DE19780908B4 - Steuervorrichtung für einen Fremdzündungsmotor mit innerer Verbrennung und Direkteinspritzung - Google Patents

Steuervorrichtung für einen Fremdzündungsmotor mit innerer Verbrennung und Direkteinspritzung Download PDF

Info

Publication number
DE19780908B4
DE19780908B4 DE19780908T DE19780908T DE19780908B4 DE 19780908 B4 DE19780908 B4 DE 19780908B4 DE 19780908 T DE19780908 T DE 19780908T DE 19780908 T DE19780908 T DE 19780908T DE 19780908 B4 DE19780908 B4 DE 19780908B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
engine
fuel
control
value
mode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE19780908T
Other languages
English (en)
Other versions
DE19780908T1 (de
Inventor
Hiroki Tamura
Kazuchika Tashima
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Motors Corp
Original Assignee
Mitsubishi Motors Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Motors Corp filed Critical Mitsubishi Motors Corp
Publication of DE19780908T1 publication Critical patent/DE19780908T1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE19780908B4 publication Critical patent/DE19780908B4/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D35/00—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for
    • F02D35/02—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions
    • F02D35/027—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions using knock sensors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/0602—Control of components of the fuel supply system
    • F02D19/0607—Control of components of the fuel supply system to adjust the fuel mass or volume flow
    • F02D19/061—Control of components of the fuel supply system to adjust the fuel mass or volume flow by controlling fuel injectors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/0626—Measuring or estimating parameters related to the fuel supply system
    • F02D19/0634—Determining a density, viscosity, composition or concentration
    • F02D19/0636—Determining a density, viscosity, composition or concentration by estimation, i.e. without using direct measurements of a corresponding sensor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/0663—Details on the fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
    • F02D19/0686—Injectors
    • F02D19/0689—Injectors for in-cylinder direct injection
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002—Controlling intake air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1473—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the regulation method
    • F02D41/1475—Regulating the air fuel ratio at a value other than stoichiometry
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/3011—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion
    • F02D41/3064—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion with special control during transition between modes
    • F02D41/307—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion with special control during transition between modes to avoid torque shocks
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/3011—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion
    • F02D41/3076—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion with special conditions for selecting a mode of combustion, e.g. for starting, for diagnosing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P5/00—Advancing or retarding ignition; Control therefor
    • F02P5/04—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions
    • F02P5/145—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions using electrical means
    • F02P5/15—Digital data processing
    • F02P5/152—Digital data processing dependent on pinking
    • F02P5/1527—Digital data processing dependent on pinking with means allowing burning of two or more fuels, e.g. super or normal, premium or regular
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/12—Other methods of operation
    • F02B2075/125—Direct injection in the combustion chamber for spark ignition engines, i.e. not in pre-combustion chamber
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D2041/389—Controlling fuel injection of the high pressure type for injecting directly into the cylinder
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/06—Fuel or fuel supply system parameters
    • F02D2200/0611—Fuel type, fuel composition or fuel quality
    • F02D2200/0612—Fuel type, fuel composition or fuel quality determined by estimation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/70—Input parameters for engine control said parameters being related to the vehicle exterior
    • F02D2200/703—Atmospheric pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2250/00—Engine control related to specific problems or objectives
    • F02D2250/18—Control of the engine output torque
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2250/00—Engine control related to specific problems or objectives
    • F02D2250/18—Control of the engine output torque
    • F02D2250/21—Control of the engine output torque during a transition between engine operation modes or states
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/3011—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion
    • F02D41/3017—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used
    • F02D41/3023—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used a mode being the stratified charge spark-ignited mode
    • F02D41/3029—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used a mode being the stratified charge spark-ignited mode further comprising a homogeneous charge spark-ignited mode
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Abstract

Steuervorrichtung (70) für einen Fremdzündungsmotor mit innerer Verbrennung und Direkteinspritzung, der ein Kraftstoff-Einspritzventil (4) zum Einspritzen von Kraftstoff direkt in einen Verbrennungsraum (5) des Fremdzündungsmotors aufweist, wobei die Steuervorrichtung (70) dazu vorgesehen ist, einen Steuermodus des Motors gemäß einem Motorbetriebszustand zwischen einer Kompressionshub-Einspritz-Modus-Steuerung, bei der Kraftstoff hauptsächlich während eines Kompressionshubs eingespritzt wird, um eine Schichtverbrennung zu erreichen, und einer Ansaughub-Einspritz-Modus-Steuerung, bei der Kraftstoff hauptsächlich während eines Ansaughubs eingespritzt wird, um eine Verbrennung mit gleichmäßigem Gemisch zu erreichen, zu schalten, wobei die Steuervorrichtung (70) folgendes umfasst:
ein Mittel (S12) zur Einstellung eines Ziellastwerts (Pe, Peo) gemäß eines Motorbetriebszustands (Qa, θth, Ne) des Fahrzeugs, wobei der Motorbetriebszustand (Qa, θth, Nc) mindestens einen Steuervorgang des Fahrers des Fahrzeugs widerspiegelt;
ein Mittel (S34, S36, S38) zum Umschalten zwischen der Kompressionshub-Einspritz-Modus-Steuerung und der Ansaughub-Einspritz-Modus-Steuerung auf der Grundlage mindestens des Ziellastwerts (Pe, Peo);
ein Mittel (S28, S30) zum Erfassen eines Zustandsparameterwerts (KK,...

