungsfunke, dessen Energiedichte kleiner als der vorbestimmte Wert ist, kaum zur Verbrennung des brennbaren Luft-Kraftstoff-Gemisches beiträgt. Darüber hinaus ist eine Variationsbreite des Sekundärstroms während einer Entladungsperiode, in welcher die Entladung in der Zündkerze erzeugt wird, bei etwa 200 bis 0 [mA] groß.
Dabei ist eine Variationsbreite einer Sekundärinduktionsentladungsspannung (aufrechterhaltene Spannung) bei etwa 0,5 bis 10 [kV] gering. Aus dem Vorangegangenen folgt, dass Variationen der Sekundärspannung bei einem Spitzenabschnitt eines Funken, dessen Strom groß ist, moderat sind (mit anderen Worten, die Variations- bzw. Schwankungsbreite der zweiten Spannung ist klein), und der Sekundärstrom hinsichtlich der Bestimmung der Größe des Wertes der Entladungsenergie einem dominanterer Parameter entspricht.
Darüber hinaus wurde in Verbindung mit den Ergebnissen festgestellt, dass die Energiedichte des Entladungsfunkens durch Dividieren des Sekundärstroms durch die Entladungspfadlänge angenähert werden kann. Darüber hinaus liegt eine solche Beziehung vor, dass die Entladungsenergie des Entladungsfunkens zunimmt und ein Oberflächenbereich des Entladungsfunkens zunimmt, wenn die Entladungspfadlänge zunimmt, wenn die Energiedichte des Entladungsfunkens gleich ist. Aus dieser Beziehung wird klar, dass die Entladungspfadlänge ein Parameter ist, welcher die Größe der Entladungsenergie des Entladungsfunkens genau widerspiegelt.
Basierend auf dem Vorstehenden wurde festgestellt, dass aus der angenäherten Energiedichte abgeschätzt werden kann, ob der bei der Zündkerze erzeugte Entladungsfunke zur Verbrennung des brennbaren Luft-Kraftstoff-Gemisches beiträgt. Darüber hinaus kann basierend auf dem integrierten Wert der Entladungspfadlänge des Entladungsfunkens, dessen angenäherte Energiedichte größer als der vorbestimmte Wert ist, genauer abgeschätzt werden, ob der Verbrennungszustand des brennbaren Luft-Kraftstoff-Gemisches vorteilhaft ist.
Daher ist bei dem vorliegenden Zündsteuerungssystem die Berechnungseinheit für die angenäherte Energiedichte bereitgestellt. Die Berechnungseinheit für die angenäherte Energiedichte berechnet sukzessive die angenäherte Energiedichte, die einem Näherungswert der Energiedichte des Entladungsfunkens entspricht, durch Dividieren des von der Sekundärstromerfassungseinheit erfassten Sekundärstroms durch die von der Entladungspfadlängenberechnungseinheit berechnete Entladungspfadlänge.
Darüber hinaus berechnet die Berechnungseinheit für den integrierten Wert unter einer Bedingung, dass die von der Berechnungseinheit für die angenäherte Energiedichte berechnete angenäherte Energiedichte größer ist als der vorbestimmte Wert während der vorbestimmten Zeitspanne, nachdem das Blockieren des Primärstroms während eines einzelnen Verbrennungszyklus durchgeführt wird, den integrierten Wert durch Integrieren der Entladungspfadlänge, die von der Entladungspfadlängenberechnungseinheit berechnet wird. Das heißt, der berechnete integrierte Wert entspricht einem integrierten Wert der Entladungspfadlänge des Entladungsfunkens, der zur Verbrennung des brennbaren Luft-Kraftstoff-Gemisches beiträgt, während des vorbestimmten Zeitraums.
Wenn der integrierte Wert, der während des vorbestimmten Zeitraums integriert wird, kleiner als die erste Schwelle ist, kann der Verbrennungszustand des brennbaren Luft-Kraftstoff-Gemisches daher als ungünstig bzw. unvorteilhaft eingeschätzt werden. Unter einer Bedingung, dass der von der Berechnungseinheit für den integrierten Wert berechnete integrierte Wert kleiner als die erste Schwelle ist, wird daher die Entladungserzeugungssteuerung durch die Primärstromsteuerungseinheit erneut durchgeführt. Folglich kann der Verbrennungszustand des brennbaren Luft-Kraftstoff-Gemisches vorteilhaft gestaltet werden. Wenn dabei der von der Berechnungseinheit für den integrierten Wert berechnete integrierte Wert größer als die erste Schwelle ist, kann der Verbrennungszustand des brennbaren Luft-Kraftstoff-Gemisches als vorteilhaft eingeschätzt werden.
Dadurch, dass die Entladungserzeugungssteuerung durch die Primärstromsteuerungseinheit nicht erneut durchgeführt wird, kann daher unnötig verbrauchte Energie bei der Zündkerze unterdrückt werden. Darüber hinaus kann infolge der Durchführung der vorliegenden Steuerung unter Verwendung der angenäherten Energiedichte anstelle der Energiedichte auf einen Berechnungsschritt für die Entladungsenergie verzichtet werden (mit anderen Worten, ein Berechnungsschritt zur Berechnung eines Produkts aus dem Sekundärstrom und der Sekundärspannung kann entfallen). Darüber hinaus kann eine Berechnungsschaltung, die für die Durchführung der vorliegenden Steuerung erforderlich ist, vereinfacht werden.
Figurenliste
Die vorstehend beschriebene Aufgabe, weitere Aufgaben, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden durch die nachfolgende detaillierte Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Abbildungen weiter verdeutlicht. In den Abbildungen sind:

1 eine Gesamtkonfigurationsabbildung eines Maschinensystems gemäß einer vorliegenden Ausführungsform;
2 eine Gesamtkonfigurationsabbildung einer in 1 gezeigten Zündschaltungseinheit;
3 ein Graph von zeitlichen Veränderungen eines Sekundärstroms und einer Sekundärspannung während einer Entladungsperiode;
4 ein Diagramm einer Beziehung zwischen der Sekundärspannung und einer Entladungspfadlänge;
5 ein Diagramm eines Aspekts von Veränderungen einer angenäherten Energiedichte eines Entladungsfunkens und der Entladungspfadlänge im Zeitverlauf;
6 ein Flussdiagramm der Steuerung, die von einer Zündsteuerschaltung gemäß der vorliegenden Ausführungsform durchgeführt wird;
7 ein Zeitdiagramm von Vorgängen bei einer Verbrennungszustandsbestimmungssteuerung gemäß der vorliegenden Ausführungsform;
8 ein Diagramm eines Vergleichs von Veränderungen einer Drehmomentvariationsrate, die mit einer Erhöhung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses einhergeht, zwischen einer einmalig durchgeführten Entladung und einer zweimalig durchgeführten Entladung;
9 ein Diagramm einer Beziehung zwischen einem integrierten Wert der Entladungspfadlänge, deren angenäherte Energiedichte groß ist, und Kurbelwinkeln, die durchlaufen werden, bis 2% eines Luft-Kraftstoff-Gemisches verbrannt sind;
10 ein Diagramm eines Wertes, der dadurch erhalten wird, dass der Sekundärstrom durch die Entladungspfadlänge geteilt wird, welcher die Energiedichte annähert;
11 ein Diagramm einer Beziehung zwischen einer Primärspannung und der Sekundärspannung;
12 ein Diagramm eines anderen Verfahrens zum Berechnen des integrierten Wertes der Entladungspfadlänge, deren angenäherte Energiedichte groß ist;
13 ein Flussdiagramm einer Steuerung, die durch die Zündsteuerschaltung in einem weiteren Beispiel durchgeführt wird; und
14 ein Diagramm eines Effekts bzw. einer Auswirkung, den die mit einer Erhöhung einer AGR-Menge einhergehende Drehmomentvariationsrate auf ein Entladungsintervall hat, wenn die Entladung zweimal bzw. zweifach durchgeführt wird.

Beschreibung von Ausführungsformen
Unter Bezugnahme auf 1 umfasst ein Maschinensystem 10 eine Maschine bzw. einen Motor 11, die einer Mehrzylinder-Verbrennungskraftmaschine vom Fremdzündungstyp entspricht. 1 zeigt hier ein Beispiel für nur einen einzelnen Zylinder aus der Mehrzahl der in dem Motor 11 vorgesehenen Zylinder.
Das Maschinensystem 10 führt eine Steuerung durch, um ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines Luft-Kraftstoff-Gemisches basierend auf einem Betriebszustand des Motors 11 auf eine fette Seite oder eine magere Seite in Bezug auf ein theoretisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu ändern. Das Maschinensystem 10 führt beispielsweise eine Steuerung durch, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Luft-Kraftstoff-Gemisches auf die magere Seite zu ändern, wenn sich der Betriebszustand des Motors 11 innerhalb eines Betriebsbereichs mit niedriger Drehzahl und niedriger Last befindet.
Eine Brennkammer 11b und ein Wassermantel 11c sind in einem Motorblock 11a ausgebildet, der einen Hauptkörperabschnitt der Maschine bzw. des Motors 11 konfiguriert. Der Motorblock 11a ist so vorgesehen, dass dieser einen Kolben 12 aufnimmt, der eine Hin- und Herbewegung ausführen kann. Der Wassermantel 11c entspricht einem Raum, durch den eine Kühlflüssigkeit (auch Kühlwasser genannt) fließen kann. Der Wassermantel 11c ist so vorgesehen, dass dieser die Peripherie der Brennkammer 11b umgibt.
Ein Einlasskanal 13 und ein Auslasskanal 14 sind so ausgebildet, dass diese in einem Zylinderkopf, der einem oberen Abschnitt des Motorblocks 11a entspricht, mit der Brennkammer 11b in Verbindung gebracht werden können. Darüber hinaus sind in dem Zylinderkopf ein Einlassventil 15, ein Auslassventil 16 und ein Ventilantriebsmechanismus 17 vorgesehen. Das Einlassventil 15 ist vorgesehen, um einen Kommunikationszustand zwischen dem Einlasskanal 13 und der Brennkammer 11b zu steuern. Das Auslassventil 15 ist vorgesehen, um einen Kommunikationszustand zwischen dem Auslasskanal 14 und der Brennkammer 11b zu steuern. Der Ventilantriebsmechanismus 17 ist vorgesehen, um es dem Einlassventil 15 und dem Auslassventil 16 zu ermöglichen, Öffnungs-/Schließvorgänge zu vorbestimmten Zeiten durchzuführen.
Ein Einlass- bzw. Ansaugkrümmer 21a ist mit dem Einlasskanal 13 verbunden. Der Ansaugkrümmer 21a umfasst einen Injektor 18 vom elektromagnetisch angetriebenen Typ, dem Hochdruckkraftstoff von einem Kraftstoffzuführsystem zugeführt wird. Der Injektor 18 entspricht einem Kraftstoffeinspritzventil vom Saugrohreinspritztyp, das Kraftstoff einhergehend mit einer Bestromung in Richtung hin zu dem Einlasskanal 13 einspritzt.
