DE19853980B4

DE19853980B4 - Steuervorrichtung für einen Motor mit Direkteinspritzung

Info

Publication number: DE19853980B4
Application number: DE19853980A
Authority: DE
Inventors: Kousaku Hitachinaka Shimada; Takeshi Hitachinaka Atago
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-11-25
Filing date: 1998-11-23
Publication date: 2006-11-30
Anticipated expiration: 2018-11-24
Also published as: JP3500936B2; KR19990045536A; US6155227A; DE19853980A1; JPH11159370A

Abstract

Steuervorrichtung für einen Motor mit Direkteinspritzung, umfassend
eine Luftansaugmengenmeßeinrichtung zum Messen der Menge (Qa) der in jeden Zylinder angesaugten Luft,
eine Motordrehzahlmeßeinrichtung zum Messen einer Drehzahl (Ne) des Motors,
eine Basiskraftstoffeinspritzmengenberechnungseinrichtung zum Berechnen einer Basiskraftstoffeinspritzpulsweite (Tp) für jeden Zylinder durch Multiplizieren des Wertes (Qa/Ne) der durch die Drehzahl Ne geteilten Luftansaugmenge (Qa) mit einem Koeffizienten, so daß ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis (A/F) einer Ladung Kraftstoff im Zylinder ein stöchiometrisches Verhältnis (A/F = 14,7) einnimmt,
eine Ladungseinspritzmengenberechnungseinrichtung zum Berechnen einer Magerladungseinspritzpulsweite für eine Magerverbrennung durch Multiplizieren der Basiskraftstoffeinspritzpulsweite (Tp) mit einem zum stöchiometrischen Verhältnis (A/F) von 14,7 äquivalenten Verhältnis zu einer mageren Ladung (A/F), das dem Magerladungseinspritzpuls entspricht, wobei die Steuervorrichtung umfaßt:
eine Brennmodusbestimmungseinrichtung zum Bestimmen eines stöchiometrischen Brennmodus oder eines mageren Brennmodus und eines Ladungsschichtungsbrennmodus oder eines Brennmodus für eine homogene Ladung,
eine Soll-Verhältnis-(A/F)-Berechnungseinrichtung zum Berechnen eines Soll-Verhältnisses (A/F) gemäß einem...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisches Motorsteuersystem für einen Magerbetrieb bei einem Motor mit Direkteinspritzung und insbesondere ein Steuersystem für einen Motor, bei dem ein instabiles Brennen in einer Zeitdauer, während der Abgas nach dem Beenden einer Abgasrückführung (wird nachfolgend als EGR bezeichnet; exhaust gas recirculation) zurückbleibt, durch Ändern eines Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses (wird nachfolgend als A/F bezeichnet) während eines Übergangszustandes, wenn der Betriebszustand von einem Verbrennungszustand mit EGR auf einen ohne EGR umgeschaltet wird, verhindert werden kann.

Ein Motorsteuersystem für eine Benzin-Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung ist aus der DE 196 12 150 A1 bekannt. Dabei sind Sensoren zum Messen von Betriebskenngrößen, eine Signalverarbeitungseinrichtung sowie Stelleinrichtung z.B. zum Einstellen des Krafstoffdrucks vorgesehen.

Aus der DE 43 32 171 A1 ist ein Verfahren zum Betrieb einer Viertaktbrennkraftmaschine bekannt, wonach diese in fünf verschiedenen Kennfeldbereichen nach unterschiedlichen Kriterien betrieben wird.

Bei einem herkömmlichen Motor mit Direkteinspritzung, wie er z.B. in der offengelegten japanischen Patentanmeldung JP 7-166916 A beschrieben ist, ist ein Schaltvorgang zwischen einem Leerlaufbetrieb und einem Nicht-Leerlaufbetrieb, der einer Verbrennung mit Ladungsschichtung entspricht, offenbart. Diese herkömmliche Technik vermindert eine Einspritzmenge um einen Betrag, der einer Verminderung des Pumpverlustes entspricht, während das Ansaugen von Luft erhöht wird, falls festgestellt wird, daß der Betrieb vom Leerlaufzustand in den Nicht-Leerlaufzustand geschaltet worden ist.

Obwohl ein Schaltvorgang zwischen dem Nicht-Leerlaufbetrieb bei einem Brennen mit homogener Kraftstoffverteilung und einem Nicht-Leerlaufbetrieb bei einem Brennen mit Ladungsschichtung offenbart ist, wird ein Schaltvorgang vom Brennen mit Ladungsschichtung und EGR, die den Kraftstoffverbrauch verbessern soll, auf ein Brennen mit homogener Kraftstoffverteilung nicht berücksichtigt.

Im allgemeinen kann beim Brennen mit Ladungsschichtung eine hohe Verbrennungsstabilität im EGR-Betrieb erzielt werden und selbst wenn ein hoher Grad an Abgasrückführung (EGR) ausgeführt wird, kann eine Verbrennungsstabilität sichergestellt werden, und der Kraftstoffverbrauch kann weiter verbessert werden. Andererseits gilt für das Verbrennen mit homogener Kraftstoffverteilung, da die Stabilität beim Brennen im EGR-Betrieb vermindert ist, daß ein stabiles Brennen durch Betreiben des Motors ohne EGR oder mit nur einem geringem Grad an EGR beibehalten wird.

Das bedeutet, daß eine Brenninstabilität auftreten kann, weil das Abgas gerade nachdem der Betrieb vom Brennen mit Ladungsschichtung und EGR auf ein Brennen mit homogener Kraftstoffverteilung ohne EGR umgeschaltet wird, zurückbleibt.

Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung des oben beschriebenen Problems erzielt und soll eine Steuervorrichtung für einen Motor schaffen, die die Stabilität des Brennens sicherstellen kann, selbst wenn der Betrieb von einem Brennmodus mit EGR auf einen ohne EGR umgeschaltet wird.

Die oben genannte Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterentwicklungen der Erfindung.