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung zum Steuern eines Fremdzündungsmotors mit innerer Verbrennung und Direkteinspritzung und insbesondere eine Steuervorrichtung zum Minimieren einer Verschlechterung der Fahrbarkeit oder der Kraftstoffausbeute, wenn eine Änderung der Werte von Parametern, die mit dem Auftreten von Klopfen in Verbindung stehen, wie zum Beispiel den Eigenschaften eines dem Motor zugeführten Kraftstoffs, eintritt.
  • Den Hintergrund bildender Stand der Technik
  • Um schädliche Abgaskomponenten zu reduzieren oder um die Kraftstoffausbeute eines in einem Fahrzeug eingebauten Fremdzündungsmotor mit innerer Verbrennung zu verbessern, sind in letzter Zeit an Stelle von herkömmlichen Motoren mit Saugrohr-Einspritzung verschiedene Typen von Benzinmotoren mit Direkteinspritzung vorgeschlagen worden, bei denen Kraftstoff direkt in den Verbrennungsraum eingespritzt wird.
  • Bei Benzinmotoren mit Direkteinspritzung wird Kraftstoff von einem Kraftstoff-Einspritzventil in, zum Beispiel, einen Hohlraum eingespritzt, der am oberen Ende eines Kolbens ausgebildet ist, so daß zur Zeit der Zündung ein Luft-Kraftstoff-Gemisch mit einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis nahe dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis um die Zündkerze erzeugt werden kann. Dies ermöglicht eine Zündung selbst mit einem Luft-Kraftstoff-Gemisch, das als Ganzes mager ist, wodurch die Emissionsmengen an CO und HC verringert werden, und verbessert außerdem in hohem Maße die Kraftsstoffausbeute wahrend des Leerlaufs oder während des Fahrens mit niedriger Last.
  • Bei diesem Typ von Benzinmotor wird überdies der Einspritzungsmodus gemäß einem Betriebszustand des Motors, das heißt der Motorlast, zwischen einem Kompressionshub-Einspritzung-Modus und einem Ansaughub-Einspritzung-Modus geschaltet. Spezifisch ausgedrückt: Während des Niedriglastbetriebs wird der Kompressionshub-Einspritzung-Modus, bei dem Kraftstoff hauptsächlich während des Kompressionshubs eingespritzt wird, ausgewählt, um ein Gemisch mit einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis nahe dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis lokal um die Zündkerze oder im Hohlraum zu erzeugen, so daß selbst mit einem Luft-Kraftstoff-Gemisch, das als Ganzes mager ist, eine ausreichende geschichtete Verbrennung stattfinden kann (dieser Einspritzungsmodus wird Kompressionsmagermodus genannt). Da im Kompressionshub-Einspritzung-Modus der Motorbetrieb selbst dann erreicht werden kann, wenn das Gesamt-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf einen hohen Wert eingestellt ist (z. B. auf ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis von 40), können frische Ansaugluft und zurückgeführtes Abgas (EGR) dem Zylinder in großen Mengen zugeführt werden, wodurch der Pumpverlust reduziert wird, wodurch die Kraftsstoffausbeute erheblich verbessert wird. Es ist daher wünschenswert, daß der Bereich des Motorbetriebs im Kompressionshub-Einspritzung-Modus so weit wie möglich ausgedehnt wird, um die Kraftsstoffausbeute zu verbessern.
  • Bei Mittel- und Hochlastbetrieb dagegen wird der Ansaughub-Einspritzung-Modus, bei dem Kraftstoff hauptsächlich während des Ansaughubs eingespritzt wird, ausgewählt, um ein Gemisch zu erzeugen, das im ganzen Verbrennungsraum ein einheitliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis aufweist, so daß die Leistung, die während einer Beschleunigung oder während des Fahrens mit hoher Geschwindigkeit erforderlich ist, erhalten werden kann, indem eine große Menge an Kraftstoff verbrannt wird, wie bei Benzinmotoren mit Saugrohr-Einspritzung (wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf einen Wert in der Nähe des stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses gesteuert wird, wird der Einspritzungsmodus als stöchiometrischer Rückführungs-Modus (S-FB) bezeichnet, und wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf einen magereren Wert (z. B. auf ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis von etwa 22) als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis gesteuert wird, wird der Einspritzungsmodus als Ansaugmagermodus bezeichnet).
  • Bei Benzinmotoren mit Saugrohr-Einspritzung ist die Zündfähige-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Zone (Magerverbrennung-Zone) des dem Motor zugeführten Gemisches schmal, und es wird daher in der gesamten Zündfähigen-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Zone ein fast konstantes Ausgangsdrehmoment erhalten, insofern der volumetrische Wirkungsgrad Ev konstant ist. Das Motorausgangsdrehmoment wird nämlich durch den volumetrischen Wirkungsgrad Ev im wesentlichen eindeutig bestimmt. Demgemäß werden bei Benzinmotoren mit Saugrohr-Einspritzung die Werte von Motorsteuerungsparametern, wie zum Beispiel einem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis und eines Ziel-Zündzeitpunkts, auf der Grundlage des volumetrischen Wirkungsgrads Ev eingestellt, der zum Beispiel an Hand der Ausgabe eines Luftmengenmessers erhalten wird, und der Motorbetrieb wird gemäß den Steuerungsparameterwerten gesteuert.
  • Beim Kompressionshub-Einspritzung-Modus des Benzinmotors mit Direkteinspritzung wird dagegen Kraftstoff in den Hohlraum am oberen Ende des Kolbens eingespritzt, so daß eine geschichtete Verbrennung eines als Ganzes mageren Gemisches stattfinden kann, wie oben erwähnt, und eine normale Verbrennung kann somit erreicht werden, wenn ein zündfähiges Luft-Kraftstoff-Gemisch nur um die Zündkerze vorhanden ist. Mit anderen Worten, der Motor mit Direkteinspritzung hat im Vergleich zum Benzinmotor mit Saugrohr-Einspritzung in Bezug auf das Gesamt-Luft-Kraftstoff-Verhältnis einen viel breiteren Zündfähigen-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Bereich. Spezifisch ausgedrückt: Bei der Kompressionshub-Einspritzung-Modus-Steuerung des Benzinmotors mit Direkteinspritzung kann der Motorbetrieb über einen breiten Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Bereich von einem extrem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis (z. B. 50), das eine Zündfähigkeitsgrenze auf der mageren Seite darstellt, bis zu einer Zündfähigen-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Grenze auf der fetten Seite (z. B. einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis von 20) erreicht werden. Demgemäß variiert das Motorausgangsdrehmoment in hohem Maße mit unterschiedlichen Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnissen, selbst wenn der Wert des volumetrischen Wirkungsgrads gleich ist. Das Motorausgangsdrehmoment ändert sich fast proportional zur Kraftstoffzuführmenge. Dies bedeutet, daß es schwierig ist, im Kompressionshub-Einspritzung-Modus des Fremdzündungsmotors mit innerer Verbrennung und Direkteinspritzung die Werte der Motorsteuerungsparameter, wie zum Beispiel des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses und der Ziel-Zündzeitpunkt, gemäß dem volumetrischen Wirkungsgrad Ev korrekt einzustellen.
  • Um die Schwierigkeit zu beheben, hat der Anmelder der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, an Stelle des volumetrischen Wirkungsgrads Ev einen zylinderinternen Effektivdruck Pe als Parameter zu verwenden, der für die Motorleistung repräsentativ ist, wenn die Motorsteuerungsparameterwerte, wie zum Beispiel das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis und der Ziel-Zündzeitpunkt, bei der Kompressionshub-Einspritzung-Modus-Steuerung des Benzinmotors mit Direkteinspritzung eingestellt werden oder wenn bestimmt wird, ob das Umschalten zwischen dem Kompressionshub-Einspritzung-Modus und dem Ansaughub-Einspritzung-Modus durchgeführt werden soll. Spezifischer ausgedrückt: Ein Ziel-zylinderinterner-Effektivdruck (Lastwert) Pe, der mit der vom Fahrer gewünschten Motorleistung korreliert ist, wird auf der Grundlage der Beschleunigungsvorrichtungsöffnung (Drosselventilöffnung) und der Motordrehzahl erhalten, und die Kraftstoffzuführmenge (Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis), der Zündzeitpunkt usw. werden gemäß dem Zielwert Pe eingestellt.
  • Bei Fremdzündungsmotoren ist der Zündzeitpunkt ein kritischer Faktor, der die Motorleistung, die Kraftsstoffausbeute usw. bestimmt. Wenn ein Luft-Kraftstoff-Gemisch unter gleichen Bedingungen verbrannt wird, ist der optimale Zündzeitpunkt MTB (geringste Vorzündung für bestes Drehmoment) zum Erzeugen eines maximalen Drehmoments eindeutig bestimmt. Wenn der Zündzeitpunkt von dem optimalen Zündzeitpunkt nach früh (Verstellwinkel nach früh) oder nach spät (Verstellwinkel nach spät) verstellt wird, kann der Verbrennungsdruck nicht effektiv verwendet werden, wodurch sowohl die Leistung als auch die Kraftsstoffausbeute verringert werden. In Fällen, in denen niederoktaniger Kraftstoff verwendet wird, muß der Zündzeitpunkt generell gegenüber dem optimalen Zündzeitpunkt MBT (geringste Vorzündung für bestes Drehmoment) nach spät verstellt werden, um das Auftreten von Klopfen und dergleichen zu verhindern. Die Häufigkeit von Klopfen wird daher unter Verwendung eines Klopfsensors oder dergleichen überwacht, und, während die Häufigkeit von Klopfen niedrig ist, wird der Zündzeitpunkt so nahe wie möglich an die geringste Vorzündung für bestes Drehmoment MBT verstellt, um dadurch zu verhindern, daß die Leistung oder die Kraftsstoffausbeute sinken.
  • Bei Fremdzündungsbenzinmotoren mit Direkteinspritzung ist es wünschenswert, daß ein Stoß, der das Schalten von Einspritzmodi begleitet, vermieden wird, und es ist auch wünschenswert, daß die Motorsteuerung zur Zeit des Umschaltens erleichtert wird. Um diese Bedürfnisse zu erfüllen, hat der Anmelder der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, den Motor zur Zeit des Umschaltens nach dem unten beschriebenen Verfahren zu steuern.
  • 1 zeigt ein Ausgangsdrehmoment T des Benzinmotors mit Direkteinspritzung im Kompressionsmagermodus, im Ansaugmagermodus und im stöchiometrischen Rückführung-Modus (S-FB-Modus) als Funktion des Zündzeitpunkts SA.
  • In 1 zeigen Kurve I, die mit der strichpunktierten Linie angegeben ist, Kurve II, die mit der gestrichelten Linie angegeben ist, und Kurve III, die mit der durchgezogenen Linie angegeben ist, die Motorcharakteristika im Kompressionsmagermodus bzw. im Ansaugmagermodus bzw. im stöchiometrischen Rückführung-Modus (S-FB-Modus). Die Kennkurven I, II und III sind auf der Grundlage von Daten aufgetragen, die durch Versuchsbetriebe des Motors in den jeweiligen Einspritzmodi unter den gleichen Bedingungen erhalten wurden (die Motorsteuerungsparameterwerte, wie zum Beispiel das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, und Umgebungsparameterwerte, wie zum Beispiel die atmosphärische Dichte, sind konstant). In 1 stellt außerdem das Zeichen (Punkte A, B und C) den Zündzeitpunkt dar, bei dem ein Drehmoment, das einem Mittel-Effektivdruck XPe entspricht, in dem Fall erhalten wird, in dem Superbenzin verwendet wird, und das Zeichen Δ (Punkte A1, B1 und Cl) stellt den Zündzeitpunkt dar, bei dem ein maximales Drehmoment erhalten wird, ohne daß Klopfen in dem Fall verursacht wird, in dem Normalbenzin verwendet wird.
  • Der Punkt A auf der Kennkurve I, die den Kompressionsmagermodus streng genommen der Punkt, an dem eine Gerade (nicht gezeigt), die sich vom Punkt A senkrecht zur Horizontalachse erstreckt, die Horizontalachse schneidet) bezeichnet einen Zündzeitpunkt, bei dem ein Drehmoment, das einem Mittel-Effektivdruck entspricht, der einem Schaltkriteriumwert XPe gleich ist, zur Zeit des Umschaltens zwischen dem Kompressionsmagermodus und einem anderen Modus erhalten wird, und dieser Zündpunkt (Punkt A) ist der optimale Zündzeitpunkt MTB (geringste Vorzündung für bestes Drehmoment) fast gleich. Im Kompressionsmagermodus fällt, wie aus 1 ersichtlich, der Zündzeitpunkt (Punkt A1), bei dem, wenn Normalbenzin verwendet wird, ein Drehmoment erhalten wird, das dem Mittel-Effektivdruck XPe entspricht, fast mit dem entsprechenden Zündzeitpunkt (Punkt A) zusammen, wenn Superbenzin verwendet wird. Der Zündzeitpunkt, der dem Punkt A1 entspricht, nimmt einen Winkelwert an, der gegenüber dem, der dem Punkt A entspricht, etwas nach spät verstellt ist. Dies bedeutet, daß, wenn Normalbenzin verwendet wird, es beim Kompressionsmagermodus des Benzinmotors mit Direkteinspritzung weniger wahrscheinlich ist, daß Klopfen auftritt, verglichen mit anderen Einspritzmodi, weil das Luft-Kraftstoff-Gemisch in Schichten entlang des Hohlraums des Kolbens strömt, während es brennt, und das Verbrennungsgas somit durch die Wandöberflächen des Hohlraums usw. gekühlt wird.
  • Ebenso bezeichnen die Punkte B und C auf den jeweiligen Kennkurven II und III, die den Ansaugmagermodus und den stöchiometrischen Rückführung-Modus (S-FB-Modus) betreffen, jeweils den Zündzeitpunkt, bei dem ein Drehmoment, das dem Mittel-Effektivdruck entspricht, der dem Kriteriumwert XPe gleich ist, zur Zeit des Schaltens erhalten wird, wenn Superbenzin verwendet wird.
  • Wenn Superbenzin verwendet wird, kann der Übergang vom Kompressionsmagermodus zum stöchiometrischen Rückführung-Modus (S-FB-Modus) zu einem Zeitpunkt bewirkt werden, zu dem eine Ziellast Pe den Schaltkriteriumwert XPe erreicht, und zur Zeit dieses Umschaltens können die Motorbetriebsbedingungen (Zündzeitpunkt, Luft-Kraftstoff-Verhältnis (Kraftstoffmenge) usw.), die dem Punkt A auf der Kennkurve I entsprechen, die den Kompressionsmagermodus betrifft, in die geändert werden, die dem Punkt C auf der Kurve III entsprechen, die den stöchiometrischen Rückführung-Modus (S-FB-Modus) betrifft, wodurch das Drehmoment, das vor und nach dem Umschalten erzeugt wird, auf einem festen Wert gehalten werden kann, der dem Mittel-Effektivdruck XPe entspricht, wodurch es ermöglicht wird, daß Einspritzungsumschalten bewirkt wird, ohne einen Schaltstoß zu verursachen.
  • In Abhängigkeit von den Eigenschaften des Kraftstoffs, der im Benzinmotor mit Direkteinspritzung verwendet wird, ergibt sich aber zur Zeit des Umschaltens zwischen dem Kompressionshub-Einspritzung-Modus und dem Ansaughub-Einspritzung-Modus ein Problem.
  • Das unten beschriebene Problem, zum Beispiel, ergibt sich, wenn Normalbenzin, das eine niedrigere Oktanzahl aufweist als Superbenzin, verwendet wird. Optimale Zündzeitpunkte, bei denen kein Klopfen im Ansaugmagermodus und im stöchiometrischen Rückführung-Modus (S-FB-Modus) auftritt, während Normalbenzin verwendet wird, sind mit den Punkten B1 bzw. C1 dargestellt. Zur Zeit des Schaltens des Einspritzungsmodus vom Kompressionsmagermodus in den Ansaugmagermodus oder den stöchiometrischen Rückführung-Modus (S-FB-Modus), während Normalbenzin verwendet wird, ist es somit erforderlich, daß der Zündzeitpunkt auf den Punkt B1 oder C1 gesteuert wird, um Klopfen zu verhindern. Wenn aber, während Normalbenzin verwendet wird, der Kompressionsmagermodus in den stöchiometrischen Rückführung-Modus (S-FB-Modus) geschaltet wird, wobei die Motorbetriebsbedingungen (z. B. Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Bedingungen usw.) außer der Zündzeitpunkt vor und nach dem Umschalten unverändert beibehalten werden, wie in dem Fall, in dem Superbenzin verwendet wird, dann ändert sich das Motorausgangsdrehmoment vom Punkt A1 in den Punkt Cl in 1, wodurch eine Drehmomentdifferenz ΔTa erzeugt wird.
  • Ebenso wird eine Drehmomentdifferenz ΔTb erzeugt, wenn der Ansaugmagermodus in den stöchiometrischen Rückführung-Modus (S-FB-Modus) geschaltet wird. Wenn eine solche Drehmomentdifferenz zur Zeit des Schaltens der Einspritzmodi verursacht wird, empfindet der Fahrer ein Gefühl der Verzögerung oder eine Beschleunigung, und die Fahrbarkeit wird in hohem Maße gesenkt.
  • Bezugnehmend nun auf 2 wird der Grund für das Auftreten der vorstehend erwähnten Drehmomentdifferenz ausführlicher beschrieben. 2 veranschaulicht Motorbetriebe, die in dem Fall beobachtet werden, in dem die Drosselklappenöffnung θth inkremental variiert wird, wobei die Motordrehzahl konstant gehalten wird, bei denen das erzeugte Drehmoment T (Mittel-Effektivdruck Pe) als Funktion der Drosselklappenöffnung θth gezeigt ist. In 2 gibt die durchgezogene Linie eine Betriebslinie an, die erhalten wird, wenn Superbenzin verwendet wird, und die gestrichelte Linie gibt eine Betriebslinie an, die erhalten wird, wenn Normalbenzin verwendet wird.
  • Wenn Superbenzin verwendet wird, wird der Kompressionsmagermodus ausgewählt, während der Motor mit einer Motorlast betrieben wird, bei der die Drosselklappenöffnung θth in einen Bereich von Null bis θ1 fällt. Falls die Drosselklappenöffnung θth θ1 übersteigt und die Ziellast Pe den Schaltkriteriumwert XPe erreicht (Punkt A in 2), verlagert sich der Motorbetriebsbereich vom Kompressionsmagerbereich in den stöchiometrischen Rückführung-Bereich (S-FB-Bereich), und der Einspritzungsmodus wird vom Kompressionsmagermodus in den stöchiometrischen Rückführung-Modus (S-FB-Modus) geschaltet. Wie mit der durchgezogenen Linie in 2 gezeigt, nimmt das Motorausgangsdrehmoment vor und nach dem einen Wert (Punkte A und A1) an, der dem Mittel-Effektivdruck XPe entspricht, und es tritt zur Zeit des Umschaltens somit keine Drehmomentdifferenz auf.
  • In dem Fall, in dem Normalbenzin verwendet wird, wird außerdem, während die Drosselklappenöffnung θth in den Bereich von Null bis θ1 fällt, die Motorbetriebssteuerung im Kompressionsmagermodus durchgeführt, indem Motorsteuerungsparameterwerte verwendet werden, die mit denen identisch sind, die im Fall der Verwendung von Normalbenzin verwendet werden. Der Grund hierfür besteht darin, daß im Kompressionsmagermodus Klopfen nicht auftritt, selbst wenn der Motor einer Betriebssteuerung unterworfen wird, die der ähnlich ist, die durchgeführt wird, wenn Superbenzin verwendet wird.
  • Im stöchiometrischen Rückführung-Bereich (S-FB-Bereich) oder im Ansaugmagerbereich muß aber im Gegensatz zum Fall, in dem Superbenzin verwendet wird, der Zündzeitpunkt nach spät verstellt werden, um Klopfen zu verhindern. Demgemäß wird in 2, wenn die Ziellast Pe den Schaltkriteriumwert XPe erreicht und der Kompressionsmagermodus in den stöchiometrischen Rückführung-Modus (S-FB-Modus) geschaltet wird, der Zündzeitpunkt vom Punkt A1 auf Cl in 2 verstellt, und das Motorausgangsdrehmoment ändert sich plötzlich vom Punkt A1 auf Cl, wodurch die Drehmomentdifferenz ΔTa erzeugt wird. Wenn Normalbenzin verwendet wird, ist somit im Gegensatz zum Fall, in dem Superbenzin verwendet wird, das Drehmoment, das nach dem Umschalten im stöchiometrischen Rückführung-Modus (S-FB-Modus) erzeugt wird, um einen Betrag, der dem Zündverzug zur Verhinderung von Klopfen entspricht, kleiner als das, das vor dem Umschalten im Kompressionsmagermodus erzeugt wird, mit dem Ergebnis, daß zur Zeit des Umschaltens ein Stoß auftritt.
  • Auch ist die Zündzeitpunktssteuerung bekannt, die die Tatsache berücksichtigt, daß Klopfen auf Grund individueller Unterschiede von Motoren (Variationen von Produkten) oder auf Grund einer Änderung mit der Zeit unterschiedlich auftritt. Die JP 59-010862 A und die JP 61-157760 A, zum Beispiel, offenbaren eine Methode, einen Klopfen-erlernten Wert zu gewinnen, die auf der kumulativen Auswertung von Steuerdaten usw., die bei Zündverzugsteuerung auf der Grundlage der Klopfsensorausgabe verwendet werden, basiert, wobei der Zündzeitpunkt gemäß dem Klopfen-erlernten Wert gesteuert wird. Selbst aber wenn diese Methode auf Motoren mit innerer Verbrennung, Direkteinspritzung und Einspritzungsumschalten angewandt wird, kann zur Zeit des Schaltens der Einspritzmodi (Motorsteuerungsmodi) ein Stoß auftreten, wie in dem Fall, in dem der Zündzeitpunkt in der vorstehend erwähnten Weise gemäß den Eigenschaften des Kraftstoffs eingestellt wird.
  • Die DE 41 10 618 A 1 betrifft einen Zweitaktmotor, in den in einem späteren Stadium des Kompressionshubs Kraftstoff eingespritzt wird, um bei niedriger und mittlerer Last eine Schichtverbrennung durchzuführen, und in den in einem anfänglichen Stadium des Kompressionshubs Kraftstoff eingespritzt wird, um dadurch eine gleichmäßige Verbrennung bei hoher Last durchzuführen.
  • Damit eine Drehmomentänderung ohne Ruck erfolgt, wenn eine Umschaltung zwischen der Schichtverbrennung und der gleichmäßigen Verbrennung vorgenommen wird, offenbart die DE 41 10 618 A1 eine Technik, in der ein Mischbrennbereich in einem Abschnitt bereitgestellt wird, in dem die Umschaltung vorgenommen wird. In diesem Mischbrennbereich wird Kraftstoff sowohl im anfänglichen Stadium als auch im späteren Stadium des Kompressionshubs eingespritzt.
  • In der JP 3-286123 A wird ein Mittel zur Bestimmung der Zündverstellung der Enspritzung des Kraftstoffs offenbart. Dabei wird in einem anfänglichen Stadium des Kompressionshubs eine für die Last geeignete Kraftstoffmenge eingespritzt, wenn bestimmt wird, dass die gleichmäßige Verbrennung an der Seite der hohen Last durchgeführt wird. Ein Steuermittel für die Verbrennung in einem späteren Stadium wird ebenfalls offenbart, um die Kraftstoffeinspritzung des späteren Stadiums in einer geringen Menge für die Unterstützung der Zündung durchzuführen, wobei die spätere Einspritzung kurz vor dem Stattfinden der Zündung in der gleichmäßigen Verbrennung vorgenommen wird.
  • JP 8-170556 A betrifft ein Kraftstoffzufuhrverfahren zum Versorgen eines Gasmotors mit Kraftstoff, wobei zwischen zwei unterschiedlichen Zuständen, d. h. einem Vormischzustand und einem Direkteinspritzzustand, geschaltet werden kann. Durch diese Umschaltung kann ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis übermäßig angereichert oder verarmt werden, was zu einem Drehmomentruck bzw. einer verschlechterten Abgasemission führt.
  • Um solche Probleme zu lösen, schlägt die JP 8-170556 A ein technisches Konzept zum Starten der Umschaltung vom Vormischzustand auf den Direkteinspritzzustand bei einer Zündverstellung vor, die verglichen mit einer anfänglichen Zündverstellung zur Umschaltung vom Direkteinspritzzustand zum Vormischzustand um eine vorgeschriebene Verzögerungszeit verzögert wird. In der JP 8-170556 A wird alternativ während der Umschaltung eine Zufuhrrate graduell erhöht oder vermindert. Als eine weitere Alternative wird in der JP 8-170556 A ein Korrekturkoeffizient für die Korrektur der Zündverstellung verwendet, oder es wird ein Korrekturkoeffizient zur Korrektur der Ansaugmenge in Übereinstimmung mit einer Kraftstoffzufuhrrate eingesetzt, die abhängig vom Kraftstoffzufuhrzustand variiert.