Ein Ausgleichsbehälter 21b ist auf einer Stromaufwärtsseite des Ansaugkrümmers 21a in einer Ansaugströmungsrichtung angeordnet. Eine Auslassleitung 22 ist mit dem Auslasskanal 14 verbunden.
Ein AGR-Durchlass 23 ist so vorgesehen, dass dieser in der Lage ist, einen Teil des Abgases, das von der Auslassleitung 22 abgegeben wird, durch Verbinden der Auslassleitung 22 und des Ausgleichsbehälters 21b in die Ansaugluft einzuführen (nachfolgend wird das in die Ansaugluft eingeleitete Abgas als AGR-Gas bezeichnet). Ein AGR-Steuerungsventil 24 ist an dem AGR-Durchlass 23 angeordnet. Das AGR-Steuerungsventil 24 ist so vorgesehen, dass dieses in der Lage ist, eine AGR-Rate (ein Mischungsverhältnis des AGR-Gases in Gas vor der Verbrennung, das in die Brennkammer 11b gesaugt wird) basierend auf einem Öffnungsgrad davon zu steuern. Daher entsprechen der AGR-Durchlass 23 und das AGR-Steuerungsventil 24 einem Abgasrückführungsmechanismus .
Ein Drosselventil bzw. eine Drosselklappe 25 ist in einer Einlassleitung 21 auf einer Stromaufwärtsseite des Ausgleichsbehälters 21b in der Ansaugströmungsrichtung angeordnet. Ein Öffnungsgrad der Drosselklappe 25 wird durch einen Betrieb eines Drosselstellglieds 26, wie eines Gleichstrom (DC)-Motors, gesteuert. Darüber hinaus ist in der Nähe des Einlasskanals 13 ein Luftströmungssteuerungsventil (entsprechend einem Luftströmungserzeugungsabschnitt) 27 zum Erzeugen einer Drallströmung und einer Tumble-Strömung vorgesehen.
Ein Katalysator 41, wie ein Dreiwegekatalysator, zum Reinigen von CO, HC, NOx und dergleichen im Abgas ist in der Auslassleitung 22 vorgesehen. Ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 40 (wie ein Linear-Luft-Kraftstoff [A/F]-Sensor) zum Erfassen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Luft-Kraftstoff-Gemisches mit dem Abgas als ein Detektionsziel, ist auf einer Stromaufwärtsseite des Katalysators 41 vorgesehen.
Das Maschinensystem 10 umfasst eine Zündschaltungseinheit 31, eine elektronische Steuerungseinheit 32 und dergleichen.
Die Zündschaltungseinheit 31 ist derart konfiguriert, dass diese bei einer Zündkerze 19 einen Entladungsfunken erzeugt. Der Entladungsfunke wird erzeugt, um das Luft-Kraftstoff-Gemisch innerhalb der Brennkammer 11b zu entzünden. Die elektronische Steuerungseinheit 32 entspricht einer sogenannten elektronischen Maschinensteuerungseinheit (ECU). Die elektronische Steuerungseinheit 32 ist derart konfiguriert, dass diese Vorgänge jeder Einheit einschließlich des Injektors 18 und der Zündschaltungseinheit 31 basierend auf dem Betriebszustand des Motors 11 steuert, der basierend auf der Ausgabe von verschiedenen Sensoren, wie einem Kurbelwinkelsensor 33, erfasst wird (im Folgenden abgekürzt als „Motorparameter“ bezeichnet).
Bezüglich der Zündsteuerung ist die elektronische Steuerungseinheit 32 derart konfiguriert, dass diese basierend auf den erlangten Motorparametern ein Zündsignal IGt erzeugt und das Zündsignal IGt ausgibt. Das Zündsignal IGt schreibt einen optimalen Zündzeitpunkt und einen Entladungsstrom (Funkenentladungsstrom) basierend auf einem Zustand des Gases in der Brennkammer 11b und dem erforderlichen Ausgang des Motors 11 (die sich basierend auf den Motorparametern ändern) vor.
Der Kurbelwinkelsensor 33 entspricht einem Sensor zur Ausgabe eines rechteckigen Kurbelwinkelsignals bei jedem vorbestimmten Kurbelwinkel (z.B. bei einem 30° CA-Zyklus) des Motors 11. Der Kurbelwinkelsensor 33 ist bei dem Motorblock 11a montiert. Ein Kühlwassertemperatursensor 34 entspricht einem Sensor zum Erfassen (Erlangen) einer Kühlwassertemperatur, die einer Temperatur der Kühlflüssigkeit entspricht, die im Inneren des Wassermantels 11 strömt. Der Kühlwassertemperatursensor 34 ist bei dem Motorblock 11a montiert.
Ein Luftströmungsmesser bzw. Luftmassenmesser 35 entspricht einem Sensor zum Erfassen (Erlangen) einer Ansaugluftmenge (eine Massenströmungsrate von Ansaugluft, die durch die Einlassleitung 21 strömt und in die Brennkammer 11b eingeleitet wird). Dieser Luftströmungsmesser 35 ist in der Einlassleitung 21 auf der Stromaufwärtsseite der Drosselklappe 25 in der Ansaugströmungsrichtung montiert. Ein Einlassdrucksensor 36 entspricht einem Sensor zum Erfassen (Erlangen) des Einlassdrucks, welcher einem Druck im Inneren der Einlassleitung 21 entspricht. Der Einlassdrucksensor 36 ist bei dem Ausgleichsbehälter 21b montiert.
Ein Drosselöffnungssensor 37 entspricht einem Sensor, der einen Ausgang erzeugt, welcher dem Öffnungsgrad der Drosselklappe 25 (Drosselöffnung) entspricht. Der Drosselöffnungssensor 37 ist in dem Drosselstellglied 26 vorgesehen. Ein Gaspedalpositionssensor 38 ist vorgesehen, um einen Ausgang entsprechend einem Gaspedalbetätigungsbetrag zu erzeugen.
<Konfiguration der Peripherie der Zündschaltungseinheit>
Mit Bezug auf 2 umfasst die Zündschaltungseinheit 31 eine Zündspule 311, einen Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT) 312 (entsprechend einem Schaltelement), eine Leistungszuführeinheit 313 und eine Zündsteuerschaltung 314.
Die Zündspule 311 umfasst eine Primärspule 311A, eine Sekundärspule 311B und einen Kern 311C. Ein erstes Ende der Primärspule 311A ist mit der Leistungszuführeinheit 313 verbunden. Ein zweites Ende der Primärspule 311A ist mit einem Kollektoranschluss bzw. einer Kollektorklemme des IGBT 312 verbunden. Zusätzlich ist eine Emitterklemme des IGBT 312 mit einer Masseseite verbunden. An beiden Enden (der Kollektorklemme und der Emitterklemme) des IGBT 312 ist eine Diode 312d parallel geschaltet.
Ein erstes Ende der Sekundärspule 311B ist mit einem Stromerfassungspfad L1 mit einer Diode 316 dazwischen verbunden. Auf dem Stromerfassungspfad L1 ist ein Widerstand 317 zur Sekundärstromerfassung vorgesehen. Ein erstes Ende des Widerstands 317 ist mit dem ersten Ende der Sekundärspule 311B mit der Diode 316 dazwischen verbunden. Ein zweites Ende des Widerstandes 317 ist mit der Masseseite verbunden.
Die nachfolgend beschriebene Zündsteuerschaltung 314 ist mit dem Widerstand 317 verbunden. Eine Anode der Diode 316 ist mit der ersten Endseite der Sekundärspule 311B verbunden, um einen Stromfluss in einer Richtung hin zu einer zweiten Endseite der Sekundärspule 311B über den Widerstand 317B von der Masseseite aus zu verhindern und einen Sekundärstrom (Entladungsstrom) 12 in eine Richtung hin zu der Sekundärspule 311B von der Zündkerze 19 aus zu steuern.
Das zweite Ende der Sekundärspule 311B ist mit der Zündkerze 19 verbunden. Ein Spannungserfassungspfad (entsprechend einer Spannungswerterfassungseinheit) L3 ist mit einem Pfad L2 verbunden, der das zweite Ende der Sekundärspule 311B und die Zündkerze 19 verbindet. Widerstände 318A und 318B zur Spannungserfassung sind auf dem Spannungserfassungspfad L3 vorgesehen. Ein Ende des Widerstandes 318A ist mit dem Pfad L2 verbunden und das andere Ende ist mit dem Widerstand 318B verbunden. Ein Ende des Widerstandes 318B ist mit dem Widerstand 318A verbunden und das andere Ende ist mit der Masseseite verbunden. Zusätzlich ist ein Knoten (Bezugszeichen weggelassen) zwischen dem Widerstand 318A und dem Widerstand 318B mit der nachfolgend beschriebenen Zündsteuerschaltung 314 verbunden. Eine Sekundärspannung V2, die auf die Zündkerze 19 aufgebracht wird, wird durch den Spannungserfassungspfad L3 so erfasst.
Die elektronische Steuerungseinheit 32 erzeugt das Zündsignal IGt basierend auf den erlangten Motorparametern, wie vorstehend beschrieben. Die elektronische Steuerungseinheit 32 überträgt dann das erzeugte Zündsignal IGt an die Zündsteuerschaltung 314. Die Zündsteuerschaltung 314 führt eine Zündsteuerung basierend auf dem Zündsignal IGt durch, das von der elektronischen Steuerungseinheit 32 empfangen wird.
Bei der Zündsteuerung gibt die Zündsteuerschaltung 314 ein Antriebssignal IG zur Durchführung der Öffnungs-/Schließsteuerung des IGBT 312 zu einer Gate-Klemme des IGBT 312 aus und steuert den IGBT 312, um eine Leitung eines Primärstroms 11 durchzuführen, der zu der Primärspule 311A fließt. Die Zündsteuerung entspricht einer Steuerung, die für die Zündkerze 19 durchgeführt wird, die im Inneren des Zylinders vorgesehen ist, der die Zündsteuerschaltung 314 umfasst. Mit anderen Worten, die Zündsteuerung der Zündkerze 19, die in jedem Zylinder vorgesehen ist, wird von der Zündsteuerschaltung 314 durchgeführt, die im gleichen Zylinder vorgesehen ist.
Die Zündsteuerschaltung 314 stoppt die Ausgabe des Antriebssignals IG zu der Gate-Klemme des IGBT 312 durch die elektronische Steuerungseinheit 32, welche die Ausgabe des Zündsignals IGt nach Ablauf eines ersten vorbestimmten Zeitbetrags stoppt. Folglich wird die Leitung des zu der Primärspule 311A fließenden Primärstroms 11 in dem IGBT 312 blockiert und in der Sekundärspule 311B wird eine hohe Spannung induziert. In dem Gas in einem Zündspaltabschnitt der Zündkerze 19 tritt ein Körperschluss auf, und dadurch wird in der Zündkerze 19 ein Entladungsfunke erzeugt.