Gemäß obiger Steuervorrichtung für einen Motor mit Direkteinspritzung werden ein stöchiometrischer oder ein magerer Brennmodus und ein Brennmodus mit Ladungsschichtung oder homogener Ladung von der Brennmodusbestimmungseinrichtung auf Grundlage der detektierten Drehzahl und der Beschleunigungspedalstellung bestimmt, und ein Soll-Verhältnis A/F, das auf dem Arbeitspunkt des Motors beruht, der durch die Drehzahl und die Gaspedalposition bestimmt ist, wird fer ner durch die Soll-Verhältnis-(A/F)-Berechnungseinrichtung berechnet. Darüber hinaus wird das Soll-Verhältnis A/F durch den Phasenverzögerungsfilter geändert und dann durch die erste Soll-Verhältnis-(A/F)-Änderungseinrichtung derart geändert, dass ein instabler Brennbereich vermieden wird, und das geänderte Soll-Verhältnis A/F wird ferner von einer zweiten Soll-Verhältnis-(A/F)-Änderungseinrichtung bei einem Übergangszustand geändert, der auftritt, wenn der Betrieb zum Vermeiden des instabilen Bereiches geschaltet wird. Ferner wird eines der geänderten A/Fs, die von der ersten oder zweiten Soll-Verhältnis-(A/F)-Änderungseinrichtungen geändert worden sind, von der Soll-Verhältnis-(A/F)-Auswahleinrichtung ausgewählt.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert, in denen zeigen:
1 ein schematisches Blockschaltbild einer Steuervorrichtung für einen Motor mit Direkteinspritzung nach einem Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung,
2 ein Beispiel der Verbrennungseigenschaften eines Magerbrennens und einer Verbrennung einer homogenen Ladung eines Motors,
3 ein weiteres Beispiel der Verbrennungseigenschaften einer Magerbrennung und einer Verbrennung einer homogenen Ladung eines Motors,
4 die Brenneigenschaften einer Magerbrennung und einer Verbrennung einer homogenen Ladung eines Motors, wenn die EGR-Rate gegenüber den in 3 gezeigten Beispiel geändert wird,
5 ein Beispiel einer schematischen Zusammenstellung eines Motorsystems mit Direkteinspritzung,
6 schematisch ein Blockdiagramm einer Steuereinheit in der Steuervorrichtung für einen Motor mit Direkteinspritzung gemäß der vorliegenden Erfindung,
7 ein Beispiel eines Diagramms zum Einstellen eines Brennmodus bzgl. der Parameter des Verhältnisses A/F,
8 ein Blockschaltbild, das ein Verfahren zum Bestimmen eines Brennmodus zeigt, das von einer Brennmodusbestimmungseinrichtung ausgeführt wird,
9 ein Flußdiagramm, das ein Verfahren zum Bestimmen eines Brennmodus zeigt, das von der Brennmodusbestimmungseinrichtung ausgeführt wird.
10 ein Blockdiagramm, das ein Verfahren zum Berechnen eines Soll-Verhältnisses A/F zeigt, das von einer Soll-Verhältnis-(A/F)-Berechnungseinrichtung ausgeführt wird,
11 ein Flußdiagramm, das ein Verfahren zum Berechnen eines Soll-Verhältnisses A/F zeigt, das von der Soll-Verhältnis-(A/F)-Berechnungseinrichtung ausgeführt wird,
12 ein schematisches Diagramm eines Phasenverzögerungsfilters,
13 ein Flußdiagramm des Betriebs des Phasenverzögerungsfilters,
14 ein Blockschaltbild, das ein Verfahren zum Ändern eines Soll-Verhältnisses A/F zeigt, das von einer ersten Soll-Verhältnis-(A/F)-Änderungseinrichtung ausgeführt wird, ein Verfahren zum Ändern des Soll-Verhältnisses A/F, das durch die erste Soll-Verhältnis-(A/F)-Änderungseinrichtung geändert worden ist, das von einer zweiten (A/F)-Änderungseinrichtung beim Brennmodusschaltbetrieb ausgeführt wird, und ein Verfahren zum Auswählen eines dieser geänderten Soll-Verhältnisse A/F, das von einer Soll-Verhältnis-(A/F)-Auswahleinrichtung ausgeführt wird,
15 ein Flußdiagramm, das den Betrieb der ersten Soll-Verhältnis-(A/F)-Änderungseinrichtung und der zweiten (A/F)-Änderungseinrichtung im Brennmodusschaltbetrieb zeigt,
16 ein Flußdiagramm, das den Betrieb der Soll-Verhältnis-(A/F)-Auswahleinrichtung zeigt,
17 die Soll-Verhältnis-(A/F)-Auswahleinrichtung eines anderen Ausführungsbeispieles,
18 die Soll-Verhältnis-(A/F)-Auswahleinrichtung eines weiteren Ausführungsbeispieles,
19 ein den Betrieb der Soll-Verhältnis-(A/F)-Auswahleinrichtung aus 17 zeigendes Flußdiagramm,
20 ein Flußdiagramm, das den Betrieb der Soll-Verhältnis-(A/F)-Auswahleinrichtung aus 18 zeigt,
21 ein Diagramm, das die Leistungsfähigkeit einer herkömmlichen Steuervorrichtung für einen Motor mit Direkteinspritzung zeigt,
22 ein Diagramm, das die Leistungsfähigkeit einer Steuervorrichtung für einen Motor mit Direkteinspritzung zeigt, bei dem ein Teil der vorliegenden Erfindung verwendet wird,
23 ein Diagramm, das die Leistungsfähigkeit einer Steuervorrichtung eines Motors mit Direkteinspritzung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt,
24 ein Diagramm, das die Leistungsfähigkeit einer herkömmlichen Steuervorrichtung für einen Motor mit Direkteinspritzung zeigt, wenn ein anderes Beispiel des Brennmodusschaltbetriebes ausgeführt wird, und
25 ein Diagramm, das die Leistungsfähigkeit der Steuervorrichtung eines Motors mit Direkteinspritzung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, wenn ein anderes Beispiel des Brennmodusschaltbetriebes ausgeführt wird.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung näher anhand der Zeichnungen erläutert. Es wird mit einem Beispiel eines in 5 gezeigten Motorsystems begonnen, bei welchem die vorliegende Erfindung angewandt wird. Ansaugluft wird bei einem Motor 507 des Motorsystems von dem Einlaßbereich 502a eines Luftfilters 502 angesaugt und tritt in einen Kollektor 506 über einen Luftströmungssensor 503 und einen Drosselkörper 505, der ein Drosselventil 505a zum Steuern des Ansaugluftflusses aufweist, ein.
Darüber hinaus wird die Ansaugluft auf jedes Luftansaugrohr, das mit jedem Zylinder des Motors 507 verbunden ist, verteilt und in jeden Zylinder angesaugt. Das Drosselventil 505a wird von einem Motor 526 geöffnet oder geschlossen.