    •
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Steuervorrichtung für einen Fremdzündungsmotor mit innerer Verbrennung und Direkteinspritzung vorzusehen, wobei diese Vorrichtung einen Drehmomentruck zur Zeit des Umschaltens von einem ersten Steuermodus zu einem zweiten Steuermodus beseitigen oder vermindern kann und dennoch eine Verschlechterung der Kraftsstoffausbeute verhindern kann.
  • Die vorstehende Aufgabe wird durch eine Steuervorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind im Unteranspruch 2 ausgeführt.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird zur Zeit des Umschaltens zwischen der Kompressionshub-Einspritzung-Modus-Steuerung und der Ansaughub-Einspritzung-Modus-Steuerung, auf der Grundlage des Werts eines Zustandsparameters, der mit den Eigenschaften des Kraftstoffs oder dem Grad des Auftretens von Klopfen des Motors in Verbindung steht, eine auf Umschalten bezogene Korrektur durchgeführt, um dadurch eine Motorleistungsänderung beim Umschalten zu kompensieren. Folglich kann selbst in dem Fall, in dem der verwendete Kraftstoff durch einen mit anderen Eigenschaften ersetzt wird oder der Grad des Auftretens von Klopfen auf Grund eines individuellen Unterschieds des Motors oder auf Grund einer Änderung mit der Zeit variiert, ein Stoß zur Zeit des Umschaltens verhindert oder reduziert werden.
  • Ein typisches Beispiel des Motorleistungs-Steuerungsparameters ist der Zündzeitpunkt, er kann aber Luft-Kraftstoff-Verhältnis, Verdichtungsverhältnis, Ladedruck usw. sein.
  • In der vorliegenden Erfindung vergleicht das Modusumschaltmittel vorzugsweise den Ziellastwert mit einem vorbestimmten Kriteriumwert und führt das Umschalten gemäß dem Vergleichsergebnis durch. Das Schaltkorrekturmittel korrigiert mindestens eines des Ziellastwerts, des Kriteriumwerts oder des Motorleistungs-Steuerungsparameterwerts für die Kompressionshub-Einspritzung-Modus-Steuerung.
  • Mit dieser bevorzugten Steuervorrichtung kann eine Motorleistungsänderung beim Umschalten zuverlässig unterdrückt werden, indem einer oder mehrere des Ziellastwerts, des Kriteriumwerts oder des Motorsteuerungsparameterwerts (z. B. Kraftstoffeinspritzmenge), die bei der Kompressionshub-Einspritzung-Modus-Steuerung verwendet werden, zur Zeit des Umschaltens korrigiert werden.
  • Bei der Korrektur zur Zeit des Umschaltens kann ein geeigneter oder mehrere geeignete des Ziellastwerts, des Kriteriumwerts oder des Motorsteuerungsparameterwerts als Gegenstand der Korrektur ausgewählt werden, wodurch eine erforderliche Stoßreduktionswirkung erreicht werden kann und außerdem die Steuerprozedur zum Durchführen der Korrektur vereinfacht werden kann.
  • Wenn der Motorsteuerungsparameterwert als Gegenstand der Korrektur ausgewählt wird, wird er auf der Grundlage des Zustandsparameterwerts direkt korrigiert. In diesem Fall kann das Drehmoment, das in dem Modus erzeugt wird, aus dem der Steuermodus geschaltet wird, in Richtung auf das Drehmoment variiert werden, das in dem Modus erzeugt werden soll, in den der Steuermodus geschaltet wird, so daß das Drehmoment, das vor dem Umschalten, und das Drehmoment, das nach dem Umschalten erzeugt wird, zur Übereinstimmung gebracht werden können.
  • Wenn dagegen der Ziellastwert als Gegenstand der Korrektur ausgewählt wird, wird der Motorsteuerungsparameterwert indirekt korrigiert und eine Stoßreduktionswirkung wird zur Zeit des Umschaltens erreicht.
  • In der vorliegenden Erfindung korrigiert das Schaltkorrekturmittel vorzugsweise den Ziellastwert. Das Motorleistungs-Steuerungsparameter-Einstellmittel stellt auf der Grundlage des korrigierten Ziellastwerts einen Motorleistungs-Steuerungsparameterwert für die Kompressionshub-Einspritzung-Modus-Steuerung ein. Das Modusumschaltmittel führt das Umschalten gemäß dem Ergebnis eines Vergleichs zwischen dem korrigierten Ziellastwert und dem Kriteriumwert durch.
  • In dieser bevorzugten Steuervorrichtung wird der Ziellastwert als Gegenstand der Korrektur für das Umschalten ausgewählt, und der Motorsteuerungsparameterwert wird indirekt korrigiert. Spezifisch ausgedrückt: Der Ziellastwert wird auf der Grundlage des Zustandsparameterwerts korrigiert, so daß das Drehmoment, das vor dem Umschalten, und das Drehmoment, das nach dem Umschalten erzeugt wird, gleich werden können, und der Motorsteuerungsparameterwert, der beim Kompressionshub-Einspritzung-Modus verwendet wird, wird auf der Grundlage des so korrigierten Ziellastwerts eingestellt. Infolgedessen kann zur Zeit des Umschaltens das Drehmoment, das bei der Kompressionshub-Einspritzung-Modus-Steuerung erzeugt wird, dem, das bei der Ansaughub-Einspritzung-Modus-Steuerung erzeugt wird, gleich gemacht werden, wodurch ein Schaltstoß verhindert werden kann.
  • Bezugnehmend auf 3 bis 5 werden zwei Verfahren für das Zusammenfallen des Drehmoments, das vor dem Umschalten, und des Drehmoments, das nach dem Umschalten erzeugt wird, erläutert, wobei ein Umschalten vom Kompressionsmagermodus in den stöchiometrischen Rückführung-Modus (S-FB-Modus) in dem Fall, in dem Normalbenzin verwendet wird, als Beispiel genommen wird. Das erste Verfahren besteht darin, das Drehmoment, das beim Umschalten erzeugt wird, auf einen Wert (der einem Mittel-Effektivdruck Pec1 entspricht) zu beschränken, der mit Punkt C1 in 3 und 4 angegeben ist. Bei der Kompressionshub-Einspritzung-Modus-Steuerung wird somit ein Ziel-Mittel-Effektivdruck-Wert (Ziellastwert) mittels eines Oktanzahl-Korrekturwerts (Zustandsparameterwert) einer auf der Oktanzahl basierenden Korrektur unterzogen, und zwar zum Kompensieren der Differenz der Oktanzahl (Kraftstoffeigenschaft) zwischen Superbenzin und Normalbenzin. Die Drehmomenterzeugung wird auf der Grundlage des Oktanzahl-korrigierten Ziel-Mittel-Effektivdruck-Werts gesteuert, so daß das erzeugte Drehmoment allmählich in Richtung auf das Drehmoment (Pec1) variiert werden kann, das zur Zeit des Umschaltens erzeugt werden soll. Als Folge der auf der Oktanzahl basierenden Korrektur wird der Ziel-Mittel-Effektivdruck-Wert Pe (erzeugtes Drehmoment) von dem Wert auf der Kurve, die in 4 mit der durchgezogenen Linie angegeben ist, auf den Wert auf der Kurve, die in derselben Figur mit der gestrichelten Linie angegeben ist, reduziert. Außerdem verlagert sich die Drehmoment-Zündzeitpunkt-Kennlinie im Kompressionsmagermodus von der Kurve I zur Kurve I', die in 3 mit den gestrichelten Linien angegeben ist. Zu dem Zeitpunkt (Punkt A in 3 und 4), zu dem der nicht korrigierte Ziel-Mittel-Effektivdruck Pe (der der Kurve I in 3 und der Durchgezogene-Linie-Kurve in 4 entspricht) den Schaltkriteriumwert XPe erreicht, wird das Schalten vom Kompressionsmagermodus in den stöchiometrischen Rückführung-Modus (S-FB-Modus) bewirkt. Das erzeugte Drehmoment und der Zündzeitpunkt zur Zeit des Umschaltens sind mit Punkt A1 in 3 und 4 angegeben.
  • Das zweite Verfahren ist dem ersten Verfahren insofern ähnlich, als daß während der Kompressionsmagermodus-Steuerung die Drehmomenterzeugung auf der Grundlage des Oktanzahl-korrigierten Ziel-Mittel-Effektivdrucks gesteuert wird. Beim zweiten Verfahren wird aber im Gegensatz zum ersten Verfahren, bei dem die Beurteilung des Umschaltens auf der Grundlage des nicht korrigierten Ziel-Mittel-Effektivdrucks Pe durchgeführt wird, die Beurteilung des Umschaltens auf der Grundlage des Oktanzahl-korrigierten Ziel-Mittel-Effektivdrucks durchgeführt, und das Umschalten wird bewirkt, wenn der korrigierte Ziel-Mittel-Effektivdruck den Kriteriumwert XPe erreicht. Beim zweiten Verfahren wird nämlich im Gegensatz zum ersten Verfahren, bei dem das Umschalten bewirkt wird, wenn eine Drosselklappenöffnung θ1 erreicht wird, das Umschalten hinausgezögert, bis die Drosselklappenöffnung θth einen Wert θ2 erreicht. Wenn das im Kompressionsmagermodus erzeugte Drehmoment einen Drehmomentwert erreicht, der dem Ziel-Mittel-Effektivdruck entspricht, der dem Schaltkriteriumwert XPe gleich ist, wird das Schalten in den stöchiometrischen Rückführung-Modus (S-FB-Modus) bewirkt (siehe 5). Die Drehmoment-Zündzeitpunkt-Kennlinie im stöchiometrischen Rückführung-Modus (S-FB-Modus) unmittelbar nach dem Umschalten ist mit einer Durchgezogene-Linie-Kurve III' in 3 angegeben.
  • Mit der obigen bevorzugten Steuervorrichtung, bei der die Taktung des Umschaltens hinausgezögert wird, indem die Steuermodi gemäß dem Ergebnis eines Vergleichs zwischen dem Ziellastwert, der auf der Grundlage des Zustandsparameterwerts korrigiert wurde, und dem Kriteriumwerts geschaltet werden, ist es möglich, einen Betriebsbereich auszudehnen, in dem der Motor im Kompressionshub-Einspritzung-Modus betrieben wird, der hervorragende Kraftsstoffausbeutecharakteristika aufweist, wodurch die Kraftstoffausbeute erheblich verbessert wird.
  • In der vorliegenden Erfindung korrigiert das Schaltkorrekturmittel vorzugsweise den Ziellastwert und den Kriteriumwert. Das Motorleistungs-Steuerungsparameter-Einstellmittel stellt auf der Grundlage des korrigierten Ziellastwerts einen Motorleistungs-Steuerungsparameterwert für die Kompressionshub-Einspritzung-Modus-Steuerung ein. Das Modusumschaltmittelführt das Umschalten gemäß dem Ergebnis eines Vergleichs zwischen dem korrigierten Ziellastwert und dem korrigierten Kriteriumwert durch.
  • In dieser bevorzugten Steuervorrichtung wird der Kriteriumwert auf der Grundlage des Zustandsparameterwerts korrigiert, und der Kompressionshub-Einspritzung-Modus-Steuerung-Bereich kann daher ausgedehnt werden, wodurch die Kraftsstoffausbeute weiter verbessert wird.
  • In der vorliegenden Erfindung korrigiert das Schaltkorrekturmittel vorzugsweise den Ziellastwert. Das Motorleistungs-Steuerungsparameter-Einstellmittel stellt auf der Grundlage des korrigierten Ziellastwerts einen Motorleistungs-Steuerungsparameterwert für die Kompressionshub-Einspritzung-Modus-Steuerung ein. Das Modusumschaltmittelführt das Umschalten gemäß dem Ergebnis eines Vergleichs zwischen dem nicht korrigierten Ziellastwert und dem Kriteriumwert durch.
  • In dieser bevorzugten Steuervorrichtung wird der Motorsteuerungsparameterwert gemäß dem Ziellastwert eingestellt, der auf der Grundlage des Zustandsparameterwerts korrigiert wurde, während die Beurteilung des Umschaltens auf der Grundlage des nicht korrigierten Ziellastwerts durchgeführt wird. In diesem Fall wird, wie oben mit Bezug auf 3 und 5 dargelegt, die Taktung des Umschaltens hinausgezögert, und der Kompressionshub-Einspritzung-Modus-Steuerung-Bereich wird somit wesentlich ausgedehnt, wodurch die Kraftsstoffausbeute verbessert werden kann.
  • Die Steuervorrichtung gemäß den bevorzugten Gesichtspunkten der vorliegenden Erfindung wird ausführlicher beschrieben.
  • Wie oben beschrieben, wird gemäß dem Ziellastwert, der auf der Grundlage des Zustandsparameterwerts korrigiert wurde, das Drehmoment, das während der Kompressionshub-Einspritzung-Modus-Steuerung erzeugt wurde, in Richtung auf das Drehmoment variabel gesteuert, das zur Zeit des Umschaltens erzeugt werden soll, und dies trägt zum Reduzieren des Stoßes zur Zeit des Umschaltens bei. Beim Motorbetrieb im Ansaughub-Einspritzung-Modus befindet sich aber ein Bereich (Klopfzone), in dem Klopfen auftritt, nicht in einem Niederlastbereich, und es ist somit wünschenswert, daß die Korrektur des Ziellastwerts auf der Grundlage des Zustandsparameterwerts zu dem Zeitpunkt eingeleitet wird, wenn der Eintritt in die Klopfzone auf der Grundlage des Ziellastwerts erfaßt wird. Der Grund hierfür besteht darin, daß, wenn die Korrektur des Ziellastwerts, welcher Wert das durch den Fahrer geforderte Drehmoment widerspiegelt, bei einem niedrigeren Lastwert eingeleitet wird als der Klopfzone, das vom Fahrer verlangte Drehmoment nicht erreicht werden kann.
  • Der Ziellastwert kann unter Berücksichtigung nur des Motorbetriebszustandes, der einen Steuervorgang des Fahrers des Fahrzeugs widerspiegelt, eingestellt werden; vorzugsweise wird er aber gemäß des Motorbetriebszustands und der Motordrehzahl eingestellt. Der Motorbetriebszustand kann jeder Art sein, insofern als sie mit der durch den Fahrer geforderten Motorleistung korreliert. Die Ventilöffnung des Drosselventils, zum Beispiel, kann als der Motorbetriebszustand verwendet werden. Bei einem Motor des sogenannten Fly-by-wire-Typs (bei dem Gaspedal und Drosselklappe über ein elektrisches Kabel miteinander verbunden sind) kann alternativ der Betrag, um den das Gaspedal getreten wird, als der Motorbetriebszustand verwendet werden.
  • Wenn der Motor auf Grund des Betriebs einer Klimaanlage oder Servolenkung belastet wird, kann eine solche Motorlast zum Ziellastwert addiert werden. Wenn der Motor in großen Höhen betrieben wird, kann außerdem der Ziellastwert auf der Grundlage der Luftdichte korrigiert werden.
  • Das Parameter-Erfassungsmittel kann entweder ein Typ sein, der zum Beispiel die Eigenschaften des Kraftstoffs unter Verwendung eines optischen Sensors direkt erfaßt, oder ein Typ, der das Auftreten von Klopfen des Innerverbrennungsmotors erfaßt, um dadurch indirekt die Eigenschaften des verwendeten Kraftstoffs auf der Grundlage einer langfristigen Klopfneigung zu erfassen.
  • Das Verfahren des Korrigierens des Zielhastwerts oder des Kriteriumwerts auf der Grundlage des Zustandsparameterwerts ist nicht besonders eingeschränkt; ein Korrekturwert kann, zum Beispiel, gemäß dem Zustandsparameterwert aus einem Kennfeld gelesen werden, und dieser Korrekturwert kann zum Ziellastwert oder zum Kriteriumwert addiert werden oder mit dem Ziellastwert oder dem Kriteriumwert multipliziert werden.
  • Als Motorleistungs-Steuerungsparameter kann das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis, der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt, der Zündzeitpunkt, die Zielmenge an zurückgeführtem Abgas oder die Öffnung eines Bypassventils (Zieldurchsatz von Bypassluft), das in einem Kanal angeordnet ist, der das Drosselventil umgeht, verwendet werden.
  • Der Motorleistungs-Steuerungsparameterwert kann ferner einer Korrektur auf der Grundlage der Motorwassertemperatur, einer Lernkorrektur, die Motorabnutzung betrifft, usw. unterzogen werden.
  • Beim Ansaughub-Einspritzung-Modus wird der Motorleistungs-Steuerungsparameterwert vorzugsweise unter Verwendung eines Parameters eingestellt, der fast eindeutig mit der durch den Fahrer geforderten Leistung korreliert ist und der direkt gemessen werden kann, wie zum Beispiel volumetrischer Wirkungsgrad Ev, Ladewirkungsgrad ηv, Ansaugluftdurchsatz A/N pro Ansaughub, Ladedruck Pb oder dergleichen. Die Beurteilung des Umschaltens zwischen dem Kompressionshub-Einspritzung-Modus und dem Ansaughub-Einspritzung-Modus wird vorzugsweise auf der Grundlage des Ziellastwerts durchgeführt, der gemäß des Motorbetriebszustands eingestellt wird, die einen Steuervorgang des Fahrers des Fahrzeugs widerspiegelt, aber die Beurteilungsgrundlage ist nicht besonders eingeschränkt.
    •
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen Zündzeitpunkt und erzeugtem Drehmoment in einzelnen Modi zeigt, wenn Steuermodi eines Benzinmotors mit Direkteinspritzung geschaltet werden;
  • 2 ist ein Betriebskennliniendiagramm, in dem die Beziehung zwischen Drehmoment und Drosselklappenöffnung gezeigt ist, um den Nachteil zu erklären, der auf Grund eines Unterschieds in einer Eigenschaft des verwendeten Kraftstoffs verursacht wird, wenn die Steuermodi geschaltet werden;
  • 3 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen Zündzeitpunkt und erzeugtem Drehmoment in einzelnen Modi zeigt, wenn Steuermodi gemäß der vorliegenden Erfindung geschaltet werden;
  • 4 ist ein Betriebskennliniendiagramm, das eine Drehmoment-Drosselklappenöffnung-Beziehung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 5 ist ein Betriebskennliniendiagramm, das eine Drehmoment-Drosselklappenöffnung-Beziehung gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 6 ist ein Diagramm, das die Anordnung einer Motorsteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt;
  • 7 ist ein Längsquerschnitt eines Benzinmotors mit Direkteinspritzung gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 8 ist ein Motorsteuerungskennfeld, das einen Kompressionshub-Einspritzung-Magerbetrieb-Bereich, einen Ansaughub-Einspritzung-Magerbetrieb-Bereich, einen stöchiometrischen Rückführung-Betrieb-Bereich usw. zeigt, die in Bezug auf zylinderinternen Mittel-Effektivdruck Pe und Drehzahl Ne des Motors abhängig sind;
  • 9 ist ein Diagramm, das die Art und Weise veranschaulicht, in der Kraftstoff im Kompressionshub-Einspritzung-Modus eines Fremdzündungsmotors mit innerer Verbrennung und Direkteinspritzung gemäß der vorliegenden Erfindung eingespritzt wird;
  • 10 ist ein Diagramm, das die Art und Weise veranschaulicht, in der Kraftstoff im Ansaughub-Einspritzung-Modus des Fremdzündungsmotors mit innerer Verbrennung und Direkteinspritzung gemäß der vorliegenden Erfindung eingespritzt wird;
  • 11 ist ein Flußdiagramm, das einen Teil einer Prozedur einer Routine zur Annahme einer Kurbelwinkelunterbrechung zum Berechnen von Motorsteuerungsparameterwerten, wie zum Beispiel Ziel-Mittel-Effektivdruck Pe, Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AF, Kraftstoffeinspritzungs-Beendigungszeit Tend, Zündzeitpunkt Tig und Ventilöffnung Legr eines AGR-Ventils 45, und zum Steuern des Motors gemäß den berechneten Motorsteuerungsparameterwerten zeigt;
  • 12 ist ein Flußdiagramm, das einen anderen Teil der Routine zur Annahme der Kurbelwinkelunterbrechung zeigt, die dem in 11 gezeigten Teil folgt;
  • 13 ist ein Flußdiagramm, das den restlichen Teil der Routine zur Annahme der Kurbelwinkelunterbrechung zeigt, die dem in 12 gezeigten Teil folgt;
  • 14 ist ein Diagramm, das die Anordnung eines Berechnungskennfelds für den Ziel-Mittel-Effektivdruck PeB zeigt, der auf der Grundlage der Ventilöffnung θth eines Drosselventils 28 und der Motordrehzahl Ne berechnet wird;
  • 15 ist ein Einspritzzeitpunkt-Zündzeitpunkt-Betriebskennfeld, das einen Bereich zeigt, in dem unter Verwendung des Ansaugluftdrucks als Parameter eine stabile Verbrennung durch Einspritzzeitpunkt und Zündzeitpunkt erreicht wird;
  • 16 ist ein 15 ähnliches Einspritzzeitpunkt-Zündzeitpunkt-Betriebskennfeld, das den Fall veranschaulicht, in dem der zylinderinterner Effektivdruck konstant gehalten wird;
  • 17 ist ein Diagramm, das eine Prozedur zur Gewinnung eines Regulär-Differenz-Werts dP0 auf der Grundlage von Drosselklappenöffnung, Ziellast Pe', Motordrehzahl Ne usw. veranschaulicht;
  • 18 ist ein Flußdiagramm, das einen Teil einer Motorsteuerungsroutine zeigt, die durch eine Steuervorrichtung gemäß einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird;
  • 19 ist ein Flußdiagramm, das einen Teil einer Motorsteuerungsroutine zeigt, die durch eine Steuervorrichtung ausgeführt wird.
  • Die Steuervorrichtung für einen Fremdzündungsmotor mit innerer Verbrennung gemäß der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf die Zeichnungen im Detail beschrieben. Der Hardware-Aufbau wird daher als erstes erläutert.
  • Bezugnehmend auf 6 und 7 bezeichnet Bezugszeichen 1 einen Vierzylinderbenzinreihenmotor mit Direkteinspritzung (im folgenden einfach Motor genannt) für ein Kraftfahrzeug. Der Motor 1 einschließlich Verbrennungsräume 5, eines Einlaßsystems, eines AGR-Systems usw., die mit dem Motor verbunden sind, ist speziell für einen Direkteinspritzungs-Mechanismus konstruiert.
  • An einem Zylinderkopf 2 des Motors 1 sind eine Zündkerze 3 und ein Solenoid-betätigtes Kraftstoff-Einspritzventil 4 für jeden der Zylinder montiert. Jedes Einspritzventil 4 spritzt Kraftstoff direkt in den entsprechenden Verbrennungsraum 5 ein. Ein halbsphärischer Hohlraum 8 (7) ist am oberen Ende eines Kolbens 7 ausgebildet, der in einen Zylinder 6 zur Hin- und Herbewegung aufgenommen ist. Spezifischer ausgedrückt: Der Hohlraum 8 ist an der oberen Stirnseite des Kolbens an einer Stelle ausgebildet, bei der ein Kraftstoffnebel aus dem Kraftstoff-Einspritzventil 4 den Hohlraum erreichen kann, wenn während der späteren Hälfte des Kompressionshubs Kraftstoffeinspritzung ausgeführt wird. Das theoretische Verdichtungsverhältnis des Motors 1 wird außerdem im Vergleich zu Motoren mit Saugrohr-Einspritzung auf ein hohes Niveau eingestellt (in dieser Ausführungsform etwa 12). Ein verwendeter Ventilbetätigungsmechanismus ist ein Vierventil-Typ mit zwei obenliegenden Nockenwellen (DOHC-Vierventil-Typ), und eine einlaßseitige Nockenwelle 11 und eine auslaßseitige Nockenwelle 12 werden im oberen Teil des Zylinderkopfs 2 drehbar gestützt, um ein Einlaßventil 9 bzw. ein Auslaßventil 10 zu betätigen.
  • Der Zylinderkopf 2 weist in ihm ausgebildete Einlaßkänale 13 auf, die sich im wesentlichen senkrecht erstrecken, so daß sie zwischen den zwei Nockenwellen 11 und 12 hindurchführen. Der die Einlaßkanäle 13 passierende Ansaugluftstrom kann innerhalb des Verbrennungsraums 5 eine rückwärts verlaufende Tumble-Strömung erzeugen, die später beschrieben wird. Auslaßkanäle 14 erstrecken sich wie im Fall eines herkömmlichen Motors im wesentlichen in der horizontalen Richtung, und ein AGR-Kanal 15 großen Durchmessers (in 7 nicht gezeigt) zweigt schräg nach unten ab. In 6 bezeichnet Bezugszeichen 16 einen Wassertemperatursensor zum Erfassen einer Kühlwassertemperatur Tw, 17 bezeichnet einen Kurbelwinkelsensor zum Ausgeben eines Kurbelwinkelsignals SGT bei vorbestimmten Kurbelstellungen (in dieser Ausführungsform 5° vor dem oberen Totpunkt (BTDC) und 75° vor dem oberen Totpunkt) des mit ihm verbundenen Zylinders, und 19 bezeichnet eine Zündspule zum Anlegen einer hohen Spannung an die Zündkerze 3. Die betreffende Nockenwelle, die sich mit der halben Geschwindigkeit einer Kurbelwelle dreht, ist mit einem Zylinderunterscheidungssensor (nicht gezeigt) zum Ausgeben eines Zylinderunterscheidungssignals SGC versehen. Das Zylinderunterscheidungssignal dient dazu, den Zylinder zu unterscheiden, mit Bezug auf welchen das Kurbelwinkelsignal SGT erzeugt wird.
  • Ein Klopfsensor 38 ist an einer vorbestimmten Stelle auf dem Gehäuse (Zylinderblock) des Motors 1 montiert und erfaßt ein Klopfen des Motors 1. Der Klopfsensor 38 kann auf nur einem der Zylinder des Motors 1 montiert sein, oder er kann auf jedem Zylinder montiert sein.