Die Zündsteuerschaltung 314 erfasst sukzessive bzw. nacheinander die Sekundärspannung V2, die auf den Spannungserfassungspfad L3 aufgebracht wird, und berechnet basierend auf der erfassten Sekundärspannung V2 eine Entladungspfadlänge L des bei der Zündkerze 19 erzeugten Entladungsfunkens. Darüber hinaus erfasst die Zündsteuerschaltung 314 sukzessive einen Sekundärstrom 12, der zu dem Stromerfassungspfad L1 fließt, und berechnet basierend auf dem erfassten Sekundärstrom 12 und der berechneten Entladungspfadlänge L des Entladungsfunkens eine angenäherte Energiedichte D.
Daher entsprechen der Stromerfassungspfad L1 und die Zündsteuerschaltung 314 einer Sekundärstromerfassungseinheit. Der Spannungserfassungspfad L3 und die Zündsteuerschaltung 314 entsprechen der Spannungswerterfassungseinheit. Darüber hinaus entspricht die Zündsteuerschaltung 314 einer Primärstromsteuerungseinheit, einer Entladungspfadlängenberechnungseinheit, einer Berechnungseinheit für eine angenäherte Energiedichte und einer Berechnungseinheit für einen integrierten Wert.
Wenn ein brennbares Luft-Kraftstoff-Gemisch, das im Inneren der Brennkammer 11b vorhanden ist, durch einen Entladungsfunken verbrannt wird, der bei der Zündkerze 19 erzeugt wird, wird üblicherweise ein Verbrennungszustand des brennbaren Luft-Kraftstoff-Gemisches basierend auf Änderungen der Sekundärspannung V2 abgeschätzt, die auf die Zündkerze 19 aufgebracht wird.
Insbesondere wird, wenn eine Spannungsspitze der Sekundärspannung V2 des bei der Zündkerze 19 erzeugten Entladungsfunkens eine Bestimmungsschwelle überschreitet und die Bestimmungsschwelle unterschreitet, eine akkumulierte Zeit eines Überschreitungsintervalls, in dem die Spannungsspitze die Bestimmungsschwelle überschreitet, oder ein akkumulierter Wert der Sekundärspannung V2 während der Überschreitungsintervalle gemessen. Anschließend wird basierend auf der gemessenen akkumulierten Zeit des Überschreitungsintervalls oder dem akkumulierten Wert der Sekundärspannung V2 während der Überschreitungsintervalle bestimmt, ob sich das brennbare Luft-Kraftstoff-Gemisch in einem Verbrennungszustand oder einem Fehlzündungszustand befindet.
Hier ist bei dem Maschinensystem 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform das Luftströmungssteuerungsventil 27 in der Nähe des Einlasskanals 13 vorgesehen. Wenn eine homogene Magerverbrennung durchgeführt wird, wird innerhalb der Brennkammer 11b durch das Luftströmungssteuerungsventil 27 eine Luftströmung bzw. ein Luftstrom, wie eine Drallströmung oder eine Tumble-Strömung, erzeugt. Turbulenzen (Störungen) werden hervorgerufen und eine Verbrennungsrate wird verbessert.
Zu dieser Zeit wird davon ausgegangen, dass Verbrennungsionen, die infolge der Zündung des brennbaren Luft-Kraftstoff-Gemisch erzeugt werden, durch den Luftstrom weggefegt werden und die zwischen den Elektroden der Zündkerze 19 vorhandenen Verbrennungsionen abnehmen, da eine Geschwindigkeit des Luftstroms innerhalb der Brennkammer 11b zunimmt. In diesem Zustand nimmt der Entladungswiderstand kaum ab. Einhergehend damit nimmt die auf die Zündkerze 19 aufgebrachte Sekundärspannung V2 kaum ab.
Sollte der Verbrennungszustand des brennbaren Luft-Kraftstoff-Gemisches auf der Grundlage der Sekundärspannung V2 abgeschätzt werden, kann daher, auch wenn sich das brennbare Luft-Kraftstoff-Gemisch in dem Verbrennungszustand befindet, eine fehlerhafte Abschätzung vorgenommen werden, dass sich das brennbaren Luft-Kraftstoff-Gemisch in einem Fehlzündungszustand befindet, da sich die auf die Zündkerze 19 aufgebrachte Sekundärspannung V2 in einem hohen Zustand befindet.
Als eine Gegenmaßnahme dazu wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Verbrennungszustand des brennbaren Luft-Kraftstoff-Gemisches basierend auf der angenäherten Energiedichte D des Entladungsfunkens und der Entladungspfadlänge L des Entladungsfunkens abgeschätzt.
Bei der vorliegenden Offenbarung wurde festgestellt, dass ein Entladungsfunke, wobei die Energiedichte des Entladungsfunkens größer als ein vorbestimmter Wert Th ist, zur Verbrennung des brennbaren Luft-Kraftstoff-Gemisches beiträgt, und ein Entladungsfunke, wobei die Energiedichte des Entladungsfunkens kleiner als der vorbestimmte Wert Th ist, kaum zur Verbrennung des brennbaren Luft-Kraftstoff-Gemisches beiträgt. Die Energiedichte des Entladungsfunkens wird durch die Entladungsenergie berechnet, die durch ein Produkt aus dem Sekundärstrom 12 und der Sekundärspannung V2, das durch die Entladungspfadlänge L dividiert wird, bestimmt wird.
Zusätzlich ist, wie in 3 gezeigt ist, im Vergleich zu einer Variationsbreite des Sekundärstroms 12, die während einer Entladungsperiode, in der die Zündkerze 19 eine Entladung erzeugt, groß ist (etwa 200 bis 0 [mA]), eine Variationsbreite der Sekundärspannung V2 klein (etwa 0,5 bis 10 [kV]). Vor diesem Hintergrund wurde festgestellt, dass Variationen bzw. Schwankungen der Sekundärspannung bei einem distalen Endabschnitt des Entladungsfunkens, dessen Stromwert groß ist, moderat sind (mit anderen Worten, die Variationsbreite der Sekundärspannung ist klein), und der Sekundärstrom 12 einem dominanteren Parameter hinsichtlich der Bestimmung der Größe des Wertes der Entladungsenergie entspricht.
Darüber hinaus wurde begleitend zu dieser Erkenntnis festgestellt, dass die Energiedichte des Entladungsfunkens durch Dividieren des Sekundärstroms 12 durch die Entladungspfadlänge L angenähert werden kann. Darüber hinaus besteht bei gleicher Energiedichte des Entladungsfunkens eine solche Beziehung, dass die Entladungsenergie des Entladungsfunkens zunimmt und ein Oberflächenbereich des Entladungsfunkens zunimmt, wenn die Entladungspfadlänge L zunimmt. Aus dieser Beziehung wurde festgestellt, dass die Entladungspfadlänge L ein Parameter ist, welcher die Größe der Entladungsenergie des Entladungsfunkens genau widerspiegelt.
Daraus folgt, dass aus der angenäherten Energiedichte D abgeschätzt werden kann, ob der bei der Zündkerze 19 erzeugte Entladungsfunke zur Verbrennung des brennbaren Luft-Kraftstoff-Gemisches beiträgt. Darüber hinaus kann die Entladungspfadlänge L des Entladungsfunkens, dessen angenäherte Energiedichte D größer als der vorbestimmte Wert Th ist, als die Entladungspfadlänge L des Entladungsfunkens betrachtet werden, der zur Verbrennung des brennbaren Luft-Kraftstoff-Gemisches beiträgt (Energie zur Verbrennung zu dem brennbaren Luft-Kraftstoff-Gemisch führt).
Daher wurde festgestellt, dass eine Summe von Energie zur Verbrennung, die dem brennbaren Luft-Kraftstoff-Gemisch zugeführt wird, aus einem integrierten Wert der Entladungspfadlänge L des Entladungsfunkens abgeschätzt werden kann. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass der Verbrennungszustand des brennbaren Luft-Kraftstoff-Gemisches aus dem integrierten Wert der Entladungspfadlänge L des Entladungsfunkens genau bestimmt werden kann.
Basierend auf den vorgenannten Erkenntnissen wird bei der Zündsteuerschaltung 314 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die nachfolgend beschriebene Verbrennungszustandsbestimmungssteuerung durchgeführt. Bei der Verbrennungszustandsbestimmungssteuerung wird unter einer Bedingung, dass während einer vorbestimmten Zeitspanne ab dem Zeitpunkt, zu dem die Leitung des zu der Primärspule 311A fließenden Primärstroms 11 bei dem IGBT 312 blockiert wird, die gemäß einem nachstehend beschriebenen Berechnungsverfahren berechnete angenäherte Energiedichte D größer als der vorbestimmte Wert Th ist, ein Integrationsprozess zum Integrieren der Entladungspfadlänge L des Entladungsfunkens zu dieser Zeit durchgeführt.
Darüber hinaus wird eine im Folgenden beschriebene Verbrennungszustandsbestimmungssteuerung hinsichtlich des brennbaren Luft-Kraftstoff-Gemisches basierend auf dem integrierten Wert der Entladungspfadlänge L des Entladungsfunkens, der durch den Integrationsprozess berechnet wird, nach Ablauf der vorbestimmten Zeitspanne durchgeführt.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird, wie in Ausdruck (1) gezeigt ist, die angenäherte Energiedichte D berechnet, indem der Sekundärstrom 12 durch die Entladungspfadlänge L, die als eine Länge des Entladungsfunkens dient, dividiert wird. $D = I 2 \div L$
Bezüglich der Entladungspfadlänge L, wie in 4 gezeigt, wurde festgestellt, dass eine Beziehung zwischen der Sekundärspannung V2 und der Entladungspfadlänge L durch einen natürlichen Logarithmus genauer angenähert werden kann. Daher wird, wie in Ausdruck (2) gezeigt ist, die Entladungspfadlänge L basierend auf einem natürlichen Logarithmus eines Absolutwertes der Sekundärspannung V2 berechnet. Hier entsprechen a und b Konstanten, welche die Beziehung zwischen der Sekundärspannung V2 und der Entladungspfadlänge L entsprechend vorgeben. $L = a \times 1 n (V2) + b$
Die Entladungspfadlänge L wird sukzessive basierend auf der erfassten Sekundärspannung V2 berechnet. Die angenäherte Energiedichte D wird ebenfalls basierend auf dem erfassten Sekundärstrom 12 und der berechneten Entladungspfadlänge L sukzessive berechnet.
Die Verbrennungszustandsbestimmungssteuerung wird mit Bezug auf 5 beschrieben. 5 zeigt Veränderungen im Zeitverlauf der angenäherten Energiedichte D des Entladungsfunkens und der Entladungspfadlänge L, nachdem der Entladungsfunke bei der Zündkerze 19 erzeugt wird, dadurch, dass eine Leitung des zu der Primärspule 311A fließenden Primärstroms 12 bei dem IGBT 312 blockiert wird.