Andererseits wird Kraftstoff, wie z.B. Benzin von einem Kraftstofftank 514 zugeführt und zunächst von einer Kraftstoffzuführpumpe 510 und danach von einer Hochdruckpumpe 511 unter Druck gesetzt. Nachfolgend wird der Kraftstoff einem Kraftstoffsystem zugeführt, das ein Einspritzeinrichtungen (Injektoren) 509 aufweist. Der zunächst von der Kraftstoffzuführpumpe 510 unter Druck gesetzte Kraftstoff wird auf einen konstanten Druck (z.B. 3 kg/cm²) von einem Druckregler 512 geregelt und der auf den konstanten Druck geregelte Kraftstoff wird ferner auf einen höheren konstanten Druck (z.B. 70 kg/cm²) von einem Hochdruckregler 513 geregelt. Schließlich wird der Kraftstoff in jeden Zylinder durch jeweils eine Einspritzeinrichtung 509 eingespritzt und der eingespritzte Kraftstoff wird dann mit einem an der Spitze einer jeden Zündkerze 508 erzeugten Zündungslicht bogen gezündet, wobei die Spannung der Zündkerzen beträchtlich von einer Zündspule 522 erhöht wird.
Es wird auch ein Signal, das die Steuerungsrate der angesaugten Luft anzeigt, von einem Luftströmungssensor 503 ausgegeben und an eine Steuereinheit 515 eingegeben.
Ferner ist ein Drosselventilstellungssensor 504 zur Detektion der Öffnungsstellung des Drosselventils 505a an den Drosselkörper 505 angebracht und ein Ausgabesignal des Drosselventilstellungssensors 504 wird auch an die Steuereinheit 515 eingegeben.
Das Bezugszeichen 516 bezeichnet einen Kurbelwellenwinkelsensor zum Ausgeben sowohl eines Referenzwinkelsignales REF, das die Stellung der Kurbelwelle anzeigt, und eines Winkelsignals POS, das zum Detektieren der Drehzahl verwendet wird. Die Ausgangssignale werden dann der Steuereinheit 515 eingegeben.
Die Bezugszeichen 518 und 519 bezeichnen einen A/F-Sensor, der vor einer in einem Auspuff angeordneten Katalysatoreinrichtung 520 angeordnet ist, bzw. einem Gaspedalsensor 521. Die Ausgangssignale dieser Sensoren werden auch der Steuereinheit 515 zugeführt.
Darüber hinaus wird ein EGR-Ventil (EGR-V) 524 zum Steuern der Abgasrückführungsrate des aus einer Abgasleitung 519 abgezogenen und der Luftansaugleitung 501 über eine EGR-Leitung 525 zugeführte Abgases zu steuern verwendet, wobei die Öffnung der EGR-Leitung 525 durch die Steuereinheit 515 vermindert oder erhöht wird.
Der Hauptabschnitt der Steuereinheit 515 umfaßt eine MPU, einen ROM, einen RAM und einen I/O-LSI, wie es in 6 gezeigt ist, und nimmt von den unterschiedlichen Sensoren ausgegebene Signale zum detektieren der Betriebszustände des Motors auf. Darüber hinaus wird der vorgenannte Betrieb durch diese Steuereinheit 515 ausgeführt und die sich beim Betrieb in der Steuereinheit 515 ergebenden Ergebnisse werden als Steuersignale an die Einspritzeinrichtung 509 und die Zündspulen 522 zum Steuern der Kraftstoffeinspritzung und des Zündzeitpunktes ausgegeben.
Die 2 und 3 zeigen zwei Beispiele von A/F-Grenzen in stabilen Brennbereichen für Ladungsschichtung und homogene Ladung bei dem oben beschriebenen Motor mit Direkteinspritzung. Beim Brennen von homogener Ladung verschlechtert sich die Brennstabilität mit zunehmenden A/F und beim Brennen mit Ladungsschichtung verbessert sich die Brennstabilität, wenn A/F abnimmt. In den 2 und 3 wird die Brennstabilität mit dem Stoßmomentenindex ausgedrückt. Im allgemeinen ist die erlaubte Grenze des Stoßmomentes bezgl. der Brennstabilität etwa 0,8–1 Nm. Bei einem Motor, der die in 2 gezeigten Brenneigenschaften besitzt, kann die Brennstabilität im gesamten Bereich von A/F durch Schalten des Brennmodus zwischen dem Brennen mit Ladungsschichtung und dem Brennen von homogener Ladung im A/F-Bereich von 18–20 verwirklicht werden. Andererseits liegt bei einem Motor, der die in 3 gezeigten Brenneigenschaften aufweist, ein Brenninstabilitätsbereich zwischen dem Brennen mit Ladungsschichtung und dem Brennen von homogener Ladung vor und der Motor kann in diesem Bereich weder im stationären Zustand noch im Übergangszustand betrieben werden.
7 zeigt den Bereich eines jeden Brennmodus, der im Arbeitspunktraum ausgedrückt wird, und ein Soll-Verhältnis A/F des Bereichs. Der Brennmodus mit Ladungsschichtung wird in einem Bereich mit geringer Drehzahl und geringem Belastungsmoment eingestellt und ein Soll-Verhältnis A/F wird mit zunehmenden Belastungsmoment auf einen geringeren Wert eingestellt. Hierbei verschiebt sich der Arbeitspunkt von Punkt B zum Punkt E, wenn der Brennmodus in den instabilen Brennbereich aus 3 geschaltet wird.
Obwohl ein Verfahren zum Vermindern des Pumpverlustes und des Wärmeverlustes durch Abgasrückführung angewandt werden kann, um den Kraftstoffverbrauch bei einer Verbrennung mit Ladungsschichtung zu verbessern, ist es im allgemeinen unmöglich, Abgas bei einer Verbrennung von homogener Ladung rückzuführen, da EGR beträchtlich die Brennstabilität verschlechtert. Folglich ist es zum Schalten des Brennmodus zwischen der Verbrennung mit Ladungsschichtung und EGR und der Verbrennung von homogener Ladung ohne EGR notwendig, daß das A/F schnell den instabilen Bereich (A/F = 20–22) passiert.
4 zeigt die Trajektorien des Übergangsbetriebszustandes im Stoßmomenten-A/F-Raum, wenn der Brennmodus von einer herkömmlichen Steuervorrichtung geschaltet wird bzw. wenn er von der Steuervorrichtung der vorliegenden Erfindung geschaltet wird.
Der Betrieb befindet sich im EGR-Betriebszustand zwischen den Punkten A und B, bei dem das EGR-V 524 geöffnet ist. Obwohl hier der Brennmodus schnell von Punkt B zum Punkt C" in einem Moment geschaltet wird und das EGR-V 524 geschlossen wird, wird die Strömungsrate der EGR nicht vollständig 0, sondern vermindert sich allmählich vom Punkt C' zum Punkt D'. Das Stoßmoment ist groß und das Brennen ist instabil bis die Strömungsrate der EGR sich auf den Punkt E vermindert.
Es ist möglich, die Brenninstabilität im Übergangszustand während des Brennmodus-Schaltvorganges durch Steuern des Motors derart, daß der Betriebszustand der Trajektorie vom Punkt B zum Punkt E über den Punkt C und den Punkt D folgt, zu vermeiden. Obwohl der Punkt C und der Punkt C' sich auf der 10 %-EGR-Ratenlinie befinden, wird, da die Punkte C und C' sich gleichzeitig im Betriebspunkt befinden, das Stoßmoment am Punkt C kleiner als das an Punkt C' gehalten, weil A/F am Punkt C kleiner als am Punkt C' ist. In ähnlicher Weise ist das Brennen an Punkt D stabiler als am Punkt D', weil A/F am Punkt D in Richtung höherer Stabilität verschoben ist.