  • Wie in 6 gezeigt, sind die Einlaßkanäle 13 über einen Einlaßkrümmer 21, der einen Ausdehnungsbehälter 20 aufweist, mit einer Einlaßleitung 25 verbunden. Die Einlaßleitung 25 ist mit einem Luftfilter 22, einem Drosselklappengehäuse 23 und einem Schrittmotor-betätigten Leerlaufdrehzahlregelungsventil (im folgenden Leerlaufregelungsventil genannt) 24 versehen. Die Einlaßleitung 25 ist ferner mit einer Luftbypassleitung 26 großen Durchmessers versehen, die das Drosselklappengehäuse 23 umgeht, zum Einführen von Ansaugluft in den Einlaßkrümmer 21, und ein Linear-Solenoid-Luftbypassventil mit großen Abmessungen (im folgenden Luftbypassventil genannt – ABV) 27 ist in der Luftbypassleitung 26 angeordnet. Die Luftbypassleitung 26 weist einen Strömungsquerschnitt auf, der dem der Einlaßleitung 25 im wesentlichen gleich ist, so daß eine erforderliche Menge an Ansaugluft für einen niedrigen oder mittleren Drehzahlbereich des Motors 1 eingeführt werden kann, wenn das Luftbypassventil (ABV) 27 ganz offen ist. Ein Bypasskanal, in dem das Leerlaufregelungsventil 24 angeordnet ist, weist einen kleineren Strömungsquerschnitt auf als die Luftbypassleitung 26, und das Leerlaufregelungsventil 24 wird verwendet, wenn die Menge an Ansaugluft genau gesteuert werden muß.
  • Das Drosselklappengehäuse 23 ist mit einem Drosselventil 28 des Klappen-Typs zum Öffnen und Schließen des Strömungskanals, einem Drosselsensor 29 zum Erfassen einer Drosselventilöffnung θth als Motorbetriebszustand und einem Leerlaufschalter 30 zum Erfassen eines vollständig geschlossenen Zustand des Drosselventils 28 versehen. Im Luftfilter 22 sind ein Luftdruck-Sensor 31 und ein Ansauglufttemperatursensor 32 zur Gewinnung einer Ansaugluftdichte angeordnet, wobei die Sensoren 31 und 32 Signale ausgeben, die einem atmosphärischen Druck Pa bzw. einer Ansauglufttemperatur Ta entsprechen. Ein Luftmengenmesser 33 des Karmanwirbel-Typs ist in der Nähe des Einlaßes der Einlaßleitung 25 angeordnet und gibt ein Wirbelerzeugungssignal aus, das proportional zu einem volumetrischen Luftdurchsatz Qa ist.
  • Die Auslaßkanäle 14 sind über einen Auslaßkrümmer 41, an dem ein O2-Sensor 40 angebracht ist, mit einem Abgasrohr 43 verbunden, das mit einem Dreiwegkatalysator 42, einem Schalldämpfer (nicht gezeigt) usw. versehen ist. Ein dem Auslaßkanal entferntes Ende des AGR-Kanals 15 ist über eine AGR-Leitung 44 großen Durchmessers an einer Stelle stromabwärts des Drosselventils 28 und gleichzeitig stromaufwärts des Einlaßkrümmers 21 mit der Einlaßleitung 25 verbunden, und ein Schrittmotor-betätigtes AGR-Ventil 45 ist in der mit dem AGR-Kanal 15 verbundenen Leitung angeordnet.
  • Ein Kraftstofftank 50 ist am Heck einer Fahrzeugkarosserie, nicht gezeigt, des Fahrzeugs angeordnet. Im Kraftstofftank 50 gespeicherter Kraftstoff wird durch eine Motor-angetriebenen Niederdruck-Kraftstoffpumpe 51 angezogen und über eine Niederdruck-Versorgungsleitung 52 dem Motor 1 zugeführt. Der Kraftstoffdruck in der Niederdruck-Versorgungsleitung 52 wird mittels eines ersten Kraftstoffdruckreglers 54, der in den Verlauf einer Rücklaufleitung 53 eingefügt ist, auf einen relativ niedrigen Druck eingestellt (in dieser Ausführungsform 3,0 kgf/cm2; im folgenden niedriger Kraftstoffdruck genannt). Der dem Motor 1 zugeleitete Kraftstoff wird mittels einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe 55, die auf dem Zylinderkopf 2 montiert ist, jedem Kraftstoff-Einspritzventil 4 über eine Hochdruck-Versorgungsleitung 56 und eine Druckleitung 57 geliefert. Die in dieser Ausführungsform verwendete Hochdruck-Kraftstoffpumpe 55 ist des Taumelscheiben-Axialkolben-Typs, und sie wird über die auslaßseitige Nockenwelle 12 angetrieben und erzeugt selbst beim Leerlauf des Motors 1 einen Förderdruck von 50 kgf/cm2 oder höher. Der Kraftstoffdruck in der Druckleitung 57 wird mittels eines zweiten Kraftstoffdruckreglers 59, der in den Verlauf einer Rücklaufleitung 58 eingefügt ist, auf einen relativ hohen Druck eingestellt (in dieser Ausführungsform 50 kgf/cm2; im folgenden hoher Kraftstoffdruck genannt). In der Figur bezeichnet Bezugszeichen 60 ein Solenoid-betätigtes Kraftstoffdruck-Auswahlventil, das mit dem zweiten Kraftstoffdruckregler 59 verbunden ist. Wenn es eingeschaltet ist, läßt das Kraftstoffdruck-Auswahlventil 60 den Kraftstoff ab, um den Kraftstoffdruck in der Druckleitung 57 bis zu einem vorbestimmten Wert (z. B. 3,0 kgf/cm2) abzubauen. Bezugszeichen 61 bezeichnet eine Rücklaufleitung, über die ein Teil des Kraftstoffs zum Kraftstofftank 50 zurückgeführt wird, nachdem er dazu verwendet wird, die Hochdruckkraftstoffpumpe 55 zu schmieren oder zu kühlen.
  • Eine ECU (elektronische Steuereinheit) 70 ist im Innenraum des Fahrzeugs angeordnet und umfaßt Eingabe-/Ausgabegeräte (nicht gezeigt), Speichereinrichtungen (ROM, RAM, nichtflüchtiges RAM usw.), die Steuerprogramme, Steuerungskennfelder usw. speichern, eine zentrale Recheneinheit (CPU), Zeitgeber-Zähler usw. zum Durchführen der allgemeinen Steuerung des Motors 1.
  • Mit der Eingabeseite der ECU 70 verbunden sind Schalter zum Erfassen von Betriebszuständen einer Klimaanlage, eines Servolenkungssystems, eines Automatikgetriebes usw., die, wenn sie betrieben werden, den Motor 1 belasten, das heißt ein Klimaanlageschalter (A/C-SW) 34, ein Servolenkungschalter (P/S-SW) 35, ein Sperrschalter (INH-SW) 36 usw. Diese Schalter führen der ECU 70 Erfassungssignale zu. Zusätzlich zu den vorstehend erwähnten verschiedenen Sensoren und Schaltern sind zahlreiche Schalter und Sensoren, die nicht gezeigt werden, mit der Eingabeseite der ECU 70 verbunden, wobei deren Ausgabeseite mit verschiedenen Alarmleuchten, Einrichtungen usw. verbunden ist.
  • Auf der Grundlage von Signalen, die von den verschiedenen oben erwähnten Sensoren und Schaltern eingegeben werden, bestimmt die ECU 70 einen Kraftstoffeinspritzungsmodus, eine Kraftstoffeinspritzmenge, einen Kraftstoffeinspritzungs-Beendigungszeitpunkt, einen Zündzeitpunkt, eine Menge an einzuführendem AGR-Gas usw. und steuert die Kraftstoff-Einspritzventile 4, die Zündspulen 19, das AGR-Ventil 45 usw. ansteuernd.
  • Ein Grundablauf der Motorsteuerung wird nun umrissen. Falls der Fahrer den Zündschlüssel einschaltet; wenn der Motor kalt ist, schaltet die ECU 70 die Niederdruck-Kraftstoffpumpe 51 und das Kraftstoffdruck-Auswahlventil 60 ein, woraufhin Kraftstoff niedrigen Kraftstoffdrucks den Kraftstoff-Einspritzventilen 4 zugeführt wird. Der Grund hierfür besteht darin, daß, während des Stillstands oder des Anlassens des Motors 1, die Hochdruckkraftstoffpumpe 55 überhaupt nicht arbeitet oder nur unvollständig arbeitet und die Kraftstoffeinspritzmenge somit, auf der Grundlage des Förderdrucks der Niederdruck-Kraftstoffpumpe 51 und der Ventilöffnungszeit der Kraftstoff-Einspritzventile 4 bestimmt werden muß. Wenn der Fahrer den Zündschlüssel dann in die Start-Stellung dreht, wird der Motor 1 durch einen Anlasser, nicht gezeigt, angelassen, und die Kraftstoffeinspritzungs-Steuerung wird gleichzeitig durch die ECU 70 eingeleitet. Zu diesem Zeitpunkt wählt die ECU 70 einen Ansaughub-Einspritzung-Modus aus, wodurch Kraftstoff so eingespritzt wird, daß das Luft-Kraftstoff-Gemisch relativ fett sein kann. Dies wird getan, weil, wenn Kraftstoff in einem Kompressionshub-Einspritzung-Modus eingespritzt wird, eine Fehlzündung oder ein Ausstoß unverbrannten Kraftstoffs (HC) unvermeidlich ist, da die Verdampfungsgeschwindigkeit von Kraftstoff niedrig ist, wenn der Motor kalt ist. Beim Starten des Motors schließt die ECU 70 außerdem das Luftbypassventil (ABV) 27. In diesem Fall wird daher über einen Spalt um das Drosselventil 28 oder über den Bypasskanal, in dem das Leerlaufregelungsventil 24 angeordnet ist, Ansaugluft in die Verbrennungsräume 5 hineingeleitet. Das Leerlaufregelungsventil 24 und das Luftbypassventil (ABV) 27 werden durch die ECU 70 einheitlich gesteuert, und ihre jeweiligen Öffnungen werden gemäß der erforderlichen Menge an Ansaugluft (Bypassluft) bestimmt, die das Drosselventil 28 umgeht.
  • Wenn der Motor 1 nach dem Abschluß des Motor-Startens beginnt, im Leerlauf zu laufen, leitet die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 55 einen Nennförderbetrieb ein, und die ECU 70 schaltet das Kraftstoffdruck-Auswahlventil 60 aus, um die Kraftstoff-Einspritzventile 4 mit Kraftstoff hohen Kraftstoffdrucks zu versorgen. Zu dieser Zeit wird die Kraftstoffeinspritzmenge gemäß dem hohen Kraftstoffdruck und der Ventilöffnungszeit der Kraftstoff-Einspritzventile 4 bestimmt. Bis die Kühlwassertemperatur Tw einen vorbestimmten Wert erreicht, wählt die ECU 70 ununterbrochen den Ansaughub-Einspritzung-Modus aus und hält das Luftbypassventil (ABV) 27 geschlossen, wie zur Zeit des Motor-Startens. Die Leerlaufdrehzahlregelung, die von einer Zunahme/Abnahme der Belastung durch Zusatzgeräte, wie zum Beispiel die Klimaanlage, abhängig ist, wird durchgeführt, indem die Öffnung des Leerlaufregelungsventils 24 eingestellt wird (und auch indem das Luftbypassventil (ABV) 27 geöffnet wird, wenn dies erforderlich ist), wie bei Motoren mit Saugrohr-Einspritzung. Wenn der O2-Sensor 40 nach einer gewissen Anzahl von Zyklen eine Aktivierungstemperatur erreicht, leitet die ECU 70 eine Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Rückführungs-Regelung auf der Grundlage der Ausgangsspannung des O2-Sensors 40 ein, um schädliche Abgaskomponenten mittels des Dreiwegkatalysators 42 zu reinigen. Wenn der Motor kalt ist, wird somit eine Kraftstoffeinspritzungs-Steuerung durchgeführt, die der ähnlich ist, die auf Motoren mit Saugrohr-Einspritzung angewandt wird. Im Fall des Motors 1 mit Direkteinspritzung ist aber das Regelverhalten gut und die Regelgenauigkeit hoch, weil, zum Beispiel, Kraftstofftröpfchen nicht an der Wandoberfläche der Einlaßleitung 13 haften.
  • Wenn das Warmlaufen des Motors 1 abgeschlossen ist, identifiziert die ECU 70 gemäß einem Ziel-zylinderinterner-Effektivdruck (Ziellast) Pe, der an Hand der Drosselklappenöffnung θth usw. erhalten wird, und der Motordrehzahl (Drehzahl) Ne einen aktuellen Kraftstoffeinspritzungs-Steuerungsbereich an Hand eines in 8 gezeigten Kraftstoffeinspritzungs-Steuerungskennfelds und bestimmt den Kraftstoffeinspritzungsmodus und die Kraftstoffeinspritzmenge zum Ansteuern der Kraftstoff-Einspritzventile 4. Ferner wird die Ventilöffnungssteuerung für das Luftbypassventil (ABV) 27 und für das AGR-Ventil 45 durchgeführt.
  • Spezifisch ausgedrückt: Während eines Niedriglastbetriebs mit niedriger Geschwindigkeit, wie zum Beispiel des Leerlaufs, wird der Motor 1 in einem Kompressionshub-Einspritzung-Magerbereich betrieben, der in 8 mit Schraffur angegeben ist. In diesem Fall wählt die ECU 70 den Kompressionshub-Einspritzung-Modus aus und führt Kraftstoffeinspritzung so durch, daß ein mageres Luft-Kraftstoff-Gemisch erreicht wird (in dieser Ausführungsform mit einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis von ungefähr 20 bis 40). Die ECU 70 stellt außerdem die jeweiligen Ventilöffnungen des Luftbypassventils (ABV) 27 und des. AGR-Ventils 40 gemäß dem Motorbetriebszustand ein. Bis zu diesem Zeitpunkt hat die Verdampfungsgeschwindigkeit des Kraftstoffs erheblich zugenommen. Da aus den Einlaßkanälen 13 eingeführte Ansaugluft eine rückwärts verlaufende Tumble-Strömung 80 erzeugt, wie in 9 mit den Pfeilen angegeben, wird es einem Kraftstoffnebel 81 ermöglicht, im Hohlraum 8 des Kolbens 7 zu verbleiben. Folglich wird zur Zeit des Zündens ein Gemisch mit einem fast stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis um die Zündkerze 3 erzeugt, wodurch die Verbrennung des Gemisches ermöglicht wird, obwohl das Gemisch als Ganzes sehr mager ist (z. B. ist ein Gesamt-Luft-Kraftstoff-Verhältnis etwa 50). Dies senkt in hohem Maße die Emission von CO und HC, und es kann außerdem die Emission von NOx durch Rückführung des Abgases reduziert werden. Indem das Luftbypassventil (ABV) 27 und das AGR-Ventil 40 geöffnet werden, ist es möglich, den Pumpverlust zu reduzieren, und dies verbessert die Kraftsstoffausbeute erheblich. Die Leerlaufdrehzahlregelung, die von einer Zunahme/Abnahme der Motorlast abhängig ist, wird durchgeführt, indem die Kraftstoffeinspritzmenge erhöht/verringert wird. Demgemäß wird das Regelverhalten in hohem Maße verbessert.
  • Beim Kompressionshub-Einspritzung-Modus ist es erforderlich, daß ein Kraftstoffnebel aus dem Einspritzventil 4 die Nähe der Zündkerze 3 erreicht, während er von der vorstehend erwähnten rückwärts verlaufenden Tumble-Strömung geführt wird, und auch daß der Kraftstoff verdampft, um ein leicht entzündbares Gemisch zu erzeugen, bis die Zündung stattfindet. Wenn aber das mittlere Luft-Kraftstoff-Verhältnis 20 oder niedriger ist, wird ein überfettes Gemisch lokal in der Nähe der Zündkerze 3 erzeugt, wodurch eine sogenannte fette Fehlzündung verursacht wird, und wenn das mittlere Luft-Kraftstoff-Verhältnis 40 oder höher ist, dann wird die Magergrenze überschritten und Fehlzündung (sogenannte Magerfehlzündung) kann stattfinden. Unter Berücksichtigung dieser Tatsachen werden beim Kompressionshub-Einspritzung-Modus die Kraftstoffeinspritzungs-Anfangs- und -beendigungszeitpunkte und die Zündzeitpunkte genau gesteuert, wie später beschrieben, und das mittlere Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird so eingestellt, das es in einen Bereich von 20 bis 40 fällt. Wenn das eingestellte Luft-Kraftstoff-Verhältnis von diesem Bereich abweicht, wird der Kompressionshub-Einspritzung-Modus in den Ansaughub-Einspritzung-Modus geschaltet.
  • Während des Fahrens mit niedriger oder mittlerer Geschwindigkeit wird der Motor 1 in Abhängigkeit vom Belastungzustand und von der Drehzahl Ne des Motors im mageren Bereich oder im stöchiometrischen Rückführung-Bereich (stöchiometrisches-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Rückführungs-Re gelung-Bereich) in dem in 8 gezeigten Ansaughub-Einspritzung-Modus betrieben. In diesem Fall wählt die ECU 70 den Ansaughub-Einspritzung-Modus aus und führt Kraftstoffeinspritzung so durch, daß ein vorbestimmtes Luft-Kraftstoff-Verhältnis erreicht wird.
  • Spezifischer ausgedrückt: Im Magerbereich des Ansaughub-Einspritzung-Modus werden die Ventilöffnung des Luftbypassventils (ABV) 27 und die Kraftstoffeinspritzmenge so gesteuert, daß ein relativ mageres Gemisch (z. B. mit einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis von etwa 20 bis 23) erhalten werden kann. Im stöchiometrischen Rückführung-Bereich (S-FB-Bereich) werden das Luftbypassventil (ABV) 27 und das AGR-Ventil 45 einer Öffnung/Schließung-Steuerung unterworfen (die Öffnung/Schließung-Steuerung des AGR-Ventils 45 wird aber nur in einem spezifizierten Teil des stöchiometrischen Rückführung-Bereichs ausgeführt), und die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Rückführungs-Regelung wird gemäß der Ausgangsspannung des O2-Sensors durchgeführt. Die aus den Einlaßkanälen 13 eingeführte Ansaugluft erzeugt eine rückwärts verlaufende Tumble-Strömung 80, wie in 10 gezeigt, und es ist daher möglich, indem der Kraftstoffeinspritzungs-Anfangs- oder -beendigungszeitpunkt eingestellt wird, ein mageres Gemisch mit Hilfe der Wirkung von Turbulenz, die durch die rückwärts verlaufende Tumble-Strömung verursacht wird, selbst im Magerbereich (Ansaughubmagerbereich) des Ansaughub-Einspritzung-Modus zu zünden. Im stöchiometrischen Rückführung-Bereich kann wegen eines relativ hohen Verdichtungsverhältnisses eine hohe Leistung erhalten werden, und schädliche Abgaskomponenten werden durch den Dreiwegkatalysator 42 gereinigt.
  • Während einer starken Beschleunigung oder des Fahrens mit hoher Geschwindigkeit wird der Motor in dem in 8 gezeigten Rückführungslose-Steuerung-Bereich betrieben; die ECU 70 wählt daher den Ansaughub-Einspritzung-Modus aus, schließt das Luftbypassventil (ABV) 27 und führt Kraftstoffeinspritzung gemäß der Drosselklappenöffnung θth, der Motordrehzahl Ne usw. aus, so daß das Luft-Kraftstoff-Gemisch relativ fett sein kann. In diesem Fall wird wegen eines hohen Verdichtungsverhältnisses und wegen der Bildung der rückwärts verlaufenden Tumble-Strömung 80 der Ansaugluft, sowie wegen der Trägheitswirkung, die durch die fast senkrechte Stellung der Einlaßkanäle 13 in Bezug auf den Verbrennungsraum 5 erreicht wird, eine hohe Motorleistung erhalten.
  • Wenn das Fahrzeug mit einer mittleren oder hohen Geschwindigkeit ohne Gas fährt, wird der Motor in dem in 8 gezeigten Kraftstoffabschaltung-Bereich betrieben, und die ECU 70 stoppt die Kraftstoffeinspritzung somit völlig. Dies verbessert, die Kraftsstoffausbeute und reduziert gleichzeitig die Emission schädlicher Abgaskomponenten. Die Kraftstoffabschaltung wird sofort beendet, wenn die Motordrehzahl Ne unter eine Wiederaufbaugeschwindigkeit fällt oder wenn der Fahrer auf das Gaspedal tritt.
  • Folgendes erläutert die Steuerung des Schaltens zwischen dem Kompressionshub-Einspritzung-Modus und dem Ansaughub-Einspritzung-Modus und eine Prozedur zum Einstellen verschiedener Motorsteuerungsparameterwerte auf der Grundlage des Ziel-Mittel-Effektivdrucks (Ziellast) Pe, der von den Eigenschaften des Kraftstoffs abhängig ist, gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Motorsteuerungsparameterwerte schließen die Ventilöffnungszeit Tinj der Kraftstoff-Einspritzventile 4, den Kraftstoffeinpritzungs-Beendigungszeitpunkt Tend, den Zündzeitpunkt Tig, die Ventilöffnung Legr des AGR-Ventils 45 usw. ein.
  • Die Flußdiagramme von 11 bis 13 veranschaulichen eine Routine zum Einstellen der verschiedenen Motorsteuerungsparameterwerte, und diese Routine wird durch die ECU 70 ausgeführt, die eine Unterbrechung jedesmal annimmt, wenn das Kurbelwinkelsignal vom Kurbelwinkelsensor 17 ausgegeben wird.
  • Als erstes liest in Schritt S10 11 die ECU 70 verschiedene Motorzustandsgrößen, zum Beispiel die Ansaugluftmenge (volumetrischer Luftdurchsatz) Qa, die durch den Luftmengenmesser 33 erfaßt wird, die Drosselklappenöffnung θth, die durch den Drosselsensor 29 erfaßt wird, den atmosphärischen Druck Pa, der durch den Luftdruck-Sensor 31 erfaßt wird, die Ansauglufttemperatur Ta, die durch den Ansauglufttemperatursensor 32 erfaßt wird, die Motordrehzahl (Drehzahl) Ne, die auf der Grundlage der Zeitabstände erfaßt wird, in denen das Kurbelwinkelsignal durch den Kurbelwinkelsensor 17 erzeugt wird, den Betriebszustand der Klimaanlage, der durch den Klimaanlageschalter 33 erfaßt wird, das Ausgangssignal des Klopfsensors 38 usw.
  • Die ECU 70 berechnet dann einen Ziel-Mittel-Effektivdruck PeB (Schritt S12) auf der Grundlage der Drosselklappenöffnung θth und der Motordrehzahl Ne, die durch den Drosselsensor 29 bzw. den Kurbelwinkelsensor 17 erfaßt werden, indem sie ein Ziel-Mittel-Effektivdruck-Kennfeld verwendet, das vorher in ihrer Speichereinrichtung gespeichert wurde. Wie in 14 gezeigt, sind im Ziel-Mittel-Effektivdruck-Kennfeld – in Verbindung mit der Drosselventilöffnung θth und der Motordrehzahl Ne-Ziel-Mittel-Effektivdrücke PeBij abgebildet, die Leistungen entsprechen, die der Fahrer fordern kann. Indem sie zum Beispiel ein gut bekanntes Vierpunkt-Interpolationsverfahren auf das Kennfeld anwendet, berechnet die ECU 70 einen optimalen Ziel-Mittel-Effektivdruck PeB, der der erfaßten Drosselventilöffnung θth und der erfaßten Motordrehzahl Ne entspricht.
  • Wenn experimentelle Daten, auf der Grundlage derer das Kennfeld erstellt werden soll, gesammelt werden, können Brems-Mitteldrücke, die zum Beispiel durch Prüfstandsversuche leicht erhalten werden können, als Ziel-Mittel-Effektivdruck-Informationen verwendet werden. Wenn die Sammlung von Daten durch Prüfstandsversuche keine besonderen Umstände bereitet, können verschiedene Arten von Informationen als Ziel-Mittel-Effektivdruck-Informationen verwendet werden. Die Informationen können die indizierten Mitteldrücke, Nettoleistungen oder dergleichen sein.
  • In Schritt S14 wird der Ziel-Mittel-Effektivdruck PeB einer Zusatzgeräte-abhängigen Korrektur unterzogen, um einen korrigierten Ziel-Mittel-Effektivdruck Pe zu gewinnen, wie durch folgende Gleichung (M1) angegeben: Pe = PeB + ΔPe (M1)
  • In Verbindung mit der Zusatzgeräte-abhängigen Korrektur speichert die Speichereinrichtung der ECU 70 ein Motorleistungskorrekturkennfeld, das verschiedene Last-verursachende Einrichtungen (Zusatzgeräte) betrifft, die, wenn sie betrieben werden, den Motor 1 mechanisch oder elektrisch belasten, wie zum Beispiel die Klimaanlage, das Servolenkungssystem, das Getriebe usw. Wenn einer oder mehrere der Schalter 34 bis 36 zum Erfassen des Betriebs der jeweiligen Last-verursachenden Einrichtungen auf EIN gestellt sind, nimmt die ECU 70 bezug auf das Leistungskorrekturkennfeld, um einen Ziel-Mittel-Effektivdruck-Korrekturwert ΔPe zu erhalten, der den Betriebszuständen der Last-verursachenden Einrichtungen und der Motordrehzahl Ne entspricht, und verwendet den erhaltenen Korrekturwert ΔPe für die vorstehend erwähnte Zusatzgeräte-abhängige Korrektur. Der in dieser Art und Weise berechnete Ziel-Mittel-Effektivdruck Pe kann je nach Bedarf einer Filterung unterzogen werden, um Rauschkomponente zu entfernen und um den Steuerbetrieb zu stabilisieren.
  • In Schritt S16 wird ein volumetrischer Wirkungsgrad Ev berechnet. Der volumetrische Wirkungsgrad Ev kann leicht berechnet werden, indem eine Ansaugluftmenge pro Ansaughub, die auf der Grundlage des durch den Luftmengenmesser 33 erfaßten Ansaugluftdurchsatzes (volumetrischen Durchsatzes) Qa und der Motordrehzahl erhalten wird, durch das Volumen des Verbrennungsraums 5 dividiert werden. Dann wird in Schritt S18 eine Ansaugluftdichte γ, die ein Umgebungsparameterwert ist, berechnet. Auch die Ansaugluftdichte γ kann auf der Grundlage der Ansauglufttemperatur Ta und des atmosphärischen Drucks Pa gemäß dem Boyle-Charles'schen Gesetz (Zustandsgleichung eines idealen Gases) leicht berechnet werden. Anschließend wird in Schritt S20 auf der Grundlage des volumetrischen Wirkungsgrads Ev und der Ansaugluftdichte γ, die in Schritt S16 bzw. S18 erhalten wurden, gemäß der nachstehenden Gleichung (M2) Ladewirkungsgrad ηv berechnet. ηv = γ × Ev (M2)
  • Dann führt die ECU 70 in den Schritten S22 und S24 in 12 eine auf der Ansaugluftdichte basierende Korrektur des Ziel-Mittel-Effektivdrucks Pe durch. Der Grund, warum die auf der Ansaugluftdichte basierende Korrektur durchgeführt wird, wird unten erläutert.