Während der vorbestimmten Zeitspanne (siehe Zeit t1 bis t3) ab dem Zeitpunkt, zu dem die Leitung des zu der Primärspule 311A fließenden Primärstroms 11 bei dem IGBT 312 blockiert wird, wird die berechnete Entladungspfadlänge L des Entladungsfunkens zu dieser Zeit integriert, bis die angenäherte Energiedichte D kleiner als der vorbestimmte Wert Th wird (siehe Zeit t2). Ein Integrationsausdruck für die Entladungspfadlänge L des Entladungsfunkens, dessen angenäherte Energiedichte D größer als der vorbestimmte Wert Th ist, wird durch ein Produkt aus einer Stufenfunktion u eines Wertes, der durch Subtrahieren des vorbestimmten Werts Th von der angenäherten Energiedichte D erhalten wird, und der integrierten Entladungspfadlänge L bestimmt, wie in Ausdruck (3) gezeigt ist. $V = \int L \times u (D - Th) dt$
Die Verbrennungszustandsbestimmungssteuerung wird nach Ablauf der vorbestimmten Zeitspanne durchgeführt. Insbesondere wird unter einer Bedingung, dass die im Integrationsprozess berechnete angenäherte Energiedichte D größer als der vorbestimmte Wert Th ist, bestimmt, ob der integrierte Wert (nachfolgend als der integrierte Wert der Entladungspfadlänge L bezeichnet, deren angenäherte Energiedichte D groß ist) der Entladungspfadlänge L, der dadurch erhalten wird, dass die Entladungspfadlänge L des Entladungsfunkens zu dieser Zeit integriert wird, kleiner als eine erste Schwelle ist.
Wenn der integrierte Wert der integrierten Entladungspfadlängen L, deren angenäherte Energiedichte D groß ist, als nicht kleiner als die erste Schwelle bestimmt wird, wird bestimmt, dass der Entladungsfunke ausreichend zur Verbrennung des brennbaren Luft-Kraftstoff-Gemisches beiträgt. Daher wird der Verbrennungszustand des brennbaren Luft-Kraftstoff-Gemisches als vorteilhaft bestimmt und die Entladungssteuerung wird anschließend beendet.
Wenn hingegen der integrierte Wert der integrierten Entladungspfadlängen L, deren angenäherte Energiedichte D groß ist, als kleiner als die erste Schwelle bestimmt wird, wird bestimmt, dass der Entladungsfunke nicht ausreichend zur Verbrennung des brennbaren Luft-Kraftstoff-Gemisches beiträgt. Der Verbrennungszustand des brennbaren Luft-Kraftstoff-Gemisches wird als schlecht bestimmt bzw. eingestuft und es wird eine erneute Entladungssteuerung bzw. Wiederentladungssteuerung durchgeführt.
Bei der Wiederentladungssteuerung wird zunächst der bei der Zündkerze 19 erzeugte Entladungsfunke dadurch beendet, dass das Antriebssignal IG wieder an die Gate-Klemme des IGBT 312 ausgegeben wird. Folglich wird die Primärspule 311A von der Leistungszuführeinheit 313 mit Strom versorgt. Nach Ablauf eines zweiten vorbestimmten Zeitbetrags stoppt die Zündsteuerschaltung 314 dann die Ausgabe des Antriebssignals IG an die Gate-Klemme des IGBT 312 und steuert die Zündkerze 19, um eine erneute Entladung durchzuführen.
Hier ist der zweite vorbestimmte Zeitbetrag so eingestellt, dass dieser kürzer ist als der erste vorbestimmte Zeitbetrag. Ein Grund dafür liegt darin, dass bei Beendigung des bei der Zündkerze 19 erzeugten Entladungsfunkens davon ausgegangen wird, dass elektrische Leistung nach wie vor in der Primärspule 311A gespeichert ist. Es wird angenommen, dass der erforderliche Zeitbetrag zum Speichern des elektrischen Stroms, der zur Erzeugung einer erneuten Entladung bzw. Wiederentladung bei der Zündkerze 19 benötigt wird, kurz ist.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird die Bestimmung des Verbrennungszustands des brennbaren Luft-Kraftstoff-Gemisches auch bei Durchführung der Wiederentladungssteuerung durchgeführt. Infolge der durchgeführten Wiederentladungssteuerung erwärmt der bei der Zündkerze 19 erneut erzeugte Entladungsfunke das brennbare Luft-Kraftstoff-Gemisch kontinuierlich, das durch den bei der Zündkerze 19 bis zu diesem Punkt erzeugten Entladungsfunken erwärmt wurde.
Daher wird bei der Durchführung der Wiederentladungssteuerung der integrierte Wert der Entladungspfadlänge L, deren angenäherte Energiedichte D groß ist, die während der vorbestimmten Zeitspanne berechnet wurde, zu dem integrierten Wert der Entladungspfadlänge L addiert, der bis zu diesem Zeitpunkt während eines einzelnen Verbrennungszyklus berechnet wurde. Wenn die daraus berechnete Summe kleiner als die erste Schwelle ist, wird der Verbrennungszustand des brennbaren Luft-Kraftstoff-Gemisches als noch immer ungünstig angenommen. Daher wird die Wiederentladungssteuerung durchgeführt.
Wenn die berechnete Summe hingegen nicht kleiner als die erste Schwelle ist, wird angenommen, dass der Verbrennungszustand des brennbaren Luft-Kraftstoff-Gemisches vorteilhaft geworden ist. Daher wird die Entladungserzeugungssteuerung nicht erneut durchgeführt. Infolge der Durchführung einer solchen Steuerung kann der integrierte Wert der Entladungspfadlänge L so gesteuert werden, dass dieser größer als die erste Schwelle ist. Darüber hinaus kann die Anzahl bzw. Häufigkeit der Durchführung der Entladungserzeugungssteuerung auf einem erforderlichen Minimum gehalten werden, um zu veranlassen, dass der Verbrennungszustand des brennbaren Luft-Kraftstoff-Gemisches vorteilhaft ist.
Hierbei wird es schwieriger, das brennbare Luft-Kraftstoff-Gemisch zu verbrennen, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis innerhalb der Brennkammer zur mageren Seite neigt. Um zu ermöglichen, dass das brennbare Luft-Kraftstoff-Gemisch vorteilhaft verbrennt, muss daher der Entladungsfunke, dessen angenäherte Energiedichte D größer als der vorbestimmte Wert Th ist, für einen längeren Zeitbetrag bzw. eine längere Zeit erzeugt werden. Daher stellt die Zündsteuerschaltung 314 die erste Schwelle so ein, dass diese mit steigendem Luft-Kraftstoff-Verhältnis (wenn dieses zur mageren Seite neigt) größer ist.
Darüber hinaus nimmt bei dem Motor 11, bei dem der AGR-Durchlass 23 gemäß der vorliegenden Ausführungsform vorgesehen ist, der Prozentsatz von AGR-Gas in der Brennkammer mit zunehmender AGR-Rate zu. Dadurch wird die Verbrennung des brennbaren Luft-Kraftstoff-Gemisches schwieriger. Bei hohem AGR-Gas-Anteil muss der Entladungsfunke, dessen angenäherte Energiedichte D größer als der vorbestimmte Wert Th ist, über eine längere Zeit erzeugt werden, um zu ermöglichen, dass das brennbare Luft-Kraftstoff-Gemisch vorteilhaft verbrennt. Daher stellt die Zündsteuerschaltung 314 die erste Schwelle so ein, dass diese mit steigender AGR-Rate größer ist.
Wenn der Entladungsfunke bei der Zündkerze 19 dadurch erzeugt wird, dass der Primärstrom 11 blockiert wird, wird davon ausgegangen, dass ein Rauschen in der Sekundärspannung V2, die auf den Spannungserfassungspfad L3 aufgebracht wird, und dem Sekundärstrom 12, der zu dem Stromerfassungspfad L1 fließt, erzeugt wird. Während eines Zeitraums, in dem das Rauschen erzeugt wird, kann ein Fehler in der berechneten angenäherten Energiedichte D und der Entladungspfadlänge L berücksichtigt werden. Daher wird die vorstehend beschriebene Verbrennungszustandsbestimmungssteuerung während dieses Zeitraums vorzugsweise nicht durchgeführt. Unter Berücksichtigung dessen ist gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine vorbestimmte Maskierungsperiode bzw. Maskierungszeitspanne mit einem Punkt unmittelbar nachdem die Leitung des zu der Primärspule 311A fließenden Primärstroms 11 im IGBT 312 blockiert wird, als Startpunkt eingestellt. Die vorstehend beschriebene vorbestimmte Zeitspanne ist so eingestellt, um die Maskierungszeitspanne auszuschließen.
Darüber hinaus dehnt sich der Entladungsfunke infolge eines Luftstroms innerhalb der Brennkammer 11b zu einer „U“-Gestalt aus, wenn die Zeitspanne, über welche der Entladungsfunke bei der Zündkerze 19 erzeugt wird, zunimmt. Zu dieser Zeit können, wenn eine Stelle vorhanden ist, an der ein Abstand zwischen einander zugewandten Funkenentladungen einem geringem Abstand entspricht, die Funkenentladungen an dieser Stelle verbunden werden, und ein Entladungskurzschluss, bei dem ein gestreckter Abschnitt des Entladungsfunkens nach der Stelle ausgelöscht wird, kann auftreten. Auch wenn der Entladungskurzschluss auftritt, wird ein Rauschen in der Sekundärspannung V2 und dem Sekundärstrom 12 erzeugt. Daher ist die vorstehend beschriebene vorbestimmte Zeitspanne so eingestellt, dass diese mit einer Zeitspanne nicht überlappt, in der die Wahrscheinlichkeit eines Kurzschlusses, der in dem bei der Zündkerze 19 erzeugten Entladungsfunken auftritt, steigt.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird die in 6 gezeigte Verbrennungszustandsbestimmungssteuerung, welche nachfolgend beschrieben wird, durch die Zündsteuerschaltung 314 durchgeführt. Die in 6 gezeigte Verbrennungszustandsbestimmungssteuerung wird von der Zündsteuerschaltung 314 in einem vorbestimmten Zyklus während einer Entladungsperiode, das heißt, einer Periode, während welcher die Zündkerze 19 zur Durchführung einer Entladung veranlasst wird, die dadurch gestartet wird, dass die Leitung des zu der Primärspule 311A fließenden Primärstroms 11 im IGBT 312 blockiert wird, durchgeführt.
Zunächst bestimmt die Zündsteuerschaltung 314 bei Schritt S100, ob eine aktuelle Zeit in der Maskierungszeitspanne enthalten ist. Wenn bestimmt wird, dass die aktuelle Zeit nicht in der Maskierungszeitspanne enthalten ist (NEIN bei Schritt S100), fährt die Zündsteuerschaltung 314 mit Schritt S110 fort.
Bei Schritt S110 erfasst die Zündsteuerschaltung 314 die Sekundärspannung V2, die auf den Spannungserfassungspfad L3 aufgebracht wird. Bei Schritt S120 erfasst die Zündsteuerschaltung 314 den Sekundärstrom 12, der zu dem Stromerfassungspfad L1 fließt.