Im folgenden wird ein Verfahren der Stabilitätsschaltung des Brennmodus entlang der Trajektorie von Punkt A → Punkt B → Punkt C → Punkt D → Punkt E erläutert.
1 zeigt schematisch ein Blockdiagramm von Steuervorgängen zum Ausführen des o.g. Verfahrens des Stabilitätsschaltens des Brennmodus und die in diesem Blockschaltbild gezeigten Steuervorgänge werden von der Steuereinheit 515 ausgeführt.
Bei der Brennmodusbestimmungseinrichtung 101 wird ein stöchiometrischer Brennmodus oder ein magerer Brennmodus oder ein Brennmodus mit Ladungsschichtung oder ein Brennmodus mit homogener Ladung auf Grundlage der detektierten Drehzahl und der Gaspedalstellung bestimmt und ein Flag (Zeiger) LFLAG wird ausgegeben. In der Soll-Verhältnis-(A/F)-Berechnungseinrichtung 102 wird ferner ein Soll-Verhältnis A/F (AFTAR1) gemäß dem Betriebspunkt des Motors berech net, der durch die Drehzahl und die Gaspedalstellung definiert ist. Darüber hinaus wird im Phasenverzögerungsfilter 103 die Phase des Soll-Verhältnisses A/F verzögert, damit die Phase der Luft mit der des Kraftstoffes übereinstimmt, und das verzögerte Soll-Verhältnis A/F (AFTAR2) wird ausgegeben. Danach wird in einer ersten Soll-Verhältnis-(A/F)-Änderungseinrichtung 104 das verzögerte Soll-Verhältnis A/F mit einer Begrenzungsfunktion derart abgeändert, daß der Bereich des instabilen Brennens auf 3 vermieden wird und das geänderte Verhältnis A/F (AFTAR2) wird ausgegeben. Darüber hinaus wird in einer zweiten Soll-Verhältnis-(A/F)-Änderungseinrichtung 105 (Soll-Verhältnis-(A/F)-Änderungseinrichtung, falls der Brennmodus geschaltet wird) das geänderte Soll-Verhältnis A/F (AFTAR3) weiter mit einer Grenzfunktion im Übergangszustand geändert, der auftritt, wenn der Betrieb vom Brennen mit EGR zum Brennen ohne EGR geschaltet wird, so dass der gehemmte Brennbereich aus 3 vermieden wird und das weiterhin geänderte Verhältnis A/F (AFTAR4) ausgegeben wird. Weiterhin wird in der Soll-Verhältnis-(A/F)-Auswahleinrichtung ein Verhältnis aus dem geänderten Verhältnis A/F (AFTAR3) der ersten Soll-Verhältnis-(A/F)-Änderungseinrichtung 104 und aus dem weiterhin geänderten A/F (AFTAR4) der zweiten (A/F)-Änderungseinrichtung 105 gemäß dem Betriebszustand ausgewählt, wenn diese Auswahl ausgeführt wird. Nach dieser Auswahl wird das endgültige Verhältnis A/F (AFTAR5) erhalten.
Im folgenden wird jeder in 1 gezeigte Steuerblock erläutert.
8 zeigt im Detail die Brennmodusbestimmungseinrichtung 101. Diese Einrichtung 101 liest die Stellung des Gaspedals APS und die Drehzahl Ne des Motors und bestimmt mittels Verwendung eines Kennfelds zum Bestimmen des mageren Brennbereichs im oberen Abschnitt aus 8, ob der Brennmodus der Magerbrennmodus oder der stöchiometrische Brennmodus sein soll. Falls bestimmt wird, daß der Brennmodus der magere Brennmodus sein soll, wird das magere LFLAG auf "1" gesetzt, andererseits wird das magere LFLAG auf "0" gesetzt. Darüber hinaus wird, falls bestimmt worden ist, daß der Brennmodus der magere Brennmodus sein soll, auch bestimmt, ob der Brennmodus der des Brennens mit Ladungsschichtung oder der des Brennens einer homogenen Ladung sein soll, wobei ein Kennfeld zum Bestimmen des mageren Brennbereichs auf der oberen Seite von 8 verwendet wird. Falls bestimmt wird, daß der Brennmodus der der mageren Verbrennung mit La dungsschichtung sein soll, wird ein SFLAG für magere Ladungsschichtung auf "1" gesetzt, andererseits wird das magere LFLAG auf "0" gesetzt.
9 ist ein Flußdiagramm, das den von der in 8 gezeigten Brennmodusbestimmungseinrichtung 101 durchgeführten Arbeitsablauf zeigt. Im Schritt 901 wird die Gaspedalstellung APS eingelesen und im Schritt 902 wird die Drehzahl Ne des Motors eingelesen. Im Schritt 903 wird das Kennfeld zum Bestimmen des mageren Brennbereichs gesucht und LFLAG wird gesetzt, und im Schritt 904 wird bestimmt, ob LFLAG "1" ist oder nicht. Falls LFLAG gleich "1" ist, geht der Arbeitsablauf auf den Schritt 905 über. Darüber hinaus wird das Kennfeld zum Bestimmen des Brennbereichs mit Ladungsschichtung untersucht und SFLAG wird gesetzt.
Falls im Schritt 904 das Ergebnis der Bestimmung "NEIN" ist, wird bestimmt, daß der Brennmodus offensichtlich der stöchiometrische Brennmodus sein soll und im Schritt 906 wird SFLAG auf "0" gesetzt.
10 zeigt einen Bereich der Soll-Verhältnis-(A/F)-Berechnungseinrichtung 102 im Detail. Falls LFLAG gleich "0" ist, bedeutet dies, falls der Brennmodus der stöchiometrische Brennmodus ist, wird der konstante Wert 14,7 als Soll-Verhältnis A/F von einem Block 1001 ausgegeben. Falls der Brennmodus derjenige der Verbrennung einer mageren homogenen Ladung ist, wird das Soll-Verhältnis A/F durch Suchen eines A/F-Kennfelds für die Verbrennung einer mageren, homogenen Ladung auf Grundlage der Gaspedalstellung APS und der Drehzahl Ne, die in einen Block 1002 eingelesen wird, erhalten. Andererseits, falls der Brennmodus derjenige der Verbrennung mit magerer Ladungsschichtung ist, wird das Soll-Verhältnis A/F durch Untersuchen eines A/F-Kennfelds für die Verbrennung einer mageren Ladungsschichtung auf Grundlage der Gaspedalstellung APS und der Drehzahl Ne, die im Block 1003 eingelesen werden, erhalten. Das Soll-Verhältnis A/F, das gemäß obigem erhalten wird, wird als AFTAR1 ausgegeben.