  • Um eine stabile geschichtete Verbrennung innerhalb des Zylinders des Benzinmotors mit Direkteinspritzung im Kompressionshub-Einspritzung-Modus zu erreichen, sind der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt und der Zündzeitpunkt eingeschränkt. Mit anderen Worten, eine stabile Verbrennung kann nur innerhalb eines begrenzten Bereichs des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts und des Zündzeitpunkts (im folgenden Stabil-Verbrennungs-Bereich genannt) erreicht werden. Um eine stabile Verbrennung zu erreichen, müssen diese zwei Motorsteuerungsparameter daher auf geeignete Werte eingestellt werden, die in den Stabil-Verbrennungs-Bereich fallen.
  • Demgemäß wurde ein Versuchsbetrieb durchgeführt, um einen Stabil-Verbrennungs-Bereich bei einem normalen atmosphärischen Druck P0 zu gewinnen. Beim Versuchsbetrieb wurde das Luft-Kraftstoff-Verhältnis unter dem normalen atmosphärischen Druck bei 30 konstant gehalten, und der Motor wurde mit variiertem Einspritzzeitpunkt und Zündzeitpunkt betrieben. Bei verschiedenen Einspritzzeitpunkt-Zündzeitpunkt-Kombinationen wurde bestimmt, ob eine stabile Verbrennung erreicht werden konnte oder nicht, und ein Stabil-Verbrennungs-Bereich, der in 15 mit der durchgezogenen Linie angegeben ist, wurde erhalten.
  • Im Koordinatensystem von 15, in dem die horizontale Achse und die vertikale Achse Einspritzzeitpunkt bzw. Zündzeitpunkt darstellen, nimmt der Stabil-Verbrennungs-Bereich beim normalen atmosphärischen Druck P0 die Form einer Ellipse an, die sich entlang einer geraden Linie (nicht gezeigt) erstreckt, die mit einer Steigung von etwa 1 durch den Nullpunkt des Koordinatensystems führt. Dies bedeutet, daß der Zündzeitpunkt nach spät verstellt werden muß, wenn der Einspritzzeitpunkt nach spät verstellt wird. In 15 stellt der Punkt So optimale Werte für den Einspritzzeitpunkt und den Zündzeitpunkt unter den normalen atmosphärischen Druckbedingungen dar, wenn individuelle Unterschiede von Motoren berücksichtigt werden.
  • Es ist somit möglich, den optimalen Einspritzzeitpunkt und den optimalen Zündzeitpunkt zum Erreichen einer stabilen Verbrennung im Kompressionshubmagermodus experimentell zu gewinnen. Demgemäß können im Voraus mit Hilfe von Experimenten für jedes der Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisse der optimale Einspritzzeitpunkt und der optimale Zündzeitpunkt erhalten werden, und unter Verwendung der experimentellen Daten können Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisse, Ziel-Einspritzzeitpunkte, Ziel-Zündzeitpunkte, Ziel AGR-Mengen (Mengen an zurückgeführtem Abgas) usw. auf der Grundlage des Lastwerts Pe eingestellt werden.
  • Bei den Ansaugluftdrücken P1 und P2 (P0 > P1 > p2) aber, die niedriger sind als der normale atmosphärische Druck P0, sind ihre Stabil-Verbrennungs-Bereiche kleiner und als Ganzes mehr nach spät verstellt als der Stabil-Verbrennungs-Bereich beim normalen atmosphärischen Druck, wie in 15 mit der Strichlinie bzw. der strichdoppelpunktierten Linie angegeben. Diese zwei Stabil-Verbrennungs-Bereiche wurden auf der Grundlage der Ergebnisse von Versuchsbetrieben erhalten, die bei den Ansaugluftdrücken P1 und P2 in der gleichen Art und Weise durchgeführt wurden, wie im Fall des normalen atmosphärischen Drucks P0.
  • Wie in 15 gezeigt, obwohl die optimale Einspritztakung und der optimale Zündzeitpunkt (Punkt S0) beim normalen atmosphärischen Druck P0 im Stabil-Verbrennungs-Bereich beim Ansaugluftdruck P1 (in 15 mit der Strichlinie angegeben) enthalten sind, fallen sie nicht mit den optimalen Werten (Punkt S1) beim Ansaugluftdruck P1 zusammen. Die optimalen Werte (Punkt So) beim normalen atmosphärischen Druck P0 liegen außerdem außerhalb des Stabil-Verbrennungs-Bereichs beim Ansaugluftdruck P2 (in 15 mit dem strichdoppelpunktierten Linie angegeben) und fallen natürlich nicht mit den optimalen Werten (S2) beim Ansaugluftdruck P2 zusammen. Unter den Bedingungen des Ansaugluftdrucks P2 kann daher selbst bei Punkt So keine stabile Verbrennung erreicht werden. Der Stabil-Verbrennungs-Bereich wird somit mit einer Abnahne des Ansaugluftdrucks (Ansaugluftdichte) schmaler, vermutlich aus den unten dargelegten Gründen.
  • Die Strömungsgeschwindigkeit des Gases im Zylinder nimmt mit einer Reduktion der Ansaugluftdichte zu, und die Zeit, die der Kraftstoff braucht, um sich vom Einspritzventil bis in die Nähe der Zündkerze zu bewegen, wird mit zunehmender Gasströmungsgeschwindigkeit kürzer. Demgemäß, wenn der Einspritzzeitpunkt so eingestellt ist, daß aus dem Einspritzventil eingespritzter Kraftstoff die Nähe der Zündkerze dann erreicht, wenn der Kolben bis zu einer entsprechenden Position aufgestiegen ist, dann, falls die Zeit, die für das Erreichen der Nähe der Zündkerze durch den Kraftstoff zur Verfügung steht, unter der Annahme bestimmt wird, daß die Ansaugluftdichte hoch ist (normaler atmosphärischer Druck), erreicht Kraftstoff die Nähe der Zündkerze, bevor der Kolben bis zur entsprechenden Position aufgestiegen ist, wenn Kraftstoff bei niedriger Ansaugluftdichte bei dem eingestellten Einspritzzeitpunkt eingespritzt wird. In einem solchen Fall ist der Kraftstoff nicht um die Zündkerze konzentriert (d. h. Kraftstoff ist im Zylinder dispergiert) und eine ausreichende Schichtenbildung des Kraftstoffs kann nicht stattfinden, wodurch ein Versagen des Zündens verursacht werden kann. Wenn die Ansaugluftdichte niedrig ist, muß der Einspritzzeitpunkt daher entsprechend nach spät verstellt werden. Wenn der Einspritzzeitpunkt nach spät verstellt ist, muß außerdem die Zeit für das Atomisieren des Kraftstoffs berücksichtigt werden, um die Verbrennung zu stabilisieren, und der Zündzeitpunkt muß auch entsprechend nach spät verstellt werden. Folglich sind unter Niedrig-Ansaugluftdichte-Bedingungen die Bereiche des Einspritzzeitpunkts und des Zündzeitpunkts, in denen eine stabile Verbrennung erreicht werden kann, beide verengt, insbesondere auf der Seite der Verstellung nach früh.
  • Die Menge an Frischluft nimmt überdies mit sinkender Ansaugluftdichte ab. Die eingestellte Kraftstoffzuführmenge nimmt demgemäß mit sinkender Ansaugluftdichte ab, wenn die Kraftstoffzuführmenge gemäß dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt wird, das auf der Grundlage des Ziellastwerts Pe und der in den Motor eingeführten Frischluftmenge (Massendurchsatz) eingestellt wurde. Mit geringer werdender Kraftstoffzuführmenge verkürzt sich die Zeitspanne, für die Kraftstoff in der Nähe der Zündkerze konzentriert bleibt, und der Bereich des Einspritzzeitpunkts, in dem eine stabile Verbrennung erreicht werden kann, wird entsprechend enger. Wenn die Kraftstoffzuführmenge weniger wird, wird der Kraftstoffeinspritzungs-Anfangszeitpunkt verlagert (unter der Annahme, daß der Einspritzungs-Beendigungszeitpunkt festgesetzt ist), und die Zeit, zu der Kraftstoff die Nähe der Zündkerze erreicht, wird hinausgezögert, was möglicherweise eine entsprechende Verstellung des Zündzeitpunktes nach spät erforderlich macht.
  • Umgebungsparameterwerte, die mit der Ansaugluftdichte korreliert sind, wie zum Beispiel der atmosphärische Druck, die Ansauglufttemperatur und dergleichen, variieren in hohem Maße in Abhängigkeit davon, ob der Motor in großen Höhen oder bei einem normalen atmosphärischen Druck betrieben wird. Gemäß dieser Ausführungsform wird eine auf der Ansaugluftdichte basierende Korrektur, die sich auf dem unten beschriebenen Wissen gründet, so durchgeführt, daß eine stabile geschichtete Verbrennung selbst in Fällen, in denen sich die Umgebungsparameterwerte in hohem Maße von denen beim normalen atmosphärischen Druck unterscheiden, zuverlässig erreicht werden kann.
  • Der mit der durchgezogenen Linie in 15 angegebene Stabil-Verbrennungs-Bereich basiert auf den Ergebnissen von Experimenten, die durchgeführt wurden, indem der Motor unter den normalen atmosphärischen Bedingungen betrieben wurde, wie oben erwähnt. Im Experiment wies der zylinderinterne Effektivdruck einen fast konstanten Wert von Pe0 auf, und der an Hand des Experiments gefundene optimale Einspritzzeitpunkt und optimale Zündzeitpunkt sind mit dem Punkt So in der Figur angegeben. Die mit der Strichlinie und der strichdoppelpunktierten Linie in 15 angegebenen Stabil-Verbrennungs-Bereiche basieren auf den Ergebnissen von Experimenten, die unter den Bedingungen der Ansaugluftdrücke P1 bzw. P2 durchgeführt wurden, und die zylinderinternen Effektivdrücke (im folgenden äquivalente Effektivdrücke genannt), die äquivalenten Ansaugluftdurchsätzen entsprechen, die erhalten werden, indem die Ansaugluftdurchsätze unter diesen Ansaugluftdruckbedingungen in Äquivalente unter den normalen atmosphärischen Druckbedingungen umgewandelt werden, sind Pe1 bzw. Pe2. Mit anderen Worten, der Stabil-Verbrennungs-Bereich, der beim Ansaugluftdruck P1 oder P2 experimentell erhalten wird, wird so betrachtet, daß er den Stabil-Verbrennungs-Bereich beim äquivalenten Effektivdruck Pe1 oder Pe2 unter den normalen atmosphärischen Druckbedingungen darstellt. Der Stabil-Verbrennungs-Bereich bei einem äquivalenten Effektivdruck unter den normalen atmosphärischen Druckbedingungen kann nämlich vermutlich auf der Grundlage eines experimentell erhaltenen stabilen Verbrennungs-Bereichs erhalten werden.
  • Dies hat sich durch weitere Experimente als korrekt erwiesen, wie unten erläutert.
  • Das Experiment wurde durchgeführt, indem der Motor mit einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis von 30 unter dem normalen atmosphärischen Druck betrieben wurde, wobei die Ansaugluft reduziert war, so daß der zylinderinterne Effektivdruck dem Wert Pe1 fast gleich sein konnte, und bei verschiedenen Zündzeitpunkt-Einspritzzeitpunkt-Kombinationen wurde bestimmt, ob eine stabile Verbrennung erreicht werden konnte oder nicht, um einen stabilen Verbrennungs-Bereich unter diesen experimentellen Bedingungen zu gewinnen. Der so erhaltene stabile Verbrennungs-Bereich ist in 16 mit der durchgezogenen Linie angegeben. Der Motor wurde ferner mit einem Ansaugluftdruck, der auf einen Wert P3 (P0 > P3 > P1) eingestellt war, der kleiner war als der normale atmosphärische Druck P0 und größer als der vorstehend erwähnte Ansaugluftdruck P1, und mit reduzierter Ansaugluft betrieben, so daß der äquivalente Effektivdruck dem Wert Pe1 fast gleich sein konnte, und, indem die gleiche Vorgehensweise, wie oben beschrieben, befolgt wurde, wurde ein in 16 mit der strichdoppelpunktierten Linie angegebener stabiler Verbrennungs-Bereich erhalten. Ein in 16 mit der Strichlinie angegebener Stabil-Verbrennungs-Bereich ist in 15 mit der Strichlinie angegebenen identisch und stellt den Stabil-Verbrennungs-Bereich dar, der in dem Fall erhalten wurde, in dem der Ansaugluftdruck auf den Wert P1 eingestellt wurde, und der äquivalente Effektivdruck war dem Wert Pe1 fast gleich.
  • Allgemeiner ausgedrückt: Während verschiedene Bedingungen des konstanten zylinderinternen Effektivdrucks und des konstanten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses eingestellt werden, können – wenn der Ansaugluftdruck variiert wird oder die Ansaugluftmenge auf verschiedene Werte reduziert wird – Stabil-Verbrennungs-Bereiche unter diesen Bedingungen erhalten werden.
  • Wie aus 16 ersichtlich ist, wenn der zylinderinterne Effektivdruck, der dem äquivalenten Ansaugluftdurchsatz entspricht, der durch Umwandeln des Ansaugluftdurchsatzes in ein Äquivalent unter den normaler atmosphärischen Druckbedingungen erhalten wird, im wesentlichen gleich ist, fallen die Stabil-Verbrennungs-Bereiche selbst bei unterschiedlichen Ansaugluftdrücken (unterschiedlichen atmosphärischen Drücken) fast zusammen, wodurch erwiesen wird, daß ein optimaler Einspritzzeitpunkt und Zündzeitpunkt durch den Punkt S1 angegeben sein können.
  • An Hand des oben dargelegten Erkenntnisses kann gesagt werden, daß, wenn der zylinderinterne Effektivdruck konstant ist, der Einspritzzeitpunkt und der Zündzeitpunkt auf jeweilige, im wesentlichen identische Werte eingestellt werden können. Demgemäß wird in dieser Ausführungsform der Ziellastwert, auf der Grundlage dessen die Motorsteuerungsparameter eingestellt werden, auf der Grundlage eines Umgebungsparameterwerts korrigiert, der mit der Ansaugluftdichte korreliert wird, und die Motorsteuerungsparameter werden unter Verwendung des so korrigierten Ziellastwerts eingestellt, so daß eine stabile geschichtete Verbrennung erreicht werden kann.
  • Spezifisch ausgedrückt: In Schritt S22 in 12 berechnet die ECU 70 gemäß der folgenden Gleichung (M3) einen Korrekturfaktor (Reduktionsfaktor mit Bezug auf die normalen atmosphärischen Bedingungen) Kat für die auf dem atmosphärischen Druck basierende Korrektur des Ziel-Mittel-Effektivdrucks PeB: Kat = α × γ (M3)
  • wobei α eine Konstante ist. Die Konstante α wird auf einen Wert derart eingestellt, daß der Korrekturfaktor Kat den Wert 1 annimmt, wenn die Ansaugluftdichte γ einem unter den normalen atmosphärischen Bedingungen gegebenen Wert gleich ist. Folglich nimmt der Wert des Korrekturfaktors Kat ab, wenn die Ansaugluftdichte γ relativ zum Wert unter den normalen atmosphärischen Bedingungen geringer wird.
  • In Schritt S24 wird gemäß der nachstehenden Gleichung (M4) der Ziel-Mittel-Effektivdruck Pea der auf dem atmosphärischen Druck basierenden Korrektur unterzogen. Pea = Kat × PeB + ΔPe (M4)wobei Pea einen Ziel-Mittel-Effektivdruck nach der auf dem atmosphärischen Druck basierenden Korrektur darstellt. Das tiefgestellte "a" im Ziel-Mittel-Effektivdruck Pea gibt nämlich an, daß der Ziel-Mittel-Effektivdruck einer auf dem atmosphärischen Druck der Umgebung basierenden Korrektur unterzogen wurde. In der Gleichung (M4) bezeichnen Kat, PeB und ΔPe den in Schritt S22 erhaltenen Korrekturfaktor bzw. den in Schritt S12 erhaltenen Ziel-Mittel-Effektivdruck und bzw. den Zusatzgeräte-abhängigen Korrekturwert.
  • In dieser auf dem atmosphärischen Druck basierenden Korrektur wird der Ziel-Mittel-Effektivdruck PeB (der auf der Grundlage der Drosselventilöffnung θth und der Motordrehzahl Ne eingestellt wird und mit der Ansaugluftmenge in Verbindung steht) vor der auf den Zusatzgeräten basierenden Korrektur, der als erstes Glied auf der rechten Seite der Gleichung (M1) erscheint, die in Schritt S14 zur Gewinnung des der auf den Zusatzgeräten basierenden Korrektur unterzogenen Ziel-Effektivdrucks Pe verwendet wurde, für die auf dem atmosphärischen Druck basierende Korrektur ausgewählt, während der Zusatzgeräte-abhängige Korrekturwert ΔPe, der als zweites Glied auf der rechten Seite der Gleichung (M1) erscheint, nicht für die auf dem atmosphärischen Druck basierende Korrektur auswählt wird. Der Grund hierfür besteht darin, daß sich das Motordrehmoment, das benötigt wird, um die Zusatzgeräte, wie zum Beispiel die Klimaanlage, anzutreiben, sich nur gering ändert, ganz gleich, ob in niedriger oder in großer Höhe.
  • Dann korrigiert die ECU 70 in den Schritten S26 bis S32 den Ziel-Mittel-Effektivdruck auf der Grundlage der Eigenschaften des Kraftstoffs (auf der Oktanzahl basierende Korrektur). Diese Ausführungsform basiert auf der Annahme, daß Superbenzin (z. B. der Oktanzahl 98) and Normalbenzin (z. B. der Oktanzahl 90) als Bezugsbenzinkraftstoffe verwendet werden. Andere Benzinkraftstoffe als Superbenzin und Normalbenzin können natürlich verwendet werden, und in solchen Fällen wird die Korrektur des Ziel-Mittel-Effektivdrucks auf der Grundlage der Eigenschaften des Kraftstoffs unter Berücksichtigung der Eigenschaften des verwendeten Kraftstoffs durchgeführt. In dem Fall, in dem zum Beispiel ein Bezinkraftstoff verwendet wird, der intermediäre Eigenschaften zwischen Superbenzin und Normalbenzin zeigt, wird in der Korrektur des Ziel-Mittel-Effektivdrucks auf der Grundlage der Eigenschaften des Kraftstoffs ein Klopfen-erlernter Wert KL, der später beschrieben wird, auf einen Wert eingestellt, der die Eigenschaften des verwendeten Kraftstoffs wiederspiegelt.
  • Um den Ziel-Mittel-Effektivdruck auf der Grundlage der Eigenschaften des Kraftstoffs zu korrigieren, wird als erstes in Schritt S26 ein Drehmomentdifferenzwert dP0 erhalten. Der Drehmomentdifferenzwert dP0 stellt eine Differenz zwischen dem durch den Motor unter Verwendung von Superbenzin erzeugten Drehmoment und dem durch den Motor unter Verwendung von Normalbenzin erzeugten Drehmoment dar, wobei der Motor unter identischen Betriebsbedingungen betrieben wird. Der Drehmomentdifferenzwert dP0 kann in der unten beschriebenen Art und Weise erhalten werden.
  • In 17 geben vier Kennkurven einen Mittel-Effektivdruck, der unter Verwendung von Superbenzin erreicht wird (KL = 1), bzw. einen Mittel-Effektivdruck, der unter Verwendung von Normalbenzin erreicht wird (KL = 0), bzw. Mitteldrücke, die unter Verwendung zweier anderer Benzinkraftstoffsorten (0 < KL < 1) erreicht werden, die intermediäre Eigenschaften zwischen Superbenzin und Normalbenzin zeigen, als Funktion der Drosselklappenöffnung θth an.
  • Um den Drehmomentdifferenzwert dP0 zu gewinnen, wird als erstes ein Ziel-Mittel-Effektivdruck Pe' für Superbenzin auf der Grundlage der in 17 gezeigten Superbenzin-bezogenen Kennkurve und der Drosselventilöffnung θth erhalten, ein Ziel-Mittel-Effektivdruck Pe' für Normalbenzin wird auf der Grundlage der in 17 gezeigten Normalbenzin-bezogenen Kennkurve und der Drosselklappenöffnung θth erhalten, und eine Differenz dPe' zwischen den zwei Ziel-Mittel-Effektivdrücken wird erhalten. Dann wird auf der Grundlage der Effektivdruck-Differenz dPe' und der Motordrehzahl Ne der Drehmomentdifferenzwert dP0 erhalten.
  • In der Praxis werden Drehmomentdifferenzwerte dP0 in Kombination mit jeder der Drosselventilöffnung θth, der Motordrehzahl Ne usw. als Kennfeld in der Speichereinrichtung der ECU 70 gespeichert, und ein entsprechender Drehmomentdifferenzwert dP0 wird gemäß dem Drosselventilöffnungswert θth, der Motordrehzahl Ne usw., die wie oben beschrieben erfaßt werden, gelesen.
  • Wie aus 5 und 17 ersichtlich, kann, wenn Normalbenzin verwendet wird, Klopfen doch im Ansaughub-Einspritzung-Modus in einem Bereich auftreten, in dem der Ziel-Mittel-Effektivdruck Pe höher oder gleich Penck ist (der Bereich, in dem die Drosselklappenöffnung θth größer oder gleich θ0 ist). Wenn die Drosselklappenöffnung θth kleiner gleich θ0 ist, wird der Drehmomentdifferenzwert dP0 auf Null eingestellt, und keine wesentliche auf der Oktanzahl basierende Korrektur wird durchgeführt.
  • Anschließend berechnet die ECU 70 eine Klopfverzuggröße KK und den Klopfen-erlernten Wert KL, der als Zustandsparameterwert dient, auf der Grundlage des Ausgangssignals des Klopfsensors 38 (Schritt S28). Die Klopfverzuggröße KK stellt den Zustand des dann auftretenden Klopfens (Klopfintensität) dar. Der Klopfen-erlernte Wert KL wird auf der Grundlage der Klopfverzuggrößen KK berechnet, die während einer langen Betriebszeit nacheinander erhalten wurden, und stellt eine Neigung dar, während des Betriebs des Motors mit dem ihm zugeführten Kraftstoff, das heißt den Eigenschaften (Oktanzahl usw.) des verwendeten Kraftstoffs, Klopfen zu verursachen. Wenn der Klopfen-erlernte Wert KL bestimmt wird, ist es demgemäß dann möglich, auf der Grundlage des Werts KL die Eigenschaften des verwendeten Kraftstoffs zu erfassen. Verfahren zum Erfassen der Eigenschaften von Kraftstoff in dieser Art und Weise sind zum Beispiel in den nicht geprüften japanischen Patentveröffentlichungen Nr. 1-100349 und Nr. 60-104777 offenbart, und eine detaillierte Beschreibung dieser Verfahren ist daher weggelassen.
  • Nachdem der Klopfen-gerlernte Wert KL bestimmt worden ist, wird gemäß der nachstehenden Gleichung (N1) ein Oktanzahl-Korrekturwert dP berechnet (Schritt S30). dP = dP0 × (KL98 – KL)/(KL98 – KL90) (N1)wobei KL98 und KL90 Klopfen-erlernte Werte (feste Werte) sind, die angewandt werden, wenn Superbenzin bzw. Normalbenzin verwendet werden. In dieser Ausführungsform wird KL90 auf den Wert 1 eingestellt, und KL90 wird auf den Wert 0 eingestellt (dP = dP0 × (1 – KL)).
  • Im anschließenden Schritt S32 werden die Ziel-Mittel-Effektivdrücke Pea und Pe gemäß den folgenden Gleichungen (N2) und (N3) einer auf der Oktanzahl basierenden Korrektur unterzogen: Peao = Pea – dP (N2) Peo = Pe – dP (N3)
  • In den Gleichungen gibt das tiefgestellte "o" in den Ziel-Mittel-Effektivdrücken Peao und Peo an, daß der Effektivdruck der auf der Oktanzahl basierenden Korrektur unterzogen wurde. In Schritt S34 wird eine Beurteilungs-Schwelle XPe, die verwendet wird, um zu bestimmen, ob der Motor im Ansaughub-Einspritzung-Modus oder im Kompressionshub-Einspritzung-Modus gesteuert werden soll, gemäß der Motordrehzahl Ne eingestellt. In 8 zeigt die Grenze zwischen dem Kompressionshub-Einspritzung-Magerbereich, der mit Schraffur angegeben ist, und dem Ansaughub-Einspritzung-Bereich die Beziehung zwischen der Beurteilungs-Schwelle XPe und der Motordrehzahl Ne. Demgemäß kann auf der Grundlage dieser Beziehung die Beurteilungs-Schwelle XPe erhalten werden, die der Motordrehzahl Ne entspricht.
  • Dann wird in den Schritten S36 und S38 in 13 bestimmt, ob der Motor im Kompressionshub-Einspritzung-Modus gesteuert werden soll oder nicht. Spezifisch ausgedrückt: In Schritt S36 wird die eingestellte Beurteilungs-Schwelle XPe mit dem Ziel-Mittel-Effektivdruck Peo verglichen, der der auf der Oktanzahl basierenden Korrektur unterzogen wurde und der in Schritt S32 gemäß der Gleichung (N3) erhalten wurde, um zu bestimmen, ob der Ziel-Mittel-Effektivdruck Peo kleiner ist als die Beurteilungs-Schwelle XPe oder nicht. In Schritt S38 wird bestimmt, ob der Motor in einem Zustand betrieben wird oder nicht, in dem die Motorsteuerung im Kompressionshub-Einspritzung-Modus gesperrt werden sollte, wie zum Beispiel einem Zustand, in dem das Warmlaufen noch nicht abgeschlossen ist.
  • In Schritt S36 wird Peao, der der auf der Ansaugluftdichte basierenden Korrektur unterzogen wurde, nicht als mit der Beurteilungs-Schwelle XPe zu vergleichendes Ziel-Mittel-Effektivdruck-Datum verwendet, weil, wenn Peao verwendet wird, der Kompressionshub-Einspritzung-Magerbereich fälschlicherweise größer wird, was möglicherweise die Erzeugung von Rauch usw. verursacht.