Bei Schritt S130 berechnet die Zündsteuerschaltung 314 die Entladungspfadlänge L basierend auf dem natürlichen Logarithmus des Absolutwertes der Sekundärspannung V2. Bei Schritt S140 berechnet die Zündsteuerschaltung 314 die angenäherte Energiedichte D durch Dividieren des Sekundärstroms 12 durch die Entladungspfadlänge L.
Bei Schritt S150 bestimmt die Zündsteuerschaltung 314, ob die bei Schritt S140 berechnete angenäherte Energiedichte D größer als der vorbestimmte Wert Th ist. Wenn bestimmt wird, dass die angenäherte Energiedichte D nicht größer als der vorbestimmte Wert Th ist (NEIN bei S150), fährt die Zündsteuerschaltung 314 mit Schritt S170 fort, der nachfolgend beschrieben ist. Wenn bestimmt wird, dass die angenäherte Energiedichte D größer als der vorbestimmte Wert Th ist (JA bei S150), fährt die Zündsteuerschaltung 314 mit Schritt S160 fort. Bei Schritt S160 integriert die Zündsteuerschaltung 314 die bei Schritt S130 berechnete Entladungspfadlänge L.
Bei Schritt S170 bestimmt die Zündsteuerschaltung 314, ob die vorbestimmte Zeitspanne zum Integrieren der Entladungspfadlänge L verstrichen ist. Wenn bestimmt wird, dass die vorbestimmte Zeitspanne verstrichen ist (JA bei S170), fährt die Zündsteuerschaltung 314 mit Schritt S180 fort. Bei Schritt S180 stellt die Zündsteuerschaltung 314 die erste Schwelle basierend auf dem von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 40 erfassten Luft-Kraftstoff-Verhältnis und der basierend auf dem Öffnungsgrad des AGR-Steuerungsventils 24 berechneten AGR-Rate ein. Bei Schritt S190 bestimmt die Zündsteuerschaltung 314, ob der integrierte Wert der Entladungspfadlänge L, der bei Schritt S160 integriert wird, kleiner als die erste Schwelle ist.
Wenn bestimmt wird, dass der integrierte Wert der Entladungspfadlänge L nicht kleiner als die erste Schwelle ist (NEIN bei S190), fährt die Zündsteuerschaltung 314 mit Schritt S200 fort. Die Zündsteuerschaltung 314 bestimmt, dass der Verbrennungszustand des brennbaren Luft-Kraftstoff-Gemisches vorteilhaft ist und beendet die vorliegende Steuerung. Wenn bestimmt wird, dass der integrierte Wert der Entladungspfadlänge L kleiner als die erste Schwelle ist (JA bei S190), fährt die Zündsteuerschaltung 314 mit Schritt S210 fort. Die Zündsteuerschaltung 314 bestimmt, dass der Verbrennungszustand des brennbaren Luft-Kraftstoff-Gemisches schlecht ist und fährt mit Schritt S220 fort. Bei Schritt S220 führt die Zündsteuerschaltung 314 die Wiederentladungssteuerung durch und kehrt zu Schritt S100 zurück.
Wenn bestimmt wird, dass die aktuelle Zeit in der Maskierungszeitspanne enthalten ist (JA bei S100), oder wenn bestimmt wird, dass die vorbestimmte Zeitspanne zum Integrieren der Entladungspfadlänge L nicht verstrichen ist (NEIN bei S170), kehrt die Zündsteuerschaltung 314 zu Schritt S100 zurück.
Hierbei ist bei der Verbrennungszustandsbestimmungssteuerung, die während der Wiederentladungssteuerung durchgeführt wird, ein Teil des Steuerungsinhalts geändert. Insbesondere ist in dem Bestimmungsprozess bei Schritt S190 der Bestimmungsprozess dahingehend geändert, dass bestimmt wird, ob eine Summe des integrierten Werts der Entladungspfadlänge L, der bei Schritt S160 integriert wird, und des bis zu diesem Punkt berechneten integrierten Werts der Entladungspfadlänge L während eines einzelnen Verbrennungszyklus kleiner als die erste Schwelle ist. Die weiteren Schritte sind identisch mit den Schritten bei der Verbrennungszustandsbestimmungssteuerung während der Initial-Entladung bzw. ersten Entladung.
Hierbei entspricht der Prozess bei Schritt S130 einem Prozess als die Entladungspfadlängenberechnungseinheit. Der Prozess bei Schritt S140 entspricht einem Prozess als die Berechnungseinheit für die angenäherte Energiedichte. Die Prozesse bei Schritt S150 und Schritt S160 entsprechen einem Prozess als die Berechnungseinheit für den integrierten Wert.
Anschließend wird ein Aspekt der Verbrennungszustandsbestimmungssteuerung gemäß der vorliegenden Ausführungsform mit Bezug auf 7 beschrieben.
In 7 gibt „IG“ an, ob das Antriebssignal IG über High/Low zu der Gate-Klemme des IGBT 312 ausgegeben wird. „I1“ gibt den Wert des Primärstroms 11 an, der zu der Primärspule 311A fließt. „V1“ gibt den Wert der Primärspannung V1 an, die auf die Primärspule 311A aufgebracht wird. Zusätzlich gibt „V2“ den Wert der Sekundärspannung V2 an, die auf die Zündkerze 19 aufgebracht wird. „I2“ gibt den Wert des Sekundärstroms 12 an, der zu der Zündkerze 19 fließt.
Das Antriebssignal IG wird von der Zündsteuerschaltung 314, die das Zündsignal IGt von der elektronischen Steuerungseinheit 32 empfängt, zu der Gate-Klemme des IGBT 312 übertragen (siehe Zeit t10). Dadurch geht der IGBT 312 in einen geschlossenen Zustand über und der Primärstrom 11 fließt zu der Primärspule 311A. Dann wird nach Ablauf des ersten vorbestimmten Zeitbetrags die Ausgabe des Zündsignals IGt zu der Zündsteuerschaltung 314 von der elektronischen Steuerungseinheit 32 gestoppt. Daher wird begleitend der Ausgang des Antriebssignals IG zu der Gate-Klemme des IGBT 312 durch die Zündsteuerschaltung 314 gestoppt (siehe Zeit t11). Folglich geht der IGBT 312 in einen offenen Zustand über und die Leitung des zu der Primärspule 311A fließenden Primärstroms 11 wird blockiert. Die Sekundärspannung V2 wird in der Sekundärspule 311B induziert und der Körperschluss tritt in dem Gas in dem Funkenspaltabschnitt der Zündkerze 19 auf. Folglich wird der Entladungsfunke bei der Zündkerze 19 erzeugt.
Die angenäherte Energiedichte D wird bis zum Ablauf der vorbestimmten Maskierungszeitspanne (siehe Zeit t11 bis t12) ab dem Zeitpunkt der Erzeugung des Entladungsfunkens bei der Zündkerze 19 (ab dem Zeitpunkt, an dem die Leitung des zu der Primärspule 311A fließenden Primärstroms 11 blockiert ist) nicht berechnet. Während der vorbestimmten Zeitspanne (siehe Zeit t12 bis t13), die nach der vorbestimmten Maskierungszeitspanne vorgesehen ist, wird die angenäherte Energiedichte D berechnet, indem der erfasste Sekundärstrom 12 durch die Entladungspfadlänge L des Entladungsfunkens dividiert wird, die basierend auf der erfassten Sekundärspannung V2 berechnet wird. Dann wird unter einer Bedingung, dass die berechnete angenäherte Energiedichte D größer als der vorbestimmte Wert Th ist, die Entladungspfadlänge L des Entladungsfunkens zu dieser Zeit integriert.
Nach Ablauf der vorbestimmten Zeitspanne (siehe Zeit t13) wird bestimmt, ob der integrierte Wert der Entladungspfadlänge L, deren angenäherte Energiedichte D groß ist, der während der vorbestimmten Zeitspanne integriert wurde, kleiner als die erste Schwelle ist. Dann überträgt die Zündsteuerschaltung 314 infolge der Bestimmung des integrierten Werts der Entladungspfadlänge L, deren angenäherte Energiedichte D groß ist, der während der vorbestimmten Zeitspanne integriert wurde, als kleiner als die erste Schwelle, das Antriebssignal IG erneut zu der Gate-Klemme des IGBT 312 (siehe Zeit t14). Anschließend wird die Ausgabe des Antriebssignals IG zu der Gate-Klemme des IGBT 312 infolge des Ablaufs des zweiten vorbestimmten Zeitbetrags (siehe Zeit t14 bis t15) gestoppt. Folglich wird der Entladungsfunke bei der Zündkerze 19 erneut erzeugt.
Ähnlich wie bei der Initial-Entladung ist auch während der Wiederentladung die vorbestimmte Maskierungszeitspanne vorgesehen. Die angenäherte Energiedichte D wird bis zum Ablauf der vorbestimmten Maskierungszeitspanne (siehe Zeit t15 bis t16) ab dem Zeitpunkt der Erzeugung des Entladungsfunkens bei der Zündkerze 19 nicht berechnet. Dann wird unter einer Bedingung, dass die berechnete angenäherte Energiedichte D während der nach der vorbestimmten Maskierungszeitspanne vorgesehenen vorbestimmten Zeitspanne größer als der vorbestimmte Wert Th ist, die Entladungspfadlänge L des Entladungsfunkens zu dieser Zeit integriert (siehe Zeit t16 bis t17).
Nach Ablauf der vorbestimmten Zeitspanne (siehe Zeit t17) wird bestimmt, ob die Summe aus dem integrierten Wert der Entladungspfadlänge L mit großer angenäherter Energiedichte D, der während der vorbestimmten Zeitspanne integriert wurde, und dem integrierten Wert der Entladungspfadlänge L mit großer angenäherter Energiedichte D, der bis zu diesem Punkt während eines einzelnen Verbrennungszyklus integriert wurde, kleiner als die erste Schwelle ist. Wenn die Summe nicht als kleiner als die erste Schwelle bestimmt wird, wird die Wiederentladungssteuerung nicht durchgeführt und die Entladungssteuerung wird unmittelbar beendet.
Hierbei treten während eines Intervalls von Zeit t13 bis 114 große Variationen bzw. Schwankungen der Primärspannung V1, der Sekundärspannung V2 und des Sekundärstroms 12 auf. Es wird angenommen, dass die Variationen infolge eines Kurzschlusses in dem Entladungsfunken auftreten, der in der Zündkerze 19 erzeugt wird. Wenn auf diese Art und Weise ein Entladungskurzschluss auftritt, treten große Schwankungen der Primärspannung V1, der Sekundärspannung V2 und des Sekundärstroms 12 auf. Daher ist ein Endpunkt der vorbestimmten Zeitspanne vorzugsweise vor einer Zeitspanne eingestellt, während welcher die Wahrscheinlichkeit, dass der Entladungskurzschluss auftritt, steigt.