11 ist ein Flußdiagramm, das den Arbeitsablauf zum Implementieren der Steuerung zeigt, die von der Soll-Verhältnis-(A/F)-Berechnungseinrichtung 102 gemäß 10 ausgeführt wird. Im Schritt 1101 wird die Gaspedalstellung APS eingelesen und im Schritt 1102 wird die Drehzahl Ne des Motors eingelesen. Im Schritt 1103 wird be stimmt, ob LFLAG gleich "0" ist oder nicht, das bedeutet, ob der Brennmodus der stöchiometrische oder der magere Brennmodus ist. Falls bestimmt wird, dass der Brennmodus der magere Brennmodus ist, geht der Programmablauf auf den Schritt 1104 über und es wird bestimmt, of SFLAG gleich "1" ist oder nicht. Das bedeutet, daß bestimmt worden ist, ob der magere Brennmodus der zur mageren Verbrennung einer homogenen Ladung oder der zur mageren Verbrennung einer Ladungsschichtung ist. Falls bestimmt worden ist, daß der magere Brennmodus derjenige zum Brennen einer mageren Ladungsschichtung ist, geht der Programmablauf auf den Schritt 1105 über und das A/F-Kennfeld zum mageren Brennen einer Ladungsschichtung wird untersucht, um das Soll-Verhältnis A/F zu erhalten. Im Schritt 1104 geht, falls bestimmt worden ist, daß der magere Brennmodus derjenige zum Brennen einer mageren, homogenen Ladung ist, der Programmablauf auf den Schritt 1106 über und das A/F-Kennfeld zur mageren Verbrennung einer homogenen Ladung wird untersucht, um das Soll-Verhältnis A/F zu erhalten. Andererseits, falls im Schritt 1103 bestimmt worden ist, dass der Brennmodus der stöchiometrische Brennmodus ist, wird das Soll-Verhältnis A/F im Schritt 1107 auf den konstanten Wert 14,7 gesetzt.
Der Phasenverzögerungsfilter 103 wird unten anhand des Blockschaltbildes aus 12 erläutert.
Bei dem Beispiel aus 12 ist es möglich, obwohl der Filter 103 einen Verzögerungsvorgang erster Ordnung für das eingegebene Verhältnis AFTARI ausführt und AFTAR2 ausgibt, dass eine Verzögerung höherer Ordnung oder eine Kombination aus einer Verzögerung und einer Totzeit ausgeführt werden.
13 ist ein Flußdiagramm, das den Arbeitsablauf des Phasenverzögerungsfilters 103 aus 12 zeigt und dieser Arbeitsablauf wird von der Steuereinheit 515 ausgeführt.
Im Schritt 1301 wird AFTARI (K) des vorliegenden Wertes von AFTARI eingelesen und im Schritt 1302 wird AFTAR2 (K – 1) des Wertes von AFTARI eingelesen der im vorhergehenden Schritt ausgegeben wurde. Danach wird im Schritt 1303 AFTAR2 (K) erhalten und durch Verwenden der dort gezeigten Gleichung zurückgesetzt. Dieser zurückgesetzte Wert von AFTAR2 (K) wird zum nächsten Block der Soll-Verhältnis(A/F)-Änderungseinrichtung 104 gesandt und abgearbeitet.
14 zeigt im Detail Bereiche von Blöcken der Soll-Verhältnis-(A/F)-Änderungseinrichtung 104, der Soll-Verhältnis-(A/F)-Änderungseinrichtung 105, wenn der Brennmodus geschaltet wird und der Soll-Verhältnis-(A/F)-Auswahleinrichtung 106.
Der Block der Soll-Verhältnis-(A/F)-Änderungseinrichtung 104 arbeitet als ein Begrenzer zum Halten des an diesem Block eingegebenen Wertes der A/F-Eingabe auf einen konstanten Wert für ein vorbestimmtes Intervall. Obwohl die Zusammensetzung und die Funktion des Blockes der Soll-Verhältnis-(A/F)-Änderungseinrichtung 105, wenn der Brennmodus geschaltet wird, gleich jener des Blockes der Soll-Verhältnis-(A/F)-Änderungseinrichtung 104 ist, unterscheidet sich das vorbestimmte Intervall in diesem Block der Soll-Verhältnis-(A/F)-Änderungseinrichtung 105 von demjenigen des Blockes der Soll-Verhältnis-(A/F)-Änderungseinrichtung 104, weil der Block der Soll-Verhältnis-(A/F)-Änderungseinrichtung 105 nur verwendet wird, wenn der Brennmodus geschaltet wird.
Der Block für die Soll-Verhältnis-(A/F)-Auswahleinrichtung 106 setzt sich aus einer Einheit 1401 zum Bestimmen des Beginns des Schaltens des Brennmodus zwischen der Verbrennung der Ladungsschichtung und der Verbrennung einer homogenen Ladung, einer Einheit 1402 zum Bestimmen des EGR-Strömungszustandes, wenn der Brennmodus geschaltet wird, und einer UND-Berechnungseinheit 1403 und eines Zustandesverlängerungszeitgebers 1404 zusammen. Die Einheit 1401 bestimmt, ob der Brennmodus zwischen der Verbrennung der Ladungsschichtung und der Verbrennung einer homogenen Ladung auf Grundlage von SFLAG geschaltet worden ist. Falls der Brennmodus geschaltet worden ist, liest die Einheit 1402 die Öffnungsstellung von EGR/V ein und überwacht den EGR-Strömungszustand, wenn der Brennmodus geschaltet wird. Falls die Strömungsrate von EGR weiterhin höher als ein bestimmter Wert sein sollte, wird "1" zur UND-Berechnungseinheit 1403 gesandt. Hier dient der Zustandsverlängerungszeitgeber 1404 als ein Zeitgeber zum Ausgeben von "1" während der vorbestimmten Zeitdauer von dem Zeitpunkt, an dem die Ausgabe der UND-Berechnungseinheit 1403 eine "1" anzeigt. Die Ausgabe dieses Zeitgebers 1404 wird als geändertes Soll-Verhältnis-(A/F)-Schaltflag CHFLAG verwendet und dieses Flag besitzt den Wert 1 während der vorbestimmten Zeitdauer von dem Zeitpunkt, an dem der Brennmodus vom Brennen der Ladungsschichtung mit EGR auf das Brennen der homogenen Ladung geschaltet wird. Darüber hinaus wird, falls CHFLAG gleich "1" ist, AFTAR4 als endgültiges bzw. tatsächliches Soll-Verhältnis A/F AFTAR5 ausgewählt, andererseits wird AFTAR3 als endgültiges Soll-Verhältnis A/F AFTAR5 ausgewählt.
15 zeigt ein Flußdiagramm, das den durch die Blöcke für die Soll-Verhältnis-(A/F)-Änderungseinrichtung 104, die Soll-Verhältnis(A/F)-Änderungseinrichtung 105, wenn der Brennmodus geschaltet wird, und für die Soll-Verhältnis-(A/F)-Auswahleinrichtung 106 ausgeführten Arbeits- bzw. Programmablauf.
Zunächst wird im Schritt 1502 die Eingabe AFTAR2 eingelesen im Schritt 1503 die Tabelle des geänderten Soll-Verhältnisses A/F untersucht. Folglich wird das Soll-Verhältnis A/F, nach dem gesucht worden ist und das erhalten worden ist, als AFTAR3 im Schritt 1504 eingelesen und im Schritt 1505 wird die Tabelle des geänderten Soll-Verhältnisses A/F untersucht, wenn das Schalten des Brennmodus untersucht wird. Danach wird im Schritt 1506 bestimmt, ob CHFLAG gleich "1" ist oder nicht. Falls CHFLAG gleich "1" ist, bedeutet dies, falls der Brennmodus von demjenigen für das Brennen der Ladungsschichtung zu demjenigen für die Verbrennung der homogenen Ladung geschaltet worden ist, daß AFTAR4 als endgültiges Soll-Verhältnis A/F AFTAR5 ausgewählt wird. Im umgekehrten Falle, falls CHFLAG gleich "1", bedeutet dies, falls der Brennmodus von demjenigen für die Verbrennung mit Ladungsschichtung mit EGR zu demjenigen für das Brennen einer homogenen Ladung geschaltet worden ist, dass AFTAR4 als endgültiges Soll-Verhältnis A/F AFTAR5 ausgewählt wird.