  • Wenn der Ziel-Mittel-Effektivdruck Peo hoher oder gleich der Beurteilungs-Schwelle Xpe ist und das Ergebnis der Entscheidung in Schritt S36 somit negativ (Nein) ist oder wenn der Motor in einem Zustand betrieben wird, in dem die Motorsteuerung im Kompressionshub-Einspritzung-Modus gesperrt werden sollte, und das Ergebnis der Entscheidung in Schritt S38 somit affirmativ (Ja) ist, läuft der Ablauf bis Schritt 44 weiter, in dem verschiedene Motorsteuerungsparameterwerte für den Ansaughub-Einspritzung-Modus berechnet werden. Wenn dagegen das Ergebnis der Entscheidung in Schritt S36 affirmativ ist und das Ergebnis der Entscheidung in Schritt S38 gleichzeitig negativ ist, läuft der Ablauf bis Schritt S40 weiter, und verschiedene Motorsteuerungsparameterwerte werden für den Kompressionshub-Einspritzung-Modus berechnet.
  • In Schritt S44 werden zum Berechnen von verschiedenen Motorsteuerungsparameterwerten für den Ansaughub-Einspritzung-Modus der Kraftstoffeinspritzungs-Beendigungszeitpunkt Tend, der Zündzeitpunkt Tig, das Ziel-Luftkraftstoff-Verhältnis AF und die AGR-Menge (Öffnung Legr des AGR-Ventils 45) gemäß dem Ladewirkungsgrad ηv und der Motordrehzahl Ne eingestellt. Im Ansaughub-Einspritzung-Modus kann die Motorleistung, wie oben erwähnt, auf der Grundlage der Menge an Luft, die in den Zylinder strömt, im wesentlichen eindeutig bestimmt werden, und diese Ausführungsform verwendet daher den Ladewirkungsgrad ηv, der erhalten wird, indem der volumetrische Wirkungsgrad Ev der auf der Ansaugluftdichte basierenden Korrektur unterzogen wird. Um die Motorsteuerungsparameterwerte auf der Grundlage des Ladewirkungsgrads ηv und der Motordrehzahl Ne einzustellen, kann ein entsprechender Wert gemäß dem Ladewirkungsgrad ηv und der Motordrehzahl Ne aus einem Kennfeld gelesen werden, wie im Fall der Berechnung des Ziel-Mittel-Effektivdrucks PeB in Schritt S12.
  • In dieser Ausführungsform wird der Ladewirkungsgrad ηv, der auf der Grundlage der Ansaugluftdichte γ korrigiert wurde, an Stelle des volumetrischen Wirkungsgrads Ev verwendet, um die Motorsteuerungsparameterwerte zu berechnen, und dies ermöglicht es, daß selbst unter atmosphärischen Bedingungen mit einer niedrigen Ansaugluftdichte, wie zum Beispiel in großen Höhen, optimale Motorsteuerungsparameterwerte gemäß der Ansaugluftdichte eingestellt werden. Für den Zündzeitpunkt Tig als Motorleistungs-Steuerungsparameter, der mit dem Grad des Auftretens von Klopfen korreliert ist, wird ein optimaler, die dem Auftreten von Klopfen und den Eigenschaften des Kraftstoffs entspricht, auf der Grundlage der Klopfverzuggröße KK, der ein augenblicklicher Korrekturwert ist, und des Klopfen-erlernten Werts KL, der ein über einen langen Zeitraum erlernter Korrekturwert ist, eingestellt , und zwar zusätzlich zum vorstehend erwähnten Ladewirkungsgrads ηv und zur Motordrehzahl Ne. Die Funktion eines Motorleistungs-Steuerungsparameter-Einstellmittels wird nämlich durchgeführt.
  • Die Ventilöffnung des Luftbypassventils (ABV) 27 wird aber selbst im Ansaughub-Einspritzung-Modus gemäß dem Ziel-Mittel-Effektivdruck Peo und der Motordrehzahl Ne berechnet (Schritt S46). Wenn sich das Luftbypassventil (ABV) 27 in einem völlig offenen Zustand befindet, kann der Motor 1 mit einer Menge an Luft versorgt werden, die mit der vergleichbar ist, die durch das völlig offene Drosselventil 28 durch den Bypasskanal 26 eingeführt wird. In Fällen, in denen die Motorleistung geringer ist als erforderlich und das Drosselventil 28 durch den Fahrer geöffnet wird, wird somit, falls die Ventilöffnung des Luftbypassventils (ABV) 27 unter Verwendung des volumetrischen Wirkungsgrads Ev oder des Ladewirkungsgrads ηv gesteuert wird, das Luftbypassventil (ABV) 27 auch in die Ventilöffnungsrichtung angesteuert. Da selbst eine so geringe Korrektur der Ventilöffnungsrichtung eine Strömung von Ansaugluft verursachen kann, strömt eine übermäßige Menge an Luft in den Zylinder, was die Verbrennung möglicherweise verschlechtert. Falls sich die Verbrennung verschlechtert, wird die Leistung mangelhafter, und der Fahrer wird die Öffnung des Drosselventils 28 weiter erhöhen, mit dem Ergebnis, daß die Ventilöffnung des Luftbypassventils (ABV) 27 erhöht wird. Falls die Drosselklappenbetätigung und die Betätigung des Luftbypassventils (ABV) 27 in dieser Art und Weise zirkulär stattfindet, kann die Steuerung eine divergierende Instabilität erfahren. In dieser Ausführungsform wird daher die Ventilöffnung des Luftbypassventils (ABV) 27 wie oben beschrieben auf der Grundlage der Drosselklappenöffnung θth eingestellt, das heißt, daß der Ziel-Mittel-Effektivdrucks Peo, gemäß der durch den Fahrer angeforderten Leistung eingestellt wird, und gemäß der Motordrehzahl Ne eingestellt, wodurch die Steuerung stabilisiert werden kann.
  • In Schritt S40 zum Berechnen verschiedener Motorsteuerungsparameterwerte für den Kompressionshub-Einspritzung-Modus werden dagegen als erstes der Kraftstoffeinspritzungs-Beendigungszeitpunkt Tend und der Zündzeitpunkt Tig gemäß dem Ziel-Mittel-Effektivdruck Peao. der Motordrehzahl Ne und dem Klopfen-erlernten Wert KL eingestellt. In diesem Fall können der Kraftstoffeinspritzungs-Beendigungszeitpunkt Tend und der Zündzeitpunkt Tig jeweils aus einem dreidimensionalen Kennfeld gelesen werden, wie im Fall der Berechnung des Ziel-Mittel-Effektivdrucks PeB in Schritt S12. Der Ziel-Mittel-Effektivdruck Peao, auf der Grundlage dessen der Kraftstoffeinspritzungs-Beendigungszeitpunkt Tend und der Zündzeitpunkt Tig eingestellt werden, wurde in Schritt S24 schon der auf dem atmosphärischen Druck basierenden Korrektur unterzogen (sowie der auf der Oktanzahl basierenden Korrektur). Aus diesem Grund und auch aus dem oben mit Bezug auf 16 dargelegten Grund können der Kraftstoffeinspritzungs-Beendigungszeitpunkt Tend und der Zündzeitpunkt Tig jeweils aus dem Kennfeld erhalten werden, das für die normalen atmosphärischen Bedingungen erstellt wurde. Es ist daher nicht erforderlich, in Abhängigkeit von der Ansaugluftdichte den Kraftstoffeinspritzungs-Beendigungszeitpunkt Tend oder den Zündzeitpunkt Tig aus verschiedenen Kennfeldern zu lesen, wodurch die Steuerung vereinfacht wird und die Anzahl von Prüfstandversuchen, die zum Zusammenpassen durchgeführt werden, reduziert werden kann.
  • Anschließend werden in Schritt S42 das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AF, die AGR-Menge (Öffnung Legr des AGR-Ventils 45) und die Ventilöffnung des Luftbypassventils (ABV) 27 gemäß dem Ziel-Mittel-Effektivdruck Peo und der Motordrehzahl Ne eingestellt. Diese Motorsteuerungparameterwerte werden unter Verwendung des Ziel-Mittel-Effektivdrucks Peo eingestellt, der in den Schritten S14 und S32 berechnet wird und nicht der auf dem atmosphärischen Druck basierenden Korrektur unterzogen wurde. Wie oben erwähnt, kann im Kompressionshub-Einspritzung-Modus die Motorleistung nicht allein auf der Grundlage der Ansaugluftmenge bestimmt werden, und eine Motorleistung wird erhalten, die fast proportional zur Kraftstoffzuführmenge ist. Da der Kraftstoffeinspritzungs-Beendigungszeitpunkt Tend und der Zündzeitpunkt Tig auf optimale Werte eingestellt werden müssen, um eine stabile geschichtete Verbrennung sicherzustellen, muß der Ziel-Mittel-Effektivdruck außerdem der auf dem atmosphärischen Druck basierenden Korrektur unterzogen werden, aber das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AF, die AGR-Menge und die Ventilöffnung des Luftbypassventils (ABV) 27 sind Steuerungsparameter, die die Motorleistung direkt betreffen, und keine Parameter, die die geschichtete Verbrennung beeinflussen. Um eine Motorleistung zu erreichen, die genau die ist, die durch den Fahrer angefordert wird, muß dagegen die Information zum Motorbetriebszustand auf der Grundlage der Betätigung durch den Fahrer im Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis, in der AGR-Menge und in der Ventilöffnung des Luftbypassventils (ABV) genau widerspiegelt werden. Der Ziel-Mittel-Effektivdruck Peo, auf der Grundlage dessen diese Steuerungsparameterwerte eingestellt werden, muß demgemäß einer auf der Oktanzahl basierenden Korrektur unterzogen werden, aber nicht einer auf dem atmosphärischen Druck basierenden Korrektur, und wenn die auf dem atmosphärischen Druck basierende Korrektur durchgeführt wird, wird der Anforderung des Fahrers nicht entsprochen, und es können sich sogar Nachteile ergeben.
  • Um das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AF, die AGR-Menge und die Ventilöffnung des Luftbypassventils (ABV) 27 einzustellen, müssen Parameterwerte von diesen aus Kennfeldern gelesen werden, wie im Fall der Berechnung des Ziel-Mittel-Effektivdrucks PeB in Schritt S12.
  • Nachdem diese Steuerungsparameterwerte eingestellt worden sind, läuft der Ablauf bis Schritt S48 weiter, in dem die Ventilöffnungszeit Tinj für die Kraftstoff-Einspritzventile 4 gemäß der nachstehenden Gleichung (M5) berechnet wird. Tinj = K × (Qa × γ/AF) × (Kwt × Kaf ...) × Kg + TDEC (M5)wobei Kwt, Kaf, ... verschiedene Korrekturfaktoren sind, die von der Motorwassertemperatur Tw usw. abhängig sind und gemäß dem Motorbetriebszustand eingestellt werden, Kg ein Verstärkungskorrekturfaktor für die Einspritzventile 4 ist, TDEC ein Ineffektiv-Zeit-Korrekturwert ist, der gemäß dem Ziel-Mittel-Effektivdruck Peo und der Motordrehzahl Ne eingestellt wird, und K ein Umrechnungsfaktor zum Umrechnen von Kraftstoffmenge in Ventilöffnungszeit ist und eine Konstante ist.
  • Dann werden in Schritt S50 die Kraftstoff-Einspritzventile 4 jeweils mit einer Taktung angesteuert, die auf der Grundlage der so berechneten Ventilöffnungszeit Tinj und des Einspritzungs-Beendigungszeitpunkts Tend bestimmt wird, um eine erforderliche Menge an Kraftstoff in den entsprechenden Verbrennungsraum 5 einzuspritzen. Außerdem zündet die Zündkerze 3 das Luft-Kraftstoff-Gemisch mit einer Taktung, die auf dem Zündzeitpunkt Tig basiert, und das AGR-Ventil 45 und das Luftbypassventil (ABV) 27 werden bis zu ihren jeweiligen erforderlichen Öffnungen geöffnet.
  • In dieser Art und Weise können ein optimaler Kraftstoff-einspritzungs-Beendigungszeitpunkt Tend und ein optimaler Zündzeitpunkt Tig auf der Grundlage des Ziel-Mittel-Effektivdrucks Peao erhalten werden, der der auf dem atmosphärischen Druck und der auf der Oktanzahl basierenden Korrektur unterzogen wurde, und eine stabile geschichtete Verbrennung kann zuverlässig erreicht werden, indem die Kraftstoffeinspritzung auf der Grundlage des optimalen Kraftstoffeinspritzungs-Beendigungszeitpunkts Tend und die Zündung auf der Grundlage des optimalen Zündzeitpunkts Tig durchgeführt wird. Außerdem werden das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis usw. auf der Grundlage des Ziel-Mittel-Effektivdrucks Peo berechnet, der der auf der Oktanzahl basierenden Korrektur unterzogen wurde.
  • Jedesmal, wenn ein Kurbelwinkelsignal vom Kurbelwinkelsensor 17 ausgegeben wird, werden die Motorsteuerungsparameterwerte in der oben beschriebenen Art und Weise berechnet. Das Schalten vom Kompressionshub-Einspritzung-Modus in den Ansaughub-Einspritzung-Modus wird mit Bezug auf 5 in der unten beschriebenen Art und Weise durchgeführt.
  • Bevor die Drosselventilöffnung θth den Wert θ0 erreicht, werden der in Bezug auf den atmosphärischen Druck korrigierte Ziel-Mittel-Effektivdruck Pea und der nicht in Bezug auf den atmosphärischen Druck korrigierte Ziel-Mittel-Effektivdruck Pe einzeln keiner wesentlichen auf der Oktanzahl basierenden Korrektur unterzogen (Peao = Pea und Peo = Pe), und die mit Superbenzin und die mit Normalbenzin verbundene Betriebslinie sind daher miteinander identisch. Nachdem die Drosselklappen-öffnung θth den Wert θ0 überstiegen hat, wird in Schritt S32 eine wesentliche auf der Oktanzahl basierende Korrektur eingeleitet, und die Ziel-Mittel-Effektivdrücke Pea und Pe werden mittels des Oktanzahl-Korrekturwerts dP, der den Eigenschaften des Kraftstoffs entspricht, der auf der Oktanzahl basierenden Korrektur unterzogen. Gemäß dieser Ausführungsform wird der Oktanzahl-Korrekturwert dP auf den Wert 0 eingestellt, wenn Superbenzin verwendet wird, und auf den Wert dP0, wenn Normalbenzin verwendet wird. Demgemäß nehmen die Oktanzahl-korrigierten Ziel-Mittel-Effektivdrücke Peao und Peo die Werte Pea bzw. Peo an, wenn Superbenzin verwendet wird, und die Werte Pea – dPo bzw. Pe – dPo, wenn Normalbenzin verwendet wird.
  • Im Drosselklappenöffnungsbereich von θ0 oder höher, in dem eine wesentliche auf der Oktanzahl basierende Korrektur ausgeführt wird, ist daher das Drehmoment, das erzeugt wird, wenn Normalbenzin verwendet wird, kleiner als das, das erzeugt wird, wenn Superbenzin verwendet wird. Zum Beispiel, wenn die Drosselklappenöffnung θth während der Verwendung von Superbenzin den Wert θ1 erreicht, erreicht der Oktanzahl-korrigierte Ziel-Mittel-Effektivdruck Peo (= Pe) die Modusschaltungs-Beurteilungs-Schwelle XPe, und infolgedessen wird das Schalten vom Kompressionsmagermodus in den stöchiometrischen Rückführung-Modus (S-FB-Modus) ausgeführt. Wenn dagegen Normalbenzin verwendet wird, wird das Drehmoment, das bei Punkt P1 erzeugt wird, bei dem die Drosselklappenöffnung θth den Wert θ1 erreicht, um eine Drehmomentdifferenz ΔTa kleiner als das Drehmoment, das in dem Fall, in dem Superbenzin verwendet wird, mit der gleichen Drosselklappenöffnung erzeugt wird, und der Oktanzahl-korrigierte Ziel-Mittel-Effektivdruck Peo nimmt einen Wert Pep1 (Peo < XPe) an, der erheblich kleiner ist als die Schwelle XPe. Infolgedessen wird der Kompressionsmagermodus kontinuiuerlich ausgeführt, selbst nachdem die Drosselklappenöffnung θth den Wert θ1 überstiegen hat, und ein reduziertes Drehmoment wird erzeugt. Wenn die Drosselklappenöffnung θth den Wert θ2 (Punkt P2) erreicht, wird der Ziel-Effektivdruck Peo der Beurteilungs-Schwelle XPe gleich, und zu diesem Zeitpunkt wird das Schalten vom Kompressionsmagermodus in den stöchiometrischen Rückführung-Modus (S-FB-Modus) ausgeführt. Beim Punkt P2, bei dem die Drosselklappenöffnung θth dem Wert θ2 gleich ist, ist der Ladewirkungsgrad ηv höher als der bei Punkt P1. Bei Eintritt in den stöchiometrischen Rückführung-Modus (S-FB-Modus) nach dem Umschalten verlagert sich der Zündzeitpunkt-Drehmoment-Kennlinie demgemäß von der Kurve III auf die Kurve III', die in 3 gezeigt ist. Indem das Gemisch bei dem Zündzeitpunkt gezündet wird, der mit dem Punkt C2 auf der Kennkurve III' angegeben ist, ist es möglich, ein Drehmoment zu erzeugen, das dem Mittel-Effektivdruckwert XPe entspricht. Folglich tritt zur Zeit des Umschaltens keine plötzliche Drehmomentänderung auf, so daß ein Schaltstoß verhindert werden kann.
  • Eine Steuervorrichtung gemäß einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird nun beschrieben.
  • Die Weiterbildung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Schwelle XPe, die für die Modusschaltungs-Beurteilung verwendet wird, einer auf der Oktanzahl basierenden Korrektur unterzogen wird und daß andere Steuerprozeduren, wie zum Beispiel die Einstellungen der Motorsteuerungsparameterwerte, mit denen identisch sind, die in der ersten Ausführungsform verwendet werden.
  • Spezifischer ausgedrückt: In dieser Weiterbildung wird eine Motorsteuerungsroutine ausgeführt, die mit der, die in 11 bis 13 gezeigt ist, fast identisch ist. In dieser Steuerungsroutine läuft der Ablauf, nachdem die Ziel-Mittel-Effektivdruckwerte Pea und Pe der auf der Oktanzahl basierenden Korrektur in Schritt S32 in 12 unterzogen werden, bis Schritt S134 in 18 (der Schritt S34 in 12 entspricht) weiter, in dem die Schwelle für die Modusschaltungs-Beurteilung als Funktion der Motordrehzahl Ne und des Klopfen-erlernten Werts KL erhalten wird, wodurch eine Oktanzahl-korrigierte Beurteilungs-Schwelle XPeo erhalten wird. Dann werden Schritt S36 und die folgenden, in 13 gezeigten Schritte nacheinander ausgeführt.
  • Die Oktanzahl-korrigierte Beurteilungs-Schwelle XPeo kann nach verschiedenen Verfahren erhalten werden, und in dieser Ausführungsform wird die Beurteilungs-Schwelle XPe erhalten, indem derselben Prozedur gefolgt wird, die in der ersten Ausführungsform verwendet wird, und dann einer auf der Oktanzahl basierenden Korrektur unterzogen, um die Schwelle XPeo zu erhalten.
  • In diesem Fall kann ein Korrekturwert ΔXP, der dem Klopfen-erlernten Wert KL entspricht, zur Beurteilungs-Schwelle XPe, die auf der Grundlage der Motordrehzahl Ne eingestellt wurde, addiert (siehe 5) oder mit ihr multipliziert werden.
  • Alternativ kann die Oktanzahl-korrigierte Beurteilungs-Schwelle XPeo gemäß der Motordrehzahl Ne und dem Klopfen-erlernten Wert KL aus einem Kennfeld gelesen werden.
  • Wenn ein Kraftstoff mit einer niedrigeren Oktanzahl als Superbenzin verwendet wird, tritt eine Lastabweichung während des Motorbetriebs im Kompressionshub-Einspritzung-Modus eine Lastabweichung auf, und es ist somit wünschenswert, daß sich die Lastabweichung in der Beurteilungs-Schwelle XPe durch eine auf der Oktanzahl basierende Korrektur widerspiegelt. Da gemäß dieser Weiterbildung die Beurteilung des Umschaltens unter Verwendung der Oktanzahl-korrigierten Beurteilungs-Schwelle XPeo (= XPe + ΔXP) ausgeführt wird, ist es möglich, den Betriebsbereich auszudehnen, in dem der Motor im Kompressionshub-Einspritzung-Modus gesteuert wird, der hervorragende Kraftsstoffausbeutecharakteristika aufweist, und zwar im Vergleich zur ersten Ausführungsform, wodurch die Kraftstoffausbeute verbessert werden kann.
  • Eine weitere Steuervorrichtung wird nun beschrieben. Diese weitere Steuervorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Ziel-Effektivdruck Pe, der der auf der Oktanzahl basierenden Korrektur nicht unterzogen wird, an Stelle des Oktanzahl-korrigierten Ziel-Effektivdrucks Peo für die Beurteilung des Umschaltens verwendet wird, und daß andere Prozeduren, wie zum Beispiel die Einstellungen der Motorsteuerungsparameterwerte, mit denen, die in der ersten Ausführungsform verwendet werden, identisch sind.
  • Spezifischer ausgedrückt: In dieser weiteren Steuervorrichtung wird eine Motorsteuerungsroutine ausgeführt, die mit der, die in 11 bis 13 gezeigt ist, fast identisch ist. In dieser Steuerungsroutine läuft der Ablauf, nachdem in Schritt S34 in 12 die Schwelle XPe eingestellt wird, bis Schritt S136 in 19 (der Schritt S36 in 13 entspricht), in dem bestimmt wird, ob der Ziel-Effektivdruck Pe, der in Schritt S14 in 11 erhalten wird und der der auf der Oktanzahl basierenden Korrektur nicht unterzogen wird, kleiner ist als die Beurteilungs-Schwelle XPe oder nicht. Falls das Ergebnis der Entscheidung in Schritt S136 affirmativ ist, läuft der Ablauf bis Schritt. S38 in 13 weiter, und, falls in Schritt S38 bestimmt wird, daß die Motorsteuerung im Kompressionshub-Einspritzung-Modus nicht gesperrt ist, werden die Schritte S40, 542, S48 und S50 nacheinander ausgeführt, wodurch die Motorsteuerung im Kompressionshub-Einspritzung-Modus durchgeführt wird.
  • Falls dagegen das Ergebnis der Entscheidung in Schritt S136 negativ ist, werden die Schritte S44, S46, S48 und S50 in
  • 13 nacheinander ausgeführt, und die Motorsteuerung wird im Ansaughub-Einspritzung-Modus durchgeführt. Folglich wird das Schalten vom Kompressionsmagermodus in den stöchiometrischen Rückführung-Modus (S-FB-Modus) zu dem Zeitpunkt (Punkt A1 in
  • 4) bewirkt, zu dem der Ziel-Effektivdruck Pe die Beurteilungs-Schwelle XPe erreicht.
  • In der weiteren Steuervorrichtung werden der Kraftstoffeinspritzungs-Beendigungszeitpunkt Tend und der Zündzeitpunkt Tig gemäß dem Ziel-Mittel-Effektivdruck Peao, der auf der Grundlage des atmosphärischen Drucks und der Oktanzahl korrigiert wurde, der Motordrehzahl Ne und des Klopfen-erlernten Werts KL in Schritt S40 in 13, wie in der ersten Ausführungsform, eingestellt. In Schritt S42 werden das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AF, die AGR-Menge (Ventilöffnung Legr des AGR-Ventils 45) und die Ventilöffnung des Luftbypassventils (ABV) 27 gemäß dem Oktanzahl-korrigierten Ziel-Mittel-Effektivdruck Peo und der Motordrehzahl Ne eingestellt.
  • Demgemäß wird auch in der weiteren Steuervorrichtung, bevor die Drosselventilöffnung θth den Wert θ0 erreicht, keine wesentliche auf der Oktanzahl basierende Korrektur durchgeführt, und die Oktanzahl-korrigierten Ziel-Effektivdrücke Pea und Pe sind somit den Ziel-Effektivdrücken Peao bzw. Peo gleich, die der auf der Oktanzahl basierenden Korrektur noch nicht unterzogen wurden, wie aus 4 ersichtlich.
  • Folglich ist die Motorbetriebslinie, die mit Normalbenzin verbunden ist, mit der identisch, die mit Superbenzin verbunden ist. Wenn die Drosselklappenöffnung θth den Wert θ0 übersteigt, wird eine wesentliche auf der Oktanzahl basierende Korrektur eingeleitet, wodurch die Motorsteuerung gemäß den Ziel-Mittel-Effektivdrücken Peao und Peo durchgeführt wird, die mittels des Korrekturwerts dP korrigiert wurden, der den Eingeschaften des Kraftstoffs entspricht. Das in diesem Fall erzeugte Drehmoment ist um einen Betrag, der der auf der Oktanzahl basierenden Korrektur entspricht, kleiner als das, das unter einer ähnlichen Bedingung erzeugt wird, wenn Superbenzin verwendet wird. Wenn die Drosselklappenöffnung θth den Wert θ1 (Punkt A1 in 4) erreicht, wird ein Drehmoment (das dem Effektivdruck Pec1 entspricht) erzeugt, das um die Drehmomentdifferenz ΔTa (1) kleiner ist als das, das der Beurteilungs-Schwelle XPe entspricht. Da der Ziel-Effektivdruck Pe, der der auf der Oktanzahl basierenden Korrektur nicht unterzogen wird, bei der Ausführung der Beurteilung des Umschaltens verwendet wird, ist zu diesem Zeitpunkt der Ziel-Effektivdruck Pe der Beurteilungs-Schwelle XPe gleich, und das Schalten vom Kompressionsmagermodus in den stöchiometrischen Rückführung-Modus (S-FB-Modus) wird bewirkt. Im Kompressionsmagermodus, der unmittelbar vor dem Umschalten angewandt wird, wird der Motor entlang der Kennkurve I' in 3 betrieben, mit der das erzeugte Drehmoment kleiner ist als das, das mit der Kennkurve I erzeugt wird. Beim Punkt A1 auf der Kennkurve I' wird ein Drehmoment, das dem Mittel-Effektivdruckwert Pec1 entspricht, der mit dem Punkt A1 dargestellt ist, erzeugt, indem das Gemisch bei dem Zündzeitpunkt gezündet wird, der mit dem Punkt A1 dargestellt ist. Unmittelbar nach dem Umschalten in den stöchiometrischen Rückführung-Modus (S-FB-Modus) wird dagegen ein Drehmoment erzeugt, das dem Mittel-Effektivdruckwert Pec1 entspricht, indem das Gemisch bei Punkt Cl auf der in 3 gezeigten Kennkurve III gezündet wird, und es findet daher keine plötzliche Drehmomentänderung statt, wodurch ein Schaltstoß verhindert wird.