Infolge der vorstehend beschriebenen Konfiguration werden gemäß der vorliegenden Ausführungsform die folgenden Effekte erreicht.
Die Wiederentladungssteuerung wird unter einer Bedingung durchgeführt, dass der integrierte Wert der Entladungspfadlänge L, der während der vorbestimmten Zeitspanne berechnet wird, kleiner als die erste Schwelle ist. Folglich kann der Verbrennungszustand des brennbaren Luft-Kraftstoff-Gemisches vorteilhaft gestaltet werden.
8 und 9 zeigen, dass der Verbrennungszustand des brennbaren Luft-Kraftstoff-Gemisches durch die durchgeführte Wiederentladungssteuerung tatsächlich verbessert wird.
8 ist ein Vergleich zwischen Daten, wenn der Entladungsfunke nur einmal bei der Zündkerze 19 erzeugt wird, und Daten, wenn der Entladungsfunken bei der Zündkerze 19 zweimal erzeugt wird, gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wobei die Daten das Ausmaß einer Variation einer Drehmomentvariationsrate des Motors 11 betreffen, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis innerhalb der Brennkammer 11b zur mageren Seite neigt. Basierend auf 8 ist klar, dass die Drehmomentvariationsrate mit steigendem Luft-Kraftstoff-Verhältnis (das Luft-Kraftstoff-Verhältnis neigt zu mager) zunimmt, wenn der Entladungsfunke bei der Zündkerze 19 nur einmal erzeugt wird. Das heißt, es wird angenommen, dass die Häufigkeit einer im Motor 11 auftretenden Fehlzündung mit zunehmendem Luft-Kraftstoff-Verhältnis zunimmt.
Dabei kann, wenn der Entladungsfunke bei der Zündkerze 19 gemäß der vorliegenden Ausführungsform zweimal erzeugt wird, im Vergleich zu den Daten, wenn der Entladungsfunke bei der Zündkerze 19 nur einmal erzeugt wird, die Drehmomentvariationsrate bei steigendem Luft-Kraftstoff-Verhältnis reduziert werden. Basierend auf dem Vorstehenden wird vorgeschlagen, dass die Häufigkeit von Fehlzündungen, die im Motor 11 auftreten, reduziert werden kann, wenn der Entladungsfunke bei der Zündkerze 19 zweimal erzeugt wird.
9 zeigt mit (a) einen Datenvergleich zwischen einem Fall, in dem der Entladungsfunke bei der Zündkerze 19 nur einmal erzeugt wird, und einem Fall, in dem der Entladungsfunke bei der Zündkerze 19 gemäß der vorliegenden Ausführungsform zweimal erzeugt wird, in einer Umgebung, in der das Luft-Kraftstoff-Verhältnis innerhalb der Brennkammer 11b zur fetten Seite neigt.
9 zeigt mit (b) einen Datenvergleich zwischen einem Fall, in dem der Entladungsfunke bei der Zündkerze 19 nur einmal erzeugt wird, und einem Fall, in dem der Entladungsfunke bei der Zündkerze 19 gemäß der vorliegenden Ausführungsform zweimal erzeugt wird, in einer Umgebung, in der das Luft-Kraftstoff-Verhältnis innerhalb der Brennkammer 11b weiter zur mageren Seite neigt als in einem Fall, der in 9 mit (a) dargestellt ist.
In jedem Diagramm, das in 9 mit (a) und (b) gezeigt ist, gibt eine vertikale Achse Kurbelwinkel an, die durchlaufen werden, bis 2% der Masse des brennbaren Luft-Kraftstoff-Gemisches ausgehend von dem Zündzeitpunkt verbrannt sind. Mit zunehmendem Wert der vertikalen Achse nimmt daher der Zeitbetrag bis zur Verbrennung des Verbrennungs-Luft-Kraftstoff-Gemisches zu. Das brennbare Luft-Kraftstoff-Gemisch kann innerhalb der Entladungsperiode nicht verbrannt werden und die Wahrscheinlichkeit einer Fehlzündung ist hoch.
Wie in 9 mit (a) gezeigt ist, kann in einer Umgebung, in der das Luft-Kraftstoff-Verhältnis innerhalb der Brennkammer 11b zur fetten Seite neigt, das brennbare Luft-Kraftstoff-Gemisch in einer Zeit verbrannt werden, die gleich derjenigen ist, wenn der Entladungsfunke gemäß der vorliegenden Ausführungsform bei der Zündkerze 19 zweimal erzeugt wird, auch wenn der Entladungsfunke bei der Zündkerze 19 nur einmal erzeugt wird.
Wie in 9 mit (b) gezeigt ist, ist jedoch in einer Umgebung, in der das Luft-Kraftstoff-Verhältnis innerhalb der Brennkammer 11b zur mageren Seite neigt, in Fällen, in denen der Entladungsfunke bei der Zündkerze 19 nur einmal erzeugt wird, insbesondere hinsichtlich Entladungsfunken mit dem integrierten Wert der Entladungspfadlänge L mit großer angenäherter Energiedichte D tendenziell ein erheblicher Zeitbetrag erforderlich, bis das brennbare Luft-Kraftstoff-Gemisch verbrannt ist.
Das heißt, es wird vorgeschlagen, dass selbst dann, wenn der Entladungsfunke bei der Zündkerze 19 nur einmal erzeugt wird, wenn der integrierte Wert der Entladungspfadlänge L mit großer angenäherter Energiedichte D groß ist, das brennbare Luft-Kraftstoff-Gemisch vorteilhaft verbrannt werden kann. Wenn der integrierte Wert der Entladungspfadlänge L mit großer angenäherter Energiedichte D klein ist, ist der Verbrennungszustand des brennbaren Luft-Kraftstoff-Gemisches hingegen tendenziell schlecht.
Im Gegensatz dazu kann bei der zweimaligen Erzeugung des Entladungsfunkens bei der Zündkerze 19 gemäß der vorliegenden Ausführungsform in einer Umgebung, in der das Luft-Kraftstoff-Verhältnis innerhalb der Brennkammer 11 zur mageren Seite neigt, der integrierte Wert der Entladungspfadlänge L mit großer angenäherter Energiedichte D im Vergleich zu diesem, wenn der Entladungsfunke nur einmal erzeugt wird, erhöht werden. Daher kann der Verbrennungszustand des brennbaren Luft-Kraftstoff-Gemisches innerhalb der Entladungsperiode vorteilhaft gestaltet werden.
Infolgedessen kann durch die Durchführung der vorliegenden Verbrennungszustandsbestimmungssteuerung, durch die Durchführung der Wiederentladungssteuerung unter einer Bedingung, dass der integrierte Wert der Entladungspfadlänge L mit großer angenäherter Energiedichte D kleiner als die erste Schwelle ist, der Verbrennungszustand des brennbaren Luft-Kraftstoff-Gemisches verbessert werden.
Wenn außerdem der integrierte Wert der Entladungspfadlänge L, deren angenäherte Energiedichte D groß ist, der während der vorbestimmten Zeitspanne berechnet wird, kleiner als die erste Schwelle ist, kann der Verbrennungszustand des brennbaren Luft-Kraftstoff-Gemisches als vorteilhaft eingeschätzt werden. Dadurch kann infolgedessen, dass die Wiederentladungssteuerung nicht durchgeführt wird, unnötig verbrauchte Energie bei der Zündkerze 19 unterdrückt werden.
10 zeigt mit (a) Daten, welche den Wert der Entladungspfadlänge L des Entladungsfunkens angeben, der unter einer Bedingung integriert wird, dass die Energiedichte, die ausgehend von dem Zündzeitpunkt bis 2% der Masse des brennbaren Luft-Kraftstoff-Gemisches verbrannt sind, berechnet wird, größer als der vorbestimmte Wert Th ist.
10 zeigt mit (b) Daten, welche den Wert der Entladungspfadlänge L des Entladungsfunkens angeben, der unter einer Bedingung integriert wird, dass die angenäherte Energiedichte D, die ausgehend von dem Zündzeitpunkt bis 2% der Masse des brennbaren Luft-Kraftstoff-Gemisches verbrannt sind, berechnet wird, größer als der vorbestimmte Wert Th ist.
Die in 10 mit (a) gezeigten Ergebnisse und die in 10 mit (b) gezeigten Ergebnisse stimmen im Wesentlichen überein. Daher ist die angenäherte Energiedichte D in der Lage, die Energiedichte des Entladungsfunkens vorteilhaft anzunähern. Hierbei werden die in 10 mit (a) und (b) gezeigten Experimente beide in gleichwertigen Umgebungen durchgeführt.
Da die vorliegende Verbrennungszustandsbestimmungssteuerung unter Verwendung der angenäherten Energiedichte D anstelle der Energiedichte durchgeführt wird, kann auf einen Berechnungsschritt für die Entladungsenergie verzichtet werden (mit anderen Worten, ein Berechnungsschritt zur Berechnung eines Produkts aus dem Sekundärstrom 12 und der Sekundärspannung V2 kann entfallen). Darüber hinaus kann eine Berechnungsschaltung, die für die Durchführung der vorliegenden Steuerung erforderlich ist, vereinfacht werden.
Es wird angenommen, dass der Entladungsfunke, dessen angenäherte Energiedichte D größer als der vorbestimmte Wert ist, zur Verbrennung des brennbaren Luft-Kraftstoff-Gemisches beiträgt. Der Verbrennungszustand des brennbaren Luft-Kraftstoff-Gemisches unterscheidet sich jedoch (beispielsweise wird die Verbrennung mit zunehmender bereitgestellter Wärme gefördert) basierend auf einem dem Entladungsfunken zugewandten Gesamtbereich bzw. einer Gesamtfläche des brennbaren Luft-Kraftstoff-Gemisches (eine Gesamtmenge des brennbaren Luft-Kraftstoff-Gemisches, die durch den Entladungsfunken mit Wärme versorgt wird). Daher kann infolgedessen, dass der integrierte Wert der Entladungspfadlänge L mit der großen angenäherten Energiedichte D berechnet wird, die Gesamtfläche, über die das brennbare Luft-Kraftstoff-Gemisch dem Entladungsfunken zugewandt ist, ermittelt werden. Darüber hinaus kann der Verbrennungszustand des brennbaren Luft-Kraftstoff-Gemisches abgeschätzt werden.
Da die Entladungspfadlänge L basierend auf dem natürlichen Logarithmus des Absolutwertes der Sekundärspannung V2 berechnet wird, wie in Ausdruck (2) gezeigt, ist es nicht erforderlich, ein Kennfeld oder dergleichen vorzubereiten, das die Beziehung zwischen diesen im Voraus vorschreibt. Die Entladungspfadlänge L kann durch eine Berechnungsformel berechnet werden.
Die erste Schwelle ist mit zunehmendem Luft-Kraftstoff-Verhältnis des brennbaren Luft-Kraftstoff-Gemisches größer eingestellt. Dadurch kann der Verbrennungszustand des Luft-Kraftstoff-Gemisches genauer abgeschätzt werden.
Die erste Schwelle ist mit zunehmendem AGR-Gas größer eingestellt. Dadurch kann der Verbrennungszustand des Luft-Kraftstoff-Gemisches genauer abgeschätzt werden.
Die vorbestimmte Zeitspanne ist so eingestellt, dass die vorbestimmte Maskierungszeitspanne unmittelbar nach dem Blockieren der Leitung des zu der Primärspule 311A fließenden Primärstroms 11 im IGBT 312 ausgeschlossen ist. Folglich kann ein im integrierten Wert der Entladungspfadlänge L mit großer angenäherter Energiedichte D enthaltener Fehler reduziert werden.
In der vorliegenden Verbrennungszustandsbestimmungssteuerung wird der Verbrennungszustand des brennbaren Luft-Kraftstoff-Gemisches basierend auf dem integrierten Wert der Entladungspfadlänge L des Entladungsfunkens in einem Zustand abgeschätzt, in dem die angenäherte Energiedichte D größer als der vorbestimmte Wert Th ist. Daher kann eine fehlerhafte Abschätzung des Verbrennungszustands des brennbaren Luft-Kraftstoff-Gemisches auch in einer Umgebung, in der die Strömungsrate von Gas innerhalb der Brennkammer 11 hoch ist, unterdrückt werden.
Die vorstehend beschriebene Ausführungsform kann auch mit Modifikationen, wie den folgenden, durchgeführt werden.
Gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird die Verbrennungszustandsbestimmungssteuerung durch die Zündsteuerschaltung 314 durchgeführt. In Bezug auf diesen Punkt kann die Verbrennungszustandsbestimmungssteuerung durch die elektronische Steuerungseinheit 32 durchgeführt werden. Alternativ kann die Verbrennungszustandsbestimmungssteuerung durch die elektronische Steuerungseinheit 32 und die Zündsteuerschaltung 314 in Zusammenarbeit durchgeführt werden. Darüber hinaus kann eine separate Schaltung, der nicht auf die elektronische Steuerungseinheit 32 oder die Zündsteuerschaltung 314 beschränkt ist, die Verbrennungszustandsbestimmungssteuerung durchführen.
Gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird die Sekundärspannung V2 berechnet, die auf den Spannungserfassungspfad L3 aufgebracht wird. Die Entladungspfadlänge L und die angenäherte Energiedichte D werden unter Verwendung der erfassten Sekundärspannung V2 berechnet. Hierbei sind Symbole der Sekundärspannung V2 und der Primärspannung V1 invertiert, die Größen der Werte unterscheiden sich. Wie jedoch in 11 gezeigt ist, neigt ein Aspekt einer Änderung der Primärspannung V1 dazu, einen Aspekt der Änderung anzunehmen, der diesem der Sekundärspannung V2 ähnlich ist.
Daher kann die Primärspannung V1 als Ersatz für die Sekundärspannung V2 dienen. Insbesondere kann die Zündsteuerungseinheit 31 derart konfiguriert sein, dass diese anstelle des Spannungserfassungspfades L3 einen Spannungserfassungspfad umfasst, der die Primärspannung V1 erfasst, die auf die Primärspule 311A aufgebracht wird. Die Entladungspfadlänge L kann unter Verwendung der erfassten Primärspannung V1 berechnet werden.
Gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird die angenäherte Energiedichte D berechnet, indem der Sekundärstrom 12 durch die Entladungspfadlänge L dividiert wird. Diesbezüglich kann die angenäherte Energiedichte D beispielsweise dadurch berechnet werden, dass ein Stromwert, der zum Rauschen beiträgt, von dem Sekundärstrom 12 subtrahiert wird, und der Wert davon durch die Entladungspfadlänge L dividiert wird. Alternativ kann im Voraus ein Kennfeld erstellt werden, welches die Beziehung zwischen dem Sekundärstrom 12, der Entladungspfadlänge L und der angenäherten Energiedichte D angibt. Die angenäherte Energiedichte D kann aus dem Sekundärstrom 12 und der Entladungspfadlänge L unter Bezugnahme auf das Kennfeld ermittelt werden.
Gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird die Entladungspfadlänge L basierend auf dem natürlichen Logarithmus des Absolutwertes der Sekundärspannung V2 berechnet, wie in Ausdruck (2) gezeigt ist. Diesbezüglich kann vorab ein Kennfeld erstellt werden, welches die Beziehung zwischen der Sekundärspannung V2 und der Entladungspfadlänge L vorschreibt. Die Entladungspfadlänge L kann aus der erfassten Sekundärspannung V2 unter Bezugnahme auf das Kennfeld abgeschätzt werden.
Gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform stellt die Zündsteuerschaltung 314 die erste Schwelle ein. Diesbezüglich ist die Zündsteuerschaltung 314 nicht erforderlich, um die erste Schwelle einzustellen. So kann beispielsweise die elektronische Steuerungseinheit 32 die erste Schwelle einstellen.
Gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist die erste Schwelle, die als eine Schwelle zum Bestimmen dahingehend dient, ob der Verbrennungszustand des brennbaren Luft-Kraftstoff-Gemisches vorteilhaft ist, mit steigendem Luft-Kraftstoff-Verhältnis (Neigung zur mageren Seite) oder steigender AGR-Rate größer eingestellt. Diesbezüglich kann die erste Schwelle ein festgelegter Wert sein.
Gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird die vorliegende Verbrennungszustandsbestimmungssteuerung auch dann durchgeführt, wenn die Wiederentladungssteuerung durchgeführt wird. In Bezug auf diesen Punkt kann bei der Durchführung der Wiederentladungssteuerung der Verbrennungszustand des brennbaren Luft-Kraftstoff-Gemisches als verbessert angesehen werden und die vorliegende Verbrennungszustandsbestimmungssteuerung kann nicht durchgeführt werden. In diesem Fall kann die Ausführungshäufigkeit der Verbrennungszustandsbestimmungssteuerung reduziert werden. Eine Reduzierung der Last der Zündsteuerschaltung 314 wird möglich.
Gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist die vorbestimmte Maskierungszeitspanne mit dem Punkt unmittelbar nach der Blockage der Leitung des zu der Primärspule 311A fließenden Primärstroms 11 im IGBT 312 als der Start- bzw. Ausgangspunkt eingestellt. In Bezug auf diesen Punkt kann die Maskierungszeitspanne nicht eingestellt werden. Die vorbestimmte Zeitspanne kann unmittelbar nach der Blockage der Leitung des zu der Primärspule 311A fließenden Primärstroms I1 im IGBT 312 eingestellt werden.
Die Zündschaltungseinheit 31 gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist im Motor 11 montiert, bei dem innerhalb der Brennkammer 11a durch das Luftströmungssteuerungsventil 27, das in der Nähe des Einlasskanals 13 vorgesehen ist, bei homogener Magerverbrennung ein Luftstrom, wie eine Drallströmung oder eine Tumble-Strömung, erzeugt wird. In Bezug auf diesen Punkt ist es nicht zwingend erforderlich, dass die Zündschaltungseinheit 31 gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform beim Motor 11 montiert ist, bei dem das Luftströmungssteuerungsventil 27 vorgesehen ist.
Gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform und wird die Entladungspfadlänge L basierend auf Ausdruck (3) berechnet. In Bezug auf diesen Punkt ist es nicht zwingend erforderlich, dass die Entladungspfadlänge L basierend auf dem Ausdruck (3) berechnet wird. So kann beispielsweise, wie in 12 gezeigt ist, die Entladungspfadlänge L des bei der Zündkerze 19 erzeugten Entladungsfunkens jedes Mal berechnet werden, wenn ein dritter vorbestimmter Zeitbetrag (z.B. 0,02 ms) während der vorbestimmten Zeitspanne verstreicht. Alle Entladungspfadlängen L, die jedes Mal berechnet werden, wenn der dritte vorbestimmte Zeitbetrag verstreicht, können nach Ablauf der vorbestimmten Zeitspanne addiert werden, und der integrierte Wert der Entladungspfadlänge L kann berechnet werden. Hierbei wird hinsichtlich eines in 12 dargestellten Diagramms davon ausgegangen, dass sich zumindest die Entladungsfunken während der vorbestimmten Zeitspanne in einem Zustand befinden, in dem die angenäherte Energiedichte D höher als die erste Schwelle ist.
Der bei der Zündkerze 19 erzeugte Entladungsfunke kann vor Ablauf der vorbestimmten Zeitspanne ausgelöscht werden (Entladung beendet), da der bei der Zündkerze 19 erzeugte Entladungsfunke aufgrund der hohen Strömungsrate im Inneren des Zylinders ausgeblasen wird, aufgrund von Kohlenstoff, der durch eine unvollständige Verbrennung von Kraftstoff entsteht, der an einem Elektrodenaußenumfangsabschnitt der Zündkerze 19 haftet, und eine Funkenüberschlagentladung zwischen dem Kohlenstoff und einer Befestigung der Zündkerze 19 erzeugt wird, oder dergleichen.
In diesem Fall wird davon ausgegangen, dass die Entladung endet, bevor das brennbare Luft-Kraftstoff-Gemisch ausreichend erwärmt ist. Die Wahrscheinlichkeit, dass der Verbrennungszustand des brennbaren Luft-Kraftstoff-Gemisches nicht vorteilhaft ist, ist hoch. Als eine Gegenmaßnahme wird die Wiederentladungssteuerung unmittelbar durchgeführt, wenn der Absolutwert des Sekundärstroms 12, der zu dem Stromerfassungspfad L1 fließt, während der vorbestimmten Zeitspanne kleiner als eine zweite Schwelle wird.
13 ist eine Modifikation des in 6 gezeigten Flussdiagramms. Das heißt, Schritt S430 ist als ein Schritt neu hinzugefügt, zu dem die Zündsteuerschaltung 314 voranschreitet, wenn die Zündsteuerschaltung 314 in einem Bestimmungsprozess bei Schritt S370, der Schritt S170 in 6 entspricht, NEIN bestimmt.
Bei Schritt S430 bestimmt die Zündsteuerschaltung 314, ob der Absolutwert des bei Schritt S320 erfassten Sekundärstroms 12, der Schritt S120 entspricht, kleiner als die zweite Schwelle ist. Wenn bestimmt wird, dass der Absolutwert des Sekundärstroms 12 nicht kleiner als die zweite Schwelle ist (NEIN bei S430), kehrt die Zündsteuerschaltung 314 zu Schritt S300 zurück. Wenn bestimmt wird, dass der Absolutwert des Sekundärstroms 12 kleiner als die zweite Schwelle ist (JA bei S430), fährt die Zündsteuerschaltung 314 mit Schritt S420 fort, der Schritt S220 entspricht.
In Bezug auf andere Schritte sind die Prozesse in jedem der Schritte S300, 310, 330, 340, 350, 360, 380, 390, 400 und 410 in 5 entsprechend identisch zu den Prozessen in jedem der Schritte S100, 110, 130, 140, 150, 160, 180, 190, 200 und 210 in 12.