Unten wird auch der von dem Zustandsverlängerungszeitgeber 1404 ausgeführte Programmablauf und der Programmablauf zum Erzeugen von CHFLAG anhand des Flußdiagrammes aus 16 erläutert.
Es wird mit dem Schritt 1602 begonnen, in dem bestimmt wird, ob CHTIME (K) positiv ist oder nicht. Falls das Ergebnis der Bestimmung "NEIN" ist, wird CHTIME (K) auf den Wert 0 im Schritt 1605 gesetzt und CHFLAG wird ferner auf den Wert 0 in Schritt 1606 gesetzt. Im umgekehrten Fall, wenn das Ergebnis der Bestimmung "JA" ist, wird eine Subtraktion von CHTIME im Schritt 1603 ausgeführt und CHFLAG wird ferner auf den Wert 1 im Schritt 1604 gesetzt. Danach werden in den Schritten 1607, 1608 und 1610 bestimmt, ob SFLAG (K – 1) gleich "1" ist oder nicht, ob SFLAG (K) gleich "0" ist oder nicht und ob die Öffnungsstellung von EGR größer als ein vorbestimmter Wert S1 ist. Falls alle Ergebnisse dieser drei Bestimmungen ein "JA" ergeben, wird die Zustandsverlängerungszeit T1 auf CHTIME (K) gesetzt. Die Bestimmung der Schritte 1607 und 1608 wird ausgeführt, um zu bestätigen, dass der Brennmodus derjenige der Verbrennung einer Ladungsschichtung im vorhergehenden Zeitschritt war und der Brennmodus auf denjenigen der Verbrennung einer homogenen Ladung im vorliegenden Zeitschritt geändert worden ist.
Hier ist die Zustandsverlängerungszeit T1 unabhängig vom Betriebszustand konstant, wenn der Brennmodus gemäß dem in den 14 bis 16 gezeigten Ausführungsbeispiel geschaltet wird. Jedoch hängt die Zeit innerhalb welcher die EGR-Strömung verbleibt, wenn der Brennmodus vom Brennen einer mageren Ladungsschichtung mit EGR auf die Verbrennung einer homogenen Ladung ohne EGR geschaltet wird, vom Betriebszustand beispielsweise des Motors ab. Demgemäß werden andere Beispiele der Zusammenstellung des Blockes der Soll-Verhältnis-(A/F)-Auswahleinrichtung 106, bei der die Zustandsverlängerungszeit T1 optimal bezüglich des Betriebszustandes der Brennkraftmaschine eingestellt ist, in den 17 und 18 gezeigt.
Bei der Zustandsverlängerungszeiteinstelleinrichtung 1404 auf 17 ist die Zustandsverlängerungszeit T1 durch eine Funktion der Offenstellung von EGR-V524 gegeben, wenn der Brennmodus geschaltet wird, bei dem je größer die Offenstellung des EGR-V ist, wenn der Brennmodus geschaltet wird, umso länger wird die Zeit T1 eingestellt.
Andererseits ist bei der Zustandsverlängerungszeiteinstellrichtung 1404 auf 18 die Zustandsverlängerungszeit T1 durch eine Funktion des Öffnens von EGR-V524 und des Betrages Qa der Ansaugluft gegeben, wenn der Brennmodus geschaltet wird, bei dem je größer das Öff nen von EGR/V ist, wenn der Brennmodus geschaltet wird und je kleiner Qa ist, umso länger die eingestellte Zeit von T1 ist.
19 ist ein Flußdiagramm, das den von der Zustandsverlängerungszeiteinstelleinrichtung 1404 aus 17 ausgeführten Programmablauf zeigt, wobei sich von dem in 16 gezeigten Flußdiagramm unterscheidende Programmabläufe die Schritte 2010 bis 2012 sind. Im Schritt 2010 wird die Offenstellung von EGR-V524 eingelesen und im Schritt 2011 wird eine Tabelle untersucht, die die Funktion der Offenstellung von EGR-V524 enthält, um die Zeit T1 zu erhalten. Danach wird im Schritt 2012 CHTIME (K) auf die erhaltene Zeit T1 gesetzt.
20 ist ein Flußdiagramm, das den von der Zustandsverlängerungszeiteinstelleinrichtung 1404 aus 18 ausgeführten Programmablauf zeigt und sich von dem Flußdiagramm aus 16 unterscheidende Programmabläufe sind die Schritte 2110 bis 2113. Im Schritt 2110 wird die Offenstellung von EGR-V524 eingelesen und im Schritt 2111 wird der Betrag Qa der angesaugten Luft eingelesen. Im Schritt 2112 wird eine Tabelle, die die Funktion der Offenstellung von EGR-V524 und den Betrag Qa der angesaugten Luft ausdrückt, untersucht, um die Zeit T1 zu erhalten. Danach wird im Schritt 2113 CHTIME (K) auf die erhaltene Zeit T1 gesetzt.
In den 21 bis 25 sind Beispiele der Leistungsfähigkeit der Steuervorrichtung für einen Motor mit Direkteinspritzung gezeigt, wenn der Brennmodusschaltvorgang ausgeführt wird, während die Leistungsfähigkeit einer herkömmlichen Steuervorrichtung zum Vergleich mit der Steuervorrichtung der vorliegenden Erfindung auch gezeigt ist.
21 zeigt die Leistungsfähigkeit eines Beispieles einer zu einer herkömmlichen Steuervorrichtung ähnlichen Steuervorrichtung, bei der die drei Blöcke für die Soll-Verhältnis-(A/F)-Änderungseinrichtung 104, die Soll-Verhältnis-(A/F)-Änderungseinrichtung 105, wenn der Brennmodus geschaltet wird, und die Soll-Verhältnis-(A/F)-Auswahleinrichtung 106 von der Zusammensetzung der Steuervorrichtung der vorliegenden in 1 gezeigten Erfindung ausgeschlossen sind. In 21 wird zunächst beim Zeitpunkt A begonnen, wobei der Brennmodus von der Verbrennung einer mageren Ladungsschichtung mit EGR, bei der A/F gleich 30 ist, zur Verbrennung einer homogenen Ladung, bei der A/F gleich 20 ist, geschaltet wird. Das endgültige Soll- Verhältnis A/F, das durch Ausführen des Phasenverzögerungsbetriebes aus dem Basis-Soll-Verhältnis A/F erhalten wird, wird verzögert und folgt dem geänderten Basis-Soll-Verhältnis A/F. Andererseits kann, wenn das EGR-Ventil geschlossen ist, während das Basis-Soll-Verhältnis A/F von 30 auf 20 geschaltet wird, das EGR-Ventil nicht sofort geschlossen werden und es dauert eine bestimmte Zeit, bis das EGR-Gas, das sich im Luftansaugkanal befindet, vollständig aufge braucht ist. Daher dauert es bis zum Zeitpunkt C, bis die EGR-Rate 0 wird. Während dieser Übergangsphase durchläuft der Arbeitspunkt des Motors den Instabilitätsbereich gemäß 3 und 4 und die Verbrennung wird instabil. Folglich nimmt das Stoßmoment des Motors zu, wodurch das Komfortgefühl beim Fahren des Fahrzeuges beeinträchtigt wird.
22 zeigt die Leistungsfähigkeit eines Beispieles einer Steuervorrichtung, die ähnlicher zu der Steuervorrichtung der vorliegenden Erfindung als zu einer herkömmlichen Steuervorrichtung ist, bei der die zwei Blöcke für das Soll-Verhältnis-(A/F)-Änderungseinrichtung 105, wenn der Brennmodus geschaltet wird, und für die Soll-Verhältnis-(A/F)-Auswahleinrichtung 106 von der Zusammensetzung der Steuervorrichtung der vorliegenden Erfindung nach 1 ausgeschlossen sind. In 22 wird mit dem Zeitpunkt A begonnen, wobei der Brennmodus vom Brennen einer mageren Ladungsschicht mit EGR, bei der das Verhältnis A/F gleich 30 ist, auf das Brennen einer homogenen Ladung umgeschaltet wird, bei der das A/F gleich 20 ist. Das endgültige bzw. tatsächliche Verhältnis A/F, das durch Ausführen des Phasenverzögerungsbetriebes aus dem Basis-Soll-Verhältnis A/F erhalten wird, wird verzögert und folgt dem geänderten Basis-Soll-Verhältnis A/F. Andererseits kann, wenn das EGR-Ventil 524 geschlossen ist, während das Basis-Soll-Verhältnis A/F von 30 auf 20 geschaltet wird, das EGR-Ventil 524 nicht sofort geschlossen werden und es dauert eine bestimmte Zeit, bis das im Luftansaugkanal befindliche EGR-Gas vollständig entfernt ist. Folglich dauert es bis zum Zeitpunkt C, daß die EGR-Rate 0 wird, ähnlich wie bei dem in 21 gezeigten Beispiel. Bei diesem Beispiel ist, da ein Begrenzungsvorgang für das Soll-Verhältnis A/F im A/F-Bereich am Punkt B bis zum Punkt C durch die Soll-Verhältnis-(A/F)-Änderungseinrichtung 104 aufgeführt wird, der Verbrennungszustand stabiler als bei dem in 1 gezeigten Beispiel. Da jedoch der Betriebspunkt den Punkt C' und den Punkt D' passiert, kann das Stoßmoment nicht auf einem notwendigen Niveau gehalten werden.
23 zeigt die Leistungsfähigkeit der Steuervorrichtung der vorliegenden Erfindung. In 23 wird mit dem Zeitpunkt A begonnen, wobei der Brennmodus von der Verbrennung einer mageren Ladungsschichtung mit EGR, bei der A/F gleich 30 ist auf die Verbrennung einer homogenen Ladung, bei der A/F gleich 20 ist, geschaltet wird. Das endgültige bzw. tatsächliche Soll-Verhältnis A/F, das durch Ausführen des Phasenverzögerungsbetriebes aus dem Basis-Soll-Verhältnis A/F erhalten wird, wird verzögert und folgt dem geänderten Basis-Soll-Verhältnis A/F. Andererseits kann, während das EGR-Ventil 524 geschlossen wird, wenn das Basis-Soll-Verhältnis A/F von 30 auf 20 geschaltet wird, das EGR-Ventil 524 nicht sofort geschlossen werden und es dauert eine vorbestimmte Zeit, bis das sich im Lufteinlaßkanal befindliche EGR-Gas vollständig entfernt ist. Folglich dauert es bis nach dem Zeitpunkt C, daß die EGR-Rate 0 wird und dies ist ähnlich zu dem Beispiel auf 21. Da der Begrenzungsvorgang für das Soll-Verhältnis A/F im A/F-Bereich vom Punkt B bis zum Punkt C durch die Soll-Verhältnis-(A/F)-Änderungseinrichtung 104 ausgeführt wird, durchläuft der Brennzustand den instabilen Brennbereich gemäß 3 und 4. Darüber hinaus kann, da der Betriebspunkt den Punkt C und Punkt D passiert, das Stoßmoment unterhalb eines notwendigen Niveaus gehalten werden, wodurch das Fahrverhalten und die Fahrfunktionalität nicht durch Schalten des Brennmodus beeinträchtigt sind.
24 und 25 zeigen die Leistungsfähigkeit einer beinahe herkömmlichen Steuervorrichtung und der Steuervorrichtung der vorliegenden Erfindung, wenn der Brennmodus von der stöchiometrischen Verbrennung auf die Verbrennung einer mageren, homogenen Ladung geschaltet wird. Die beinahe herkömmliche Steuervorrichtung weist dieselbe Zusammensetzung wie die des anhand von 21 erläuterten Beispieles auf. Wie es in 24 gezeigt ist, tritt der instabile Brennbereich auch auf, um den Brennmodus zu schalten, wenn diese beinahe herkömmliche Steuervorrichtung verwendet wird, da die EGR-Strömung nicht sofort vollständig gestoppt werden kann. Andererseits kann, wie es in 25 gezeigt ist, die stabile Verbrennung sichergestellt werden, selbst wenn der Brennmodus von der stöchiometrischen Verbrennung auf die Verbrennung einer mageren, homogenen Ladung durch die Steuervorrichtung der vorliegenden Erfindung geschaltet wird, weil der Begrenzungsvorgang für das Soll-Verhältnis A/F im A/F-Bereich vom Punkt B bis zum Punkt C durch die erste Soll-Verhältnis-(A/F)-Änderungseinrichtung 104 und die zweite Soll-Verhältnis-(A/F)-Änderungseinrichtung 105 ausgeführt wird, wenn der Brennmodus geschaltet wird.
Wie es oben angegeben ist, ist es gemäß der elektrischen Steuervorrichtung für einen Motor mit Direkteinspritzung nach der vorliegenden Erfindung möglich, wenn der Brennmodus von der Verbrennung mit EGR zur Verbrennung ohne EGR geschaltet wird, eine instabile Verbrennung während einer Zeitdauer zu vermeiden, bei der das Gas der EGR im Luftansaugkanal verbleibt, nachdem der EGR-Betrieb gestoppt wird, wobei die erste Soll-Verhältnis-(A/F)-Änderungseinrichtung und die zweite Soll-Verhältnis-(A/F)-Änderungseinrichtung verwendet wird, wenn der Brennmodus geschaltet wird.
Die Erfindung kann folgendermaßen kurz zusammengefaßt werden:
Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für einen Motor. Sie umfasst eine Brennmodusbestimmungseinheit zum Bestimmen eines stöchiometrischen Brennmodus oder eines mageren Brennmodus und eines Ladungsschichtungsbrennmodus oder eines Brennmodus für homogene Ladung,
eine Soll-Verhältnis-(A/F)-Berechnungseinheit zum Berechnen eines Soll-Verhältnis (A/F) gemäß dem Arbeitspunkt des Motors,
einen Phasenverzögerungsfilter zum Ändern der Phase des berechneten Soll-Verhältnisses (A/F),
eine erste Soll-Verhältnis-(A/F)-Änderungseinheit zum Ändern des Soll-Verhältnisses (A/F), dessen Phase derart verzögert ist, daß ein instabiler Brennbereich vermieden wird,
eine zweite Soll-Verhältnis-(A/F)-Änderungseinheit um das geänderte Soll-Verhältnis (A/F) während einer Übergangsphase weiter zu verändern, wenn der Betrieb geschaltet wird, um so den instabilen Bereich zu vermeiden, und
eine Soll-Verhältnis-(A/F)-Auswahleinheit zum Auswählen eines entweder von der ersten Soll-Verhältnis-(A/F)-Änderungseinheit oder von der zweiten Soll-Verhältnis-(A/F)-Änderungseinheit geänderten Soll-Verhältnisses (A/F).

Claims

Steuervorrichtung für einen Motor mit Direkteinspritzung, umfassend eine Luftansaugmengenmeßeinrichtung zum Messen der Menge (Qa) der in jeden Zylinder angesaugten Luft, eine Motordrehzahlmeßeinrichtung zum Messen einer Drehzahl (Ne) des Motors, eine Basiskraftstoffeinspritzmengenberechnungseinrichtung zum Berechnen einer Basiskraftstoffeinspritzpulsweite (Tp) für jeden Zylinder durch Multiplizieren des Wertes (Qa/Ne) der durch die Drehzahl Ne geteilten Luftansaugmenge (Qa) mit einem Koeffizienten, so daß ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis (A/F) einer Ladung Kraftstoff im Zylinder ein stöchiometrisches Verhältnis (A/F = 14,7) einnimmt, eine Ladungseinspritzmengenberechnungseinrichtung zum Berechnen einer Magerladungseinspritzpulsweite für eine Magerverbrennung durch Multiplizieren der Basiskraftstoffeinspritzpulsweite (Tp) mit einem zum stöchiometrischen Verhältnis (A/F) von 14,7 äquivalenten Verhältnis zu einer mageren Ladung (A/F), das dem Magerladungseinspritzpuls entspricht, wobei die Steuervorrichtung umfaßt: eine Brennmodusbestimmungseinrichtung zum Bestimmen eines stöchiometrischen Brennmodus oder eines mageren Brennmodus und eines Ladungsschichtungsbrennmodus oder eines Brennmodus für eine homogene Ladung, eine Soll-Verhältnis-(A/F)-Berechnungseinrichtung zum Berechnen eines Soll-Verhältnisses (A/F) gemäß einem Arbeitspunkt des Motors, einen Phasenverzögerungsfilter zum Ändern der Phase des berechneten Soll-Verhältnisses (A/F), eine erste Soll-Verhältnis-(A/F)-Änderungseinrichtung zum Ändern des Soll-Verhältnisses (A/F), dessen Phase derart verzögert wird, daß ein instabiler Brennbereich vermieden wird, eine zweite Soll-Verhältnis-(A/F)-Änderungseinrichtung, um ferner das geänderte Soll-Verhältnis (A/F) während eines Übergangsbereiches zu ändern, wenn der Betriebszustand geschaltet wird, um den instabilen Brennbereich zu vermeiden, und eine Soll-Verhältnis-(A/F)-Auswahleinrichtung zum Auswählen eines Verhältnisses aus entweder dem geänderten Verhältnis (A/F), das durch die erste Soll-Verhältnis-(A/F)-Änderungseinrichtung geändert worden ist, oder des Soll-Verhältnisses (A/F), das durch die zweite Soll-Verhältnis-(A/F)-Änderungseinrichtung geändert worden ist.
Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Soll-Verhältnis-(A/F)-Änderungseinrichtung ein Soll-Verhältnis (A/F) auf einen fetteren Wert als bei einer Verbrennung einer homogenen Ladung für eine vorbestimmte Zeitdauer einstellt, wenn ein Brennmodus von demjenigen zur Verbrennung einer Ladungsschichtung mit Abgasrückführung (EGR) auf die Verbrennung einer homogenen Ladung ohne Abgasrückführung (EGR) geschaltet wird.
Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Soll-Verhältnis-(A/F)-Änderungseinrichtung ein Soll-Verhältnis (A/F) auf einen fetteren Wert als einen Wert zum Brennen einer homogenen Ladung für eine vorbestimmte Zeitdauer einstellt, wenn ein Brennmodus von einer Verbrennung mit einem stöchiometrischen Verhältnis mit Abgasrückführung (EGR) auf eine Verbrennung mit homogener Ladung ohne Abgasrückführung (EGR) geschaltet wird.
Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Soll-Verhältnis-(A/F)-Auswahleinrichtung ein Soll-Verhältnis (A/F) auswählt, das von der zweiten Soll-Wert-(A/F)-Änderungseinrichtung für eine bestimmte Zeitdauer geändert wird, wenn ein Brennmodus vor einer Verbrennung mit Ladungsschichtung und mit Abgasrückführung (EGR) auf eine Verbrennung einer homogenen Ladung ohne Abgasrückführung (EGR) geschaltet wird.
Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Soll-Verhältnis-(A/F)-Auswahleinrichtung ein von der zweiten Soll-Verhältnis-(A/F)-Änderungseinrichtung für eine vorbestimmte Zeitdauer geändertes Soll-Verhältnis A/F auswählt, wenn ein Brennmodus von einer stöchiometrischen Verbrennung mit Abgasrückführung (EGR) auf einer Verbrennung einer homogenen Ladung ohne Abgasrückführung (EGR) geschaltet wird.
Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Soll-Verhältnis-(A/F)-Auswahleinrichtung bestimmt, ob ein Brennmodus geschaltet worden ist, und ferner bestimmt, ob ein Soll-Verhältnis (A/F), das von der zweiten Soll-Verhältnis-(A/F)-Änderungseinrichtung geändert worden ist, auf Grundlage von Informationen des Zustandes der Abgasrückführung (EGR), wenn der Brennmodus geschaltet wird, ausgewählt werden soll.
Steuervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Information des Zustandes der Abgasrückführung (EGR), wenn ein Brennmodus geschaltet wird, die Öffnungsstellung eines Abgasrückführungsventils (EGR-V) (524) ist, wobei wenn die Öffnungsstellung des Abgasrückführungsventils (EGR-V) (524) größer als ein vorbestimmter Öffnungswert ist, die Soll-Verhältnis-(A/F)-Auswahleinrichtung ein von der zweiten Soll-Verhältnis-(A/F)-Änderungseinrichtung geändertes Soll-Verhältnis (A/F) auswählt.
Steuervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Information des Zustandes der Abgasrückführung (EGR), wenn ein Brennmodus geschaltet wird, die Anzahl der Schritte in Ventilöffnungsrichtung des Abgasrückführungsventils (EGR-V) (524) ist, das von einem Schrittmotor angetrieben wird, und falls die Anzahl der Schritte des Abgasrückführungsventils (EGR-V) (524) größer als eine vorbestimmte Anzahl ist, die Soll-Verhältnis-(A/F)-Auswahleinrichtung ein von der zweiten Soll-Verhältnis-(A/F)-Änderungseinrichtung geändertes Soll-Verhältnis (A/F) auswählt.
Steuervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Information des Zustandes der Abgasrückführung (EGR), wenn ein Brennmodus geschaltet wird, das EIN-Betriebsverhältnis des Abgasrückführungsventils (EGR-V) (524) ist, das von einem Betriebssteuerverfahren betrieben wird, und falls das EIN-Betriebsverhältnis des Abgasrückführungsventils (EGR-V) (524) größer als ein vorbestimmtes Verhältnis ist, die Soll-Verhältnis-(A/F)-Auswahleinrichtung ein von der zweiten Soll-Verhältnis-(A/F)-Änderungseinrichtung geändertes Soll-Verhältnis (A/F) auswählt.
Steuervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Soll-Verhältnis-(A/F)-Auswahleinrichtung ein von der zweiten Soll-Verhältnis-(A/F)-Änderungseinrichtung für eine vorbestimmte Zeitdauer geändertes Soll-Verhältnis (A/F) auswählt, nachdem bestimmt worden ist, daß der Brennmodus geschaltet worden ist, und ein vorbestimmter Zustand des Betriebszustandes der Abgasrückführung (EGR) erfüllt ist.
Steuervorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Zeitdauer, in der die Soll-Verhältnis-(A/F)-Auswahleinrichtung ein von der zweiten Soll-Verhältnis-(A/F)-Änderungseinrichtung geändertes Soll-Verhältnis (A/F) auswählt, durch Verwendung einer Funktion des Signals des Betriebszustandes der Abgasrückführung (EGR) bestimmt ist, wenn der Brennmodus geschaltet wird.
Steuervorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Funktion eines Signals des Betriebszustandes der Abgasrückführung (EGR), wenn ein Brennmodus geschaltet wird, eine Funktion der Öffnungsstellung des Abgasrückführungsventils (EGR-V) (524) ist und durch eine Tabelle der Öffnungsstellungen des Abgasrückführungsventils (EGR-V) (524) ausgedrückt wird.
Steuervorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Funktion eines Signals des Betriebszustandes der Abgasrückführung (EGR), wenn ein Brennmodus geschaltet wird, eine Funktion der Anzahl der Schritte in Ventilöffnungsrichtung des Abgas rückführungsventils (EGR-V) (524) ist, das von einem Schrittmotor angetrieben wird, und durch eine Tabelle der Anzahl der Schritte in Ventilöffnungsrichtung des Abgasrückführungsventils (EGR-V) (524) ausgedrückt wird.
Steuervorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Funktion eines Signals des Betriebszustandes der Abgasrückführung (EGR), wenn ein Brennmodus geschaltet wird, eine Funktion des EIN-Betriebsverhältnisses des Abgasrückführungsventils (EGR-V) (524) ist, das von einem Betriebssteuerverfahren betrieben wird, und mittels einer Tabelle das EIN-Betriebsverhältnis des Abgasrückführungsventils (EGR-V) (524) ausgedrückt wird.
Steuervorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Funktion eines Signals des Betriebszustandes der Abgasrückführung (EGR), wenn der Brennmodus geschaltet wird, eine Funktion des Öffnungszustandes des Abgasrückführungsventils (EGR-V) (524) und der angesaugten Luftmenge Qa ist, und durch eine Tabelle des Öffnungszustandes des Abgasrückführungsventiles (EGR-V) (524) und der angesaugten Luftmenge Qa ausgedrückt wird.