Claims (2)

  1. Steuervorrichtung (70) für einen Fremdzündungsmotor mit innerer Verbrennung und Direkteinspritzung, der ein Kraftstoff-Einspritzventil (4) zum Einspritzen von Kraftstoff direkt in einen Verbrennungsraum (5) des Fremdzündungsmotors aufweist, wobei die Steuervorrichtung (70) dazu vorgesehen ist, einen Steuermodus des Motors gemäß einem Motorbetriebszustand zwischen einer Kompressionshub-Einspritz-Modus-Steuerung, bei der Kraftstoff hauptsächlich während eines Kompressionshubs eingespritzt wird, um eine Schichtverbrennung zu erreichen, und einer Ansaughub-Einspritz-Modus-Steuerung, bei der Kraftstoff hauptsächlich während eines Ansaughubs eingespritzt wird, um eine Verbrennung mit gleichmäßigem Gemisch zu erreichen, zu schalten, wobei die Steuervorrichtung (70) folgendes umfasst: ein Mittel (S12) zur Einstellung eines Ziellastwerts (Pe, Peo) gemäß eines Motorbetriebszustands (Qa, θth, Ne) des Fahrzeugs, wobei der Motorbetriebszustand (Qa, θth, Nc) mindestens einen Steuervorgang des Fahrers des Fahrzeugs widerspiegelt; ein Mittel (S34, S36, S38) zum Umschalten zwischen der Kompressionshub-Einspritz-Modus-Steuerung und der Ansaughub-Einspritz-Modus-Steuerung auf der Grundlage mindestens des Ziellastwerts (Pe, Peo); ein Mittel (S28, S30) zum Erfassen eines Zustandsparameterwerts (KK, KL, dP), der mit einer Eigenschaft eines dem Motor zugeführten Kraftstoffs in Verbindung steht oder vom Klopfverhalten des Motors abhängt; ein Mittel (S40 bis S50) zum Einstellen eines Parameterwerts (Tinj, Tend, Tig, Legr) für eine Motorleistungs-Steuerung auf der Grundlage des Ziellastwerts (Pe, Peo); und ein Mittel (S40 bis S50) zur Korrektur des Ziellastwertes (Pe, Peo) der bei der Steuerung im Kompressionshub-Einspritz-Modus verwendet wird, so dass das Drehmoment bei einem Umschalten vom Kompressionshub-Einspritz-Modus in den Ansaughub-Einspritz-Modus im Wesentlichen gleich bleibt.
  2. Steuervorrichtung für einen Fremdzündungsmotor nach Anspruch 1, bei der das Mittel (S34, S36, S38) zum Umschalten zwischen der Kompressionshub-Einspritz-Modus-Steuerung und der Ansaughub-Einspritz-Modus-Steuerung den Ziellastwert (Pe, Peo) mit einem vorbestimmten Kriteriumwert (XPe) vergleicht und das Umschalten gemäß einem Vergleichsergebnis durchführt.
DE19780908T 1996-08-28 1997-08-27 Steuervorrichtung für einen Fremdzündungsmotor mit innerer Verbrennung und Direkteinspritzung Expired - Fee Related DE19780908B4 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP22656896A JP3233039B2 (ja) 1996-08-28 1996-08-28 筒内噴射型火花点火式内燃エンジンの制御装置
JP8/226568 1996-08-28
PCT/JP1997/002982 WO1998009062A1 (fr) 1996-08-28 1997-08-27 Unite de commande pour moteur thermique a allumage par injection dans le cylindre