Dadurch kann, auch wenn der bei der Zündkerze 19 erzeugte Entladungsfunke während der vorbestimmten Zeitspanne ausgelöscht werden sollte, der Entladungsfunke infolge der unmittelbaren Durchführung der Wiederentladungssteuerung bei der Zündkerze 19 erneut erzeugt werden. Darüber hinaus kann ein Intervall von der Beendigung der Entladung bis zur erneuten Erzeugung des Entladungsfunkens verkürzt werden.
Wie in 14 gezeigt ist, kann die Drehmomentvariationsrate auch in einer Umgebung mit hoher AGR-Rate verringert werden, da das Entladungsintervall bei zweimaliger Entladung verkürzt ist. Es wird angenommen, dass ein Grund dafür darin liegt, dass eine Verschlechterung der Zündfähigkeit des brennbaren Luft-Kraftstoff-Gemisches und des Verbrennungszustands unterdrückt werden kann, da das brennbare Luft-Kraftstoff-Gemisch, das durch den zuerst erzeugten Entladungsfunken erwärmt wurde, durch den zweiten Entladungsfunken, der durch die Wiederentladungssteuerung erzeugt wird, erneut erwärmt werden kann.
Bei einem weiteren Beispiel wird die Wiederentladesteuerung unmittelbar durchgeführt, wenn der Absolutwert des zweiten Stroms 12, der zu dem Stromerfassungspfad L1 fließt, während der vorbestimmten Zeitspanne kleiner als die zweite Schwelle wird. In Bezug auf diesen Punkt kann die Bestimmung anstelle des Absolutwertes des Sekundärstroms 12 auf Basis des Absolutwertes der Primärspannung V1, des Absolutwertes der Sekundärspannung V2 oder der angenäherten Energiedichte D durchgeführt werden.
Insbesondere kann eine solche Konfiguration vorliegen, dass die Wiederentladungssteuerung unmittelbar durchgeführt wird, wenn der Absolutwert der Primärspannung V1 oder der Absolutwert der Sekundärspannung V2 während der vorbestimmten Zeitspanne kleiner als eine dritte Schwelle wird, die zur Identifizierung von 0 vorgesehen ist. Alternativ kann eine solche Konfiguration vorliegen, dass die Wiederentladungssteuerung unmittelbar durchgeführt wird, wenn die angenäherte Energiedichte D während der vorbestimmten Zeitspanne kleiner als eine vierte Schwelle wird.
Hierbei stellt sich eine Beziehung zwischen dem vorbestimmten Wert Th und der ersten Schwelle bis zur dritten Schwelle wie folgt dar. Die vorbestimmten Schwelle Th entspricht einer Schwelle zum Bestimmen, ob der Entladungsfunke, der bei der Zündkerze 19 erzeugt wird, zur Verbrennung des brennbaren Luft-Kraftstoff-Gemisches beiträgt.
Die erste Schwelle entspricht einer Schwelle zum Bestimmen, dass der Entladungsfunke ausreichend zur Verbrennung des brennbaren Luft-Kraftstoff-Gemisches beiträgt und somit der Verbrennungszustand des brennbaren Luft-Kraftstoff-Gemisches vorteilhaft ist, basierend auf der Entladungspfadlänge L.
Die zweite Schwelle entspricht einer Schwelle zum Bestimmen, ob der bei der Zündkerze 19 erzeugte Entladungsfunke während der vorbestimmten Zeitspanne ausgelöscht wurde, basierend auf dem Absolutwert des Sekundärstroms 12.
Die dritte Schwelle entspricht einer Schwelle zum Bestimmen, ob der bei der Zündkerze 19 erzeugte Entladungsfunke während der vorbestimmten Zeitspanne ausgelöscht wurde, basierend auf dem Absolutwert der Primärspannung V1 oder dem Absolutwert der Sekundärspannung V2.
Die vierte Schwelle entspricht einer Schwelle zum Bestimmen, ob der bei der Zündkerze 19 erzeugte Entladungsfunke während der vorbestimmten Zeitspanne ausgelöscht wurde, basierend auf dem Absolutwert der angenäherten Energiedichte D.
Da zu dieser Zeit die Wiederentladesteuerung unmittelbar durchgeführt wird, wenn bestimmt wird, dass der bei der Zündkerze 19 erzeugte Entladungsfunke während der vorbestimmten Zeitspanne ausgelöscht wurde, kann mit anderen Worten gesagt werden, dass die zweite Schwelle bis zur vierten Schwelle alle Schwellen sind, die bestimmen, ob die Wiederentladesteuerung unmittelbar durchgeführt werden soll. Daher entspricht die dritte Schwelle im Schutzumfang der Ansprüche der zweiten Schwelle.
Obwohl die vorliegende Offenbarung mit Bezug auf Ausführungsformen davon beschrieben wurde, ist ersichtlich, dass die Offenbarung nicht auf die Ausführungsformen und Konstruktionen beschränkt ist. Die vorliegende Offenbarung soll verschiedene Modifikationsbeispiele und Modifikationen im Äquivalenzbereich abdecken. Darüber hinaus fallen auch verschiedene Kombinationen und Konfigurationen und darüber hinaus weitere Kombinationen und Konfigurationen mit mehr, weniger oder nur einem einzigen Element davon, in den Grundgedanken und den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2010138880 A [0006]

Claims

Zündsteuerungssystem, welches auf eine Verbrennungskraftmaschine (11) angewendet wird, die eine Zündkerze (19), die zwischen einem Paar von Entladungselektroden einen Entladungsfunken zum Entzünden eines brennbaren Luft-Kraftstoff-Gemisches im Inneren eines Zylinders der Verbrennungskraftmaschine erzeugt, eine Zündspule (311), die eine Primärspule (311A) und eine Sekundärspule (311B) umfasst und eine Sekundärspannung über die Sekundärspule auf die Zündkerze aufbringt, eine Spannungswerterfassungseinheit (L3, 314), einen Spannungswert von zumindest einer aus einer Primärspannung, die auf die Primärspule aufgebracht wird, und der Sekundärspannung, die auf die Zündkerze aufgebracht wird, erfasst, und eine Sekundärstromerfassungseinheit (LI, 314), welche einen Sekundärstrom erfasst, der zu der Zündkerze fließt, umfasst, wobei das Zündsteuerungssystem aufweist: eine Primärstromsteuerungseinheit (314), welche eine Entladungserzeugungssteuerung durchführt, bei welcher der Entladungsfunke bei der Zündkerze einmal oder mehrmals während eines einzelnen Verbrennungszyklus erzeugt wird, indem veranlasst wird, dass ein Blockieren eines Primärstroms zu der Primärspule durchgeführt wird, nachdem die Leitung des Primärstroms durchgeführt wird; eine Entladungspfadlängenberechnungseinheit (314), welche sukzessive eine Entladungspfadlänge als eine Länge des Entladungsfunkens, der zwischen den Entladungselektroden gebildet wird, basierend auf dem von der Spannungswerterfassungseinheit erfassten Spannungswert berechnet; eine Berechnungseinheit (314) für eine angenäherte Energiedichte, welche sukzessive eine angenäherte Energiedichte, die als ein Näherungswert der Energiedichte dient, die Energie pro Längeneinheit des Entladungsfunkens entspricht, basierend auf dem von der Sekundärstromerfassungseinheit erfassten Sekundärstrom und der von der Entladungspfadlängenberechnungseinheit berechneten Entladungspfadlänge berechnet; und eine Berechnungseinheit (314) für einen integrierten Wert, welche während einer vorbestimmten Zeitspanne, nachdem das Blockieren des Primärstroms während des einzelnen Verbrennungszyklus durchgeführt wird, unter einer Bedingung, dass die von der Berechnungseinheit für die angenäherte Energiedichte berechnete angenäherte Energiedichte größer als ein vorbestimmter Wert ist, einen integrierten Wert berechnet, indem die zu dieser Zeit durch die Entladungspfadlängenberechnungseinheit berechnete Entladungspfadlänge integriert wird, wobei die Primärstromsteuerungseinheit die Entladungserzeugungssteuerung steuert, um unter einer Bedingung erneut ausgeführt zu werden, dass der durch die Berechnungseinheit für den integrierten Wert berechnete integrierte Wert kleiner als eine erste Schwelle ist.
Zündsteuerungssystem nach Anspruch 1, wobei: die Entladungspfadlängenberechnungseinheit die Entladungspfadlänge basierend auf einem natürlichen Logarithmus eines Absolutwertes des von der Spannungswerterfassungseinheit erfassten Spannungswertes berechnet.
Zündsteuerungssystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei: die erste Schwelle mit zunehmendem Luft-Kraftstoff-Verhältnis des brennbaren Luft-Kraftstoff-Gemisches größer eingestellt ist.
Zündsteuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei: die Verbrennungskraftmaschine einen Abgasrückführungsmechanismus umfasst, welcher Abgas, bei dem das brennbare Luft-Kraftstoff-Gemisch verbrannt wurde, in den Zylinder zurückführt; und die erste Schwelle mit zunehmender Rückführmenge des Abgases größer eingestellt ist.
Zündsteuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei: die Berechnungseinheit für den integrierten Wert den integrierten Wert während der vorbestimmten Zeitspanne berechnet, wenn die Entladungserzeugungssteuerung durch die Primärstromsteuerungseinheit erneut ausgeführt wird; und die Primärstromsteuerungseinheit die Entladungserzeugungssteuerung unter einer Bedingung erneut durchführt, dass eine Summe aus einem aktuell berechneten integrierten Wert, der zu dem von der Berechnungseinheit für den integrierten Wert bis zu einem aktuellen Punkt während des einzelnen Verbrennungszyklus integrierten integrierten Wert addiert wird, kleiner als die erste Schwelle ist.
Zündsteuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei: die Primärstromsteuerungseinheit die Entladungserzeugungssteuerung unmittelbar erneut durchführt, wenn zumindest ein Wert aus einem Absolutwert des von der Spannungswerterfassungseinheit erfassten Spannungswertes, einem Absolutwert des von der Sekundärstromerfassungseinheit erfassten Sekundärstroms und der von der Berechnungseinheit für die angenäherte Energiedichte berechneten angenäherten Energiedichte während der vorbestimmten Zeitspanne kleiner als eine zweite Schwelle ist.
Zündsteuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei: die vorbestimmte Zeitspanne so eingestellt ist, dass eine vorbestimmte Maskierungszeitspanne unmittelbar nach dem Blockieren des Primärstroms ausgeschlossen ist.
Zündsteuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei: die Verbrennungskraftmaschine eine Luftströmungserzeugungseinheit (27) umfasst, die eine Luftströmung im Inneren des Zylinders erzeugt; und die Luftströmungserzeugungseinheit die Luftströmung im Inneren des Zylinders erzeugt, wenn ein homogenes und mageres Luft-Kraftstoff-Gemisch innerhalb des Zylinders erzeugt wird und eine homogene Magerverbrennung durchgeführt wird.