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE19780908T1 DE19780908T1 (de) 1999-03-11
DE19780908B4 true DE19780908B4 (de) 2006-07-06

Family

ID=16847209

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19780908T Expired - Fee Related DE19780908B4 (de) 1996-08-28 1997-08-27 Steuervorrichtung für einen Fremdzündungsmotor mit innerer Verbrennung und Direkteinspritzung

Country Status (6)

Country Link
US (1) US5988137A (de)
JP (1) JP3233039B2 (de)
KR (1) KR100284523B1 (de)
DE (1) DE19780908B4 (de)
SE (1) SE520920C2 (de)
WO (1) WO1998009062A1 (de)

Families Citing this family (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19813380A1 (de) * 1998-03-26 1999-10-07 Bosch Gmbh Robert Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
JP3587097B2 (ja) * 1999-08-26 2004-11-10 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の燃焼制御装置
DE19956553B4 (de) * 1999-11-24 2010-11-25 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Abschätzen des Druckes in einem Radbremszylinder und Steuereinheit zur Durchführung des Verfahrens
JP3920526B2 (ja) * 2000-03-08 2007-05-30 トヨタ自動車株式会社 火花点火式成層燃焼内燃機関
DE10017545A1 (de) * 2000-04-08 2001-10-11 Bosch Gmbh Robert Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
DE10043693A1 (de) * 2000-09-04 2002-03-14 Bosch Gmbh Robert Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine und entsprechende Vorrichtung
JP2002160518A (ja) * 2000-11-28 2002-06-04 Zexel Valeo Climate Control Corp 車両用空調装置
FR2823030B1 (fr) * 2001-01-31 2003-06-20 Valeo Equip Electr Moteur Procede de commande d'une machine electrique tournante polyphasee et reversible pour vehicule automobile a moteur thermique
US6871454B2 (en) * 2001-07-12 2005-03-29 Jerry F. Coday, Sr. Post shoring and decking system
JP4023115B2 (ja) * 2001-07-17 2007-12-19 日産自動車株式会社 直噴火花点火式エンジンの制御装置
JP3544197B2 (ja) * 2001-11-27 2004-07-21 三菱電機株式会社 内燃機関の電子制御装置
US7013871B2 (en) * 2002-11-01 2006-03-21 Visteon Global Technologies, Inc. Closed loop MBT timing control using ionization feedback
FR2854746B1 (fr) * 2003-05-07 2005-08-05 Valeo Equip Electr Moteur Procede de commande d'une machine electrique tournante polyphasee et reversible pour vehicule automobile a moteur thermique
JP2005155339A (ja) * 2003-11-20 2005-06-16 Toyota Motor Corp 内燃機関の制御装置
US20080060627A1 (en) 2004-11-18 2008-03-13 Massachusetts Institute Of Technology Optimized fuel management system for direct injection ethanol enhancement of gasoline engines
JP4342481B2 (ja) * 2005-06-28 2009-10-14 トヨタ自動車株式会社 筒内噴射式火花点火内燃機関
JP4557165B2 (ja) * 2005-07-29 2010-10-06 株式会社デンソー 同期発電機の発電トルクの計算方法
EP2044307B1 (de) 2006-07-20 2012-01-25 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Steuervorrichtung und steuerverfahren für verbrennungsmotor mit direkteinspritzung
JP4321561B2 (ja) * 2006-07-20 2009-08-26 トヨタ自動車株式会社 筒内噴射式火花点火内燃機関の制御装置
JP4353216B2 (ja) * 2006-08-04 2009-10-28 トヨタ自動車株式会社 筒内噴射式火花点火内燃機関
JP4599378B2 (ja) * 2007-08-30 2010-12-15 三菱重工業株式会社 ガスエンジンの統合制御方法及び装置
JP4476317B2 (ja) * 2007-08-30 2010-06-09 三菱重工業株式会社 ガスエンジンの統合制御方法及び装置
JP5035895B2 (ja) * 2007-09-27 2012-09-26 本田技研工業株式会社 発電制御装置
JP4819852B2 (ja) * 2008-08-01 2011-11-24 本田技研工業株式会社 内燃機関の制御装置
KR20120073344A (ko) * 2008-10-15 2012-07-04 도요타 지도샤（주） 내연 기관의 제어 장치
JP5113126B2 (ja) * 2009-06-30 2013-01-09 日立オートモティブシステムズ株式会社 内燃機関の制御装置
WO2011099173A1 (ja) * 2010-02-09 2011-08-18 三菱重工業株式会社 ターボチャージャ付きエンジンの制御装置
JP6024507B2 (ja) * 2013-02-20 2016-11-16 トヨタ自動車株式会社 ハイブリッド自動車
JP6089887B2 (ja) * 2013-03-29 2017-03-08 株式会社デンソー ハイブリッド車の制御装置
JP6269518B2 (ja) * 2014-01-22 2018-01-31 トヨタ自動車株式会社 エンジン制御装置
WO2015196315A1 (zh) * 2014-06-27 2015-12-30 杨增利 内燃机可变压缩比和可变空燃比的方法
US9702298B2 (en) * 2014-12-09 2017-07-11 Ford Global Technologies, Llc Diagnostic method for a compressor recirculation valve
US9556810B2 (en) * 2014-12-31 2017-01-31 General Electric Company System and method for regulating exhaust gas recirculation in an engine
US10400702B2 (en) * 2017-03-22 2019-09-03 Ford Global Technologies, Llc Engine fueling during exit from a deceleration fuel shut-off condition
JP2020016184A (ja) * 2018-07-25 2020-01-30 三菱自動車工業株式会社 エンジンの制御装置
JP7124518B2 (ja) * 2018-07-26 2022-08-24 マツダ株式会社 圧縮着火式エンジンの制御装置
JP7256616B2 (ja) * 2018-08-21 2023-04-12 株式会社Subaru エンジン

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5910862A (ja) * 1982-07-09 1984-01-20 Toshiba Corp 絶縁劣化監視装置
JPS61157760A (ja) * 1984-12-28 1986-07-17 Fuji Heavy Ind Ltd 内燃機関の点火時期制御方式
DE4110618A1 (de) * 1990-03-30 1991-10-10 Fuji Heavy Ind Ltd Kraftstoffeinspritz-steuersystem fuer eine brennkraftmaschine
DE4112574A1 (de) * 1990-04-17 1991-10-24 Hitachi Ltd System und verfahren zum zufuehren von kraftstoff an einen verbrennungsmotor
JPH03286123A (ja) * 1990-03-31 1991-12-17 Fuji Heavy Ind Ltd ２サイクルエンジンの制御装置
JPH08170556A (ja) * 1994-12-15 1996-07-02 Mazda Motor Corp 気体燃料エンジン

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6036719A (ja) * 1983-08-09 1985-02-25 Mazda Motor Corp 層状給気エンジン
JPH0799105B2 (ja) * 1986-11-28 1995-10-25 マツダ株式会社 エンジンの成層燃焼制御装置
JPH0799114B2 (ja) * 1986-12-20 1995-10-25 マツダ株式会社 エンジンの制御装置
JPH03281965A (ja) * 1990-03-30 1991-12-12 Fuji Heavy Ind Ltd ２サイクルエンジンの制御装置
JP2751637B2 (ja) * 1990-12-27 1998-05-18 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
JPH04237854A (ja) * 1991-01-21 1992-08-26 Toyota Motor Corp 筒内噴射式内燃機関
JPH0512537A (ja) * 1991-06-28 1993-01-22 Toshiba Corp 自動取引システム
JP2765305B2 (ja) * 1991-10-25 1998-06-11 トヨタ自動車株式会社 内燃機関
JP2917617B2 (ja) * 1991-10-28 1999-07-12 トヨタ自動車株式会社 内燃機関
JP2551350B2 (ja) * 1993-09-28 1996-11-06 日本電気株式会社 磁気抵抗効果薄膜およびその製造方法
JP3039224B2 (ja) * 1993-09-29 2000-05-08 松下電器産業株式会社 バリスタの製造方法
JP3361381B2 (ja) * 1994-04-20 2003-01-07 富士重工業株式会社 燃料噴射式エンジンのスワール制御装置
JPH08189405A (ja) * 1995-01-12 1996-07-23 Toyota Motor Corp 筒内噴射式火花点火機関
JP3544257B2 (ja) * 1995-11-07 2004-07-21 ヤマハ発動機株式会社 高圧縮比筒内噴射内燃機関
JP3709595B2 (ja) * 1995-12-26 2005-10-26 日産自動車株式会社 筒内直接噴射式火花点火エンジンの制御装置
JPH09268942A (ja) * 1996-04-03 1997-10-14 Mitsubishi Electric Corp 筒内噴射式内燃機関の制御装置
JP3265997B2 (ja) * 1996-08-20 2002-03-18 三菱自動車工業株式会社 内燃機関の制御装置
JP3478318B2 (ja) * 1996-08-27 2003-12-15 三菱自動車工業株式会社 筒内噴射型火花点火式内燃エンジンの制御装置
JP3211677B2 (ja) * 1996-08-28 2001-09-25 三菱自動車工業株式会社 筒内噴射式内燃機関の点火時期制御装置
JPH10299537A (ja) * 1997-04-28 1998-11-10 Mazda Motor Corp 筒内噴射型火花点火式エンジン

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5910862A (ja) * 1982-07-09 1984-01-20 Toshiba Corp 絶縁劣化監視装置
JPS61157760A (ja) * 1984-12-28 1986-07-17 Fuji Heavy Ind Ltd 内燃機関の点火時期制御方式
DE4110618A1 (de) * 1990-03-30 1991-10-10 Fuji Heavy Ind Ltd Kraftstoffeinspritz-steuersystem fuer eine brennkraftmaschine
JPH03286123A (ja) * 1990-03-31 1991-12-17 Fuji Heavy Ind Ltd ２サイクルエンジンの制御装置
DE4112574A1 (de) * 1990-04-17 1991-10-24 Hitachi Ltd System und verfahren zum zufuehren von kraftstoff an einen verbrennungsmotor
JPH08170556A (ja) * 1994-12-15 1996-07-02 Mazda Motor Corp 気体燃料エンジン

Also Published As

Publication number Publication date
DE19780908T1 (de) 1999-03-11
KR100284523B1 (ko) 2001-03-15
SE9801471D0 (sv) 1998-04-27
JPH1068341A (ja) 1998-03-10
JP3233039B2 (ja) 2001-11-26
US5988137A (en) 1999-11-23
KR19990064230A (ko) 1999-07-26
SE520920C2 (sv) 2003-09-16
SE9801471L (sv) 1998-06-29
WO1998009062A1 (fr) 1998-03-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE19780908B4 (de) Steuervorrichtung für einen Fremdzündungsmotor mit innerer Verbrennung und Direkteinspritzung
DE69721087T2 (de) Fremdgezündete Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung
DE19737375C2 (de) Steuergerät für einen Motor mit innerer Verbrennung, Direkt-Einspritzung und Funkenzündung
DE19680474B4 (de) Steuervorrichtung für einen Ottomotor mit Direkteinspritzung
DE69629239T2 (de) Leerlaufdrehzahlsteuergerät für einen Verbrennungsmotor
DE19913316B4 (de) Katalysatoraktivierungssteuersystem für fremdgezündeten Verbrennungsmotor
DE69830818T2 (de) Übergangsregelsystem zwischen zwei funkengezündeten Brennzuständen in einem Motor
DE19624908C2 (de) Regelungssystem für Zweitakt-Direkteinspritzmotor und Verfahren dafür
DE19780796C2 (de) Steuergerät für einen Verbrennungsmotor mit Direkteinspritzung und Fremdzündung
DE69914449T2 (de) Verfahren und vorrichtung zur erwärmung eines katalysators für eine brennkraftmaschine mit direkteinspritzung
DE102017105454B9 (de) Steuerungsvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine
DE60034837T2 (de) Startvorrichtung für Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung und Steuerungsverfahren dafür
DE19908454B4 (de) Brennkraftmaschine mit Kompressionszündung sowie Verfahren für ihre Steuerung
DE19680480B4 (de) Viertaktmotor mit Direkteinspritzung und Innenverbrennung und Brennstoff-Einspritz-Steuergerät dafür
DE69722527T2 (de) Steuereinrichtung für Brennkraftmaschine mit Einspritzung in den Zylinder
DE60004712T2 (de) Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung
DE19737399A1 (de) Steuergerät für einen Direkteinspritz-Funkenzündungs-Innenverbrennungsmotor
DE60031611T2 (de) Steuerung für fremdgezündeten Verbrennungsmotor mit Direkteinspritzung
DE69825682T2 (de) Steuervorrichtung einer direkteinspritzenden Otto-Brennkraftmaschine
DE112009001033T5 (de) Erweiterung der Anwendung einer HCCI-Verbrennungsstrategie mit Mehrfacheinspritzung vom Leerlauf bis zu mittlerer Last
DE102018006447A1 (de) Motor, Verfahren zur Motorsteuerung bzw. -regelung, Steuer- bzw. Regelvorrichtung für Motor und Computerprogrammprodukt
DE69838199T2 (de) Brennstoffeinspritzsteuerungssystem für Innenverbrennungsmotoren
DE19737377B4 (de) Regelungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor
DE69729338T2 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Unterdrücken von Drehmomentschwankungen für Brennkraftmaschine mit Magergemischverbrennung
DE69720357T2 (de) Steuergerät einer direkt einspritzenden funkengezündeten Brennkraftmaschine

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8607 Notification of search results after publication
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee