DE60034744T2

DE60034744T2 - Verfahren und Vorrichtung für direkteinspritzende Otto-Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE60034744T2
Application number: DE60034744T
Authority: DE
Inventors: Masayuki Kents Hill Milton Keynes Tomita; Kimiyoshi Yokohama-shi Nishizawa
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1999-09-09
Filing date: 2000-09-06
Publication date: 2007-09-06
Anticipated expiration: 2020-09-07
Also published as: JP2001082220A; JP3731403B2; EP1083325B1; US6408816B1; DE60034744D1; EP1083325A3; EP1083325A2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG:
a) Sachgebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung und ein Verfahren für einen Direkteinspritz-Funkenentzündungs-Verbrennungsmotor.
b) Beschreibung des Stands der Technik
In den vergangenen Jahren sind Verbrennungsmotoren bekannt geworden, bei denen Kraftstoff direkt in eine Verbrennungskammer eines entsprechenden Motorzylinders eingespritzt wird, wobei, zum Beispiel, eine Kraftstoffverbrennung (so genannte homogene Verbrennung) in einem Zustand durchgeführt wird, in dem der Kraftstoff, unter einem normalen Fahrzustand, während eines Ansaughubs eingespritzt wird (so dass der eingespritzte Kraftstoff homogen über die gesamte Verbrennungskammer diffus verteilt wird), und eine andere Kraftstoffverbrennung (eine so genannte stratifizierte, magere Schichtladungs-Verbrennung) unter einem äußerst dünnen Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das in einer Nähe zu einer mageren Grenze platziert ist, in einem Zustand durchgeführt wird, bei dem Kraftstoff direkt in die Verbrennungskammer während eines Verdichtungshubs, unter einem vorgegebenen Fahrzustand, eingespritzt wird (ein Niedrig-Motor-Geschwindigkeits- und -Niedrig-Motor-Belastungszustand), so dass eine Schichtladungs-Luft-Kraftstoffmischung gebildet wird, die durch ein Luft-Kraftstoff-Gemisch mit einem brennbaren Mischungsverhältnis gebildet ist, die über seine Zündkerze der entsprechenden Verbrennungskammer zündbar ist. Dieser Typ eines Verbrennungsmotors wird als ein Direkteinspritz-Funkenentzündungs-Verbrennungsmotor bezeichnet (siehe japanische Erstveröffentlichungs-Patentanmeldung Nr. Showa 62-191622, veröffentlicht am 22. August 1987, und japanische Erstveröffentlichungs-Patentanmeldung Nr. Heisei 2-169834, veröffentlicht am 29. Juni 1990).
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG:
Die japanische Erstveröffentlichungs-Patentanmeldung Nr. Heisei 10-169488, veröffentlicht am 23. Juni 1998, gibt beispielhaft einen ersten, vorläufig vorgeschlagenen Direkteinspritz-Funkenentzündungs-Verbrennungsmotor an, bei dem, während eines Motorbetriebs, von einem Kaltstart des Motors zu einem Aufwärmzustand, ein lokales Luft-Kraftstoffverhältnis eines Schichtladungs-Luft-Kraftstoff-Gemischs in einem inneren Raum der Verbrennungskammer, der die Zündkerze umgibt, so angereichert wird, dass eine lokal unzureichende Luftmenge erzeugt wird, wobei nicht ausreichend verbranntes Material (CO) und ein Teil eines Kraftstoffs, der unverbrannt verbleibt, mit zusätzlichem Sauerstoff nach einer Hauptverbrennung zur Reaktion gebracht wird, was die Abgastemperatur anhebt, was demzufolge eine Aktivierung eines katalytischen Abgas-Reinigungs-Wandlers unterstützt.
Ein Inhaber, auf den die vorliegende Erfindung übertragen werden soll, meldete als Anmelder die japanische Patentanmeldung Nr. Heisei 11-46612 in Japan am 24. Februar 1999 an. Diese japanische Patentanmeldung bildet keinen Stand der Technik unter 35 US C 102 und 35 US 103, und bildet keinen Stand der Technik unter dem Artikel 54(2) EPÜ.
Diese japanische Patentanmeldung offenbart einen zweiten vorläufig vorgeschlagenen Direkt-Einspritz-Funkenentzündungs-Verbrennungsmotor, bei dem, um ein Problem einer erhöhten Abgasmenge aus nicht verbranntem Kraftstoff (HC) aufgrund einer instabilen Zündung des Kraftstoffs in dem vorstehend beschriebenen Direkteinspritz-Funkenentzündungs-Verbrennungsmotor zu lösen, das Schichtladungs-Luft-Kraftstoff-Gemisch mit einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis gebildet wird, das lokal um die Zündkerze herum angereichert bzw. fett ist, und ein zu einem Spray gebildeter Kraftstoff ausreichend über eine Verzögerung eines Zündzeitpunkts zu einer späteren Zeit als die normale, magere Schichtladungs-Verbrennung zerstäubt wird, so dass eine stabile Zündung und Verbrennung vorverlegt wird, was demzufolge eine Aktivierung eines katalytischen Abgas-Reinigungs-Wandlers unterstützt und Abgas des nicht verbrannten Kraftstoffs (HC) unterdrückt.
Weiterhin offenbart die vorstehend beschriebene japanische Patentanmeldung ein Schichtladungs-Luft-Kraftstoff-Gemisch, das in einem Innenraum der Verbrennungskam mer, das die Zündkerze umgibt, lokal mit dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das fett ist, und mit dem Kraftstoff, eingespritzt während des Verdichtungshubs, gebildet ist, wobei das Luft-Kraftstoff-Gemisch über die gesamte Verbrennungskammer mit dem Kraftstoff, auch eingespritzt während des Ansaughubs, gebildet wird, so dass das Luft-Kraftstoff-Gemisch gebildet wird, wobei das Luft-Kraftstoff-Gemisch über die gesamte Verbrennungskammer mager ist, und eine stöchiometrische Schichtladungs-Verbrennung, bei der ein durchschnittliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dieser Verbrennungskammer so eingestellt wird, um ein ungefähr stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis anzuzeigen, gebildet wird, wobei dieses CO aufgrund einer Hauptverbrennung des Schichtladungs-Luft-Kraftstoff-Gemischs entwickelt wird und zu einer Zündflamme über die gesamte Ecke der Verbrennungskammer mittels des fetten Luft-Kraftstoff-Gemischs nach der Hauptverbrennung ausgebreitet wird. Folglich kann eine schnellere Nachverbrennung von CO erreicht werden.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Steuervorrichtung und ein Verfahren für einen Direkteinspritz-Funkenentzündungs-Verbrennungsmotor zu schaffen, bei denen die vorstehend beschriebene, stöchiometrische Schichtladungs-Verbrennung normal und vorteilhafter ausgeführt werden kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Steuervorrichtung für einen Direkteinspritz-Funkenentzündungs-Verbrennungsmotor geschaffen, der umfasst: einen ersten Steuerabschnitt, der eine Schichtladungs-Verbrennung durchführt, um eine Abgastemperatur in einem Zustand vor einem Abschluss eines Motor-Warmlaufens zu erhöhen, wobei die Schichtladungs-Verbrennung mit einem mageren Luft-Kraftstoff-Gemisch, das über eine gesamte Brennkammer durch eine Kraftstoffeinspritzung bei einem Ansaughub ausgebildet wird, sowie einem fetten Luft-Kraftstoff-Gemisch versehen ist, das in einem Innenraum, der eine Zündkerze der Brennkammer umgibt, über eine Kraftstoffeinspritzung bei einem Verdichtungshub ausgebildet wird; und einen zweiten Steuerabschnitt, der eine Kraftstoffeinspritzmenge der Kraftstoffeinspritzung bei dem Ansaughub und einer Kraftstoffeinspritzmenge der Kraftstoffeinspritzung bei dem Verdichtungshub mittels eines Rückkopplungs-Korrektur-Koeffizienten so korrigiert, dass ein durchschnittliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis über die gesamte Brennkammer so gesteuert wird, dass es ein vorgegebenes Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, wobei die eine Kraftstoffeinspritzung, deren Kraftstoffeinspritzmenge größer ist als die der anderen Kraftstoffeinspritzmenge, sowohl in Zunahme- als auch in Abnahme-Richtung mittels des Rückkopplungs-Korrekturkoeffizienten korrigiert wird und die andere Kraftstoffeinspritzung nur in einer Zunahmerichtung mittels des Rückkopplungs-Korrekturkoeffizienten korrigiert wird.
Gemäß dem Verfahrensaspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Steuerverfahren für einen Direkteinspritz-Funkenentzündungs-Verbrennungsmotor geschaffen, das umfasst: Ausbilden einer Schichtentladungs-Verbrennung, um eine Abgastemperatur in einem Zustand vor einem Abschluss eines Motor-Warmlaufens zu erhöhen, wobei die Schichtladungs-Verbrennung mit einem mageren Luft-Kraftstoff-Gemisch, das über eine gesamte Brennkammer durch eine Kraftstoffeinspritzung bei einem Ansaughub ausgebildet wird, sowie einem fetten Luft-Kraftstoff-Gemisch versehen ist, das in einem Innenraum, der eine Zündkerze an der Brennkammer umgibt, über eine Kraftstoffeinspritzung bei einem Verdichtungshub ausgebildet wird; und Korrigieren einer Kraftstoffeinspritzmenge der Kraftstoffeinspritzung bei dem Ansaughub und einer Kraftstoffeinspritzmenge der Kraftstoffeinspritzung bei dem Verdichtungshub mittels eines Rückkopplungs-Korrekturkoeffizienten, so dass ein durchschnittliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis über die gesamte Brennkammer so gesteuert wird, dass es ein vorgegebenes Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, wobei die eine Kraftstoffeinspritzung, deren Kraftstoffeinspritzmenge größer ist als die der anderen Kraftstoffeinspritzung, sowohl in Zunahme- als auch in Abnahme-Richtung mittels des Rückkopplungs-Korrekturkoeffizienten korrigiert wird und die andere Kraftstoffeinspritzung nur in einer Zunahmerichtung mittels des Rückkopplungs-Korrekturkoeffizienten korrigiert wird.
Diese Zusammenfassung der Erfindung beschreibt nicht notwendigerweise alle notwendigen Merkmale, so dass die Erfindung auch eine Unterkombination dieser beschriebenen Merkmale sein kann.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN:
1A zeigt eine schematische Systemanordnungsansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer Steuervorrichtung, die bei einem Direkteinspritz-Funkenentzündungs-Verbrennungsmotor anwendbar ist.
1B zeigt ein schematisches Schaltungsblockdiagramm einer Steuereinheit, die in 1A dargestellt ist.
2 zeigt ein Betriebs-Flussdiagramm, um einen Verbrennungssteuervorgang, der in der Steuereinheit, die in den 1A und 1B dargestellt ist, ausgeführt wird, zu erläutern.
3A zeigt eine schematische, erläuternde Ansicht des Direkteinspritz-Funkenentzündungs-Verbrennungsmotors, um eine Kraftstoffeinspritzung während eines Verdichtungshubs dessen entsprechender Verbrennungskammer zu erläutern.
3B zeigt eine schematische, erläuternde Ansicht des Direkteinspritz-Funkenentzündungs-Verbrennungsmotors, um eine Kraftstoffeinspritzung während eines Ansaughubs dessen entsprechender Verbrennungskammer zu erläutern.
3C zeigt eine Draufsicht des Direkteinspritz-Funkenentzündungs-Verbrennungsmotors zum Erläutern der Kraftstoffeinspritzung über eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung, die in 1A dargestellt ist.
4 zeigt ein schematisches Diagramm des Direkteinspritz-Funkenentzündungs-Verbrennungsmotors zum Erläutern einer Erzeugung eines Luft-Kraftstoff-Gemischs in der entsprechenden Verbrennungskammer in einem stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungszustand.
5 zeigt ein betriebsmäßiges Flussdiagramm zum Erläutern eines ersten Beispiels eines Kraftstoffeinspritz-Steuervorgangs, der in der Steuereinheit, die in den 1A und 1B dargestellt ist, ausgeführt wird.
6A und 6B zeigen zusammen ein Zeitdiagramm, um Variations-Muster von Kraftstoffeinspritzmengen bei einem Ansaughub der entsprechenden Verbrennungskammer und bei einem Verdichtungshub davon in dem ersten Beispiel der Kraftstoffeinspritzmengensteuerung, dargestellt in 5, zu erläutern.
7 zeigt ein betriebsmäßiges Flussdiagramm zum Erläutern eines zweiten Beispiels eines Kraftstoffeinspritz-Steuervorgangs, der in der Steuereinheit ausgeführt wird, die in den 1A und 1B dargestellt ist.
8 zeigt ein Zeitdiagramm zum Erläutern von Variations-Mustern der Kraftstoffeinspritzmenge, die bei dem Verdichtungshub in dem zweiten Beispiel der Kraffstoffinspritzmengensteuerung, dargestellt in 7, eingespritzt wird.
9 zeigt ein betriebsmäßiges Flussdiagramm zum Erläutern eines dritten Beispiels des Kraftstoffeinspritz-Steuervorgangs, der in der Steuereinheit ausgeführt wird, die in den 1A und 1B dargestellt ist.
10 zeigt ein Zeitdiagramm zum Erläutern eines Variations-Musters der Kraftstoffeinspritzmenge, die bei dem Verdichtungshub in dem dritten Beispiel der Kraftstoffeinspritzmengensteuerung, dargestellt in 9, eingespritzt wird.
11 zeigt ein betriebsmäßiges Flussdiagramm zum Erläutern eines vierten Beispiels des Kraftstoffeinspritz-Steuervorgangs, der in der Steuereinheit ausgeführt wird, die in den 1A und 1B dargestellt ist.
12A und 12B zeigen Zeitdiagramme, um Variations-Muster von Kraftstoffeinspritzmengen bei dem Saughub und bei dem Verdichtungshub in dem vierten Beispiel des Kraftstoffeinspritzmengen-Steuervorgangs, der in 11 dargestellt ist, während der stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennung zu erläutern.
13 zeigt ein betriebsmäßiges Flussdiagramm zum Erläutern eines fünften Beispiels des Kraftstoffeinspritz-Steuervorgangs, der in der Steuereinheit ausgeführt wird, die in den 1A und 1B dargestellt ist.
14A und 14B zeigen ein Zeitdiagramm zum Erläutern von Variations-Mustern der Kraftstoffeinspritzmenge, die bei dem Verdichtungshub in dem fünften Beispiel der Kraftstoffeinspritzmengensteuerung, dargestellt in 13, eingespritzt wird.
15 zeigt ein betriebsmäßiges Flussdiagramm zum Erläutern eines sechsten Beispiels des Kraftstoffeinspritz-Steuervorgangs, der in der Steuereinheit ausgeführt wird, die in den 1A und 1B dargestellt ist.
16A und 16B zeigen zusammen ein Zeitdiagramm, um Variations-Muster der Kraftstoffeinspritzmenge, die während des Verdichtungshubs eingespritzt ist, in dem sechsten Beispiel des Kraftstoffeinspritzmengen-Steuervorgangs, der in 15 dargestellt ist, zu erläutern.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM:
Es wird Bezug auf die Zeichnungen genommen, um ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung zu erleichtern.
1A stellt einen Systemaufbau einer ersten, bevorzugten Ausführungsform einer Steuervorrichtung für einen Direkteinspritz-Funkenentzündungs-Verbrennungsmotor dar.
Ein Luftströmungsmesser 3, um eine Ansaug-Luftströmungs-Menge Qa zu erfassen, und ein Drosselventil 4, um die Ansaugluftmenge Qa einzustellen, sind installiert. Eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung 5 ist zu der Verbrennungskammer jedes Zylinders hin freigelegt.
Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 5 wird so betrieben, um deren Düse in Abhängigkeit eines Ansteuerimpulssignals zu öffnen, das durch eine Steuereinheit 5 eingestellt wird, wie dies später beschrieben wird.
Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 5 ist so aufgebaut, dass Kraftstoff, der von einer Kraftstoffpumpe (nicht dargestellt) unter Druck gesetzt und zugeführt wird, und auf einen vorgegebenen Druck mittels einer Druckreguliereinrichtung gesteuert wird, direkt in die Verbrennungskammer eingespritzt werden kann.
Eine Zündkerze 6 ist, um eine Zündung des angesaugten Luft-Kraftstoff-Gemischs auf der Basis eines Zündsignals von der Steuereinheit 50 durchzuführen, für jeden Zylinder installiert.
Andererseits ist ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 8, um ein Luft-Kraftstoff-Mischungsverhältnis des Abgases, und entsprechend wiederum des angesaugten Luft-Kraftstoff-Gemischs, durch Erfassen einer Konzentration einer bestimmten Komponenten (zum Beispiel Sauerstoff) in dem Abgas zu erfassen, innerhalb des Abgaskanals 7 angeordnet.
Der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 8 kann ein Sauerstoffsensor sein, der ein Spannungssignal in Bezug auf ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Mischungsverhältnis als fett oder mager ausgibt, sein, oder kann ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor mit breitem Bereich sein, der linear das Luft-Kraftstoff-Verhältnis über einen weiten Bereich erfasst. Ein katalytischer Abgasreinigungswandler 9 ist, um das Abgas zu reinigen, an der Ausströmseite des Abgaskanals 7 angeordnet. Es ist anzumerken, dass eine dreidimensionale Katalyse oder eine Oxidation von CO und HC in dem Abgas in einer Nähe zu einem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Mischungsverhältnis {λ = 1, A/F (Luftgewicht/Kraftstoffgewicht) = 14,7} als der katalytische Wandler 9 verwendet werden kann.
Ein Sauerstoffsensor 10 (nachfolgend bezeichnet als ein O₂-Sensor auf der Ausströmseite), der ein Spannungssignal ausgibt, das einen fetten Zustand oder einen mageren Zustand in Bezug auf das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Mischungsverhältnis anzeigt, ist auf einer Ausströmseite des katalytischen Abgasreinigungswandlers 9 angeordnet, um die Konzentration der bestimmten Abgaskomponenten (zum Beispiel Sauerstoff) zu erfassen.
In der Ausführungsform wird eine quantitative Korrektur für die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Rückführsteuerung, basierend auf dem erfassten Wert des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 8, entsprechend dem erfassten Wert des Sauerstoff-(O₂)-Sensors 10 vorgenommen. Demzufolge ist der ausströmseitige O₂-Sensor 10 so installiert, um eine Steuerung, entwickelt aufgrund einer Verschlechterung des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 8, zu unterdrücken (um ein so genanntes Doppel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensorsystem anzuwenden).
In einem Fall, bei dem eine Luft-Kraftstoff-Mischungsverhältnis-Rückführsteuerung basierend auf dem erfassten Wert nur des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 8 ausgeführt wird, kann der ausströmseitige O₂-Sensor 10 weggelassen werden. Zusätzlich können in einem anderen Fall, bei dem die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Rückführsteuerung nicht ausgeführt wird, sowohl der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 8 als auch der ausströmseitige O₂-Sensor 10 weggelassen werden.
Ein Kurbelwinkelsensor 11 ist in der Ausführungsform vorgesehen. Eine Steuereinheit 50 zählt ein Kurbeleinheitwinkelsignal, das synchron zu einer Motorumdrehung für ein konstantes Zeitintervall ausgegeben ist, oder misst alternativ eine Periode eines Kurbelreferenzwinkelsignals, so dass eine Motorgeschwindigkeit Ne erfasst werden kann.
Ein Kühlmitteltemperatursensor 12 ist, um eine Kühlmitteltemperatur Tw innerhalb eines Kühlmittelmantels zu erfassen, an dem Kühlmittelmantel des Motors 1 angeordnet.
Weiterhin ist ein Drosselsensor 13 (kann auch als ein Leerlaufschalter ausgeführt sein), um einen Öffnungswinkel des Drosselventils 4 zu erfassen, installiert.
In der bevorzugten Ausführungsform ist eine Drosselventil-Steuereinheit 14 angeordnet, in der ein Aktuator, wie beispielsweise ein DC-Motor, installiert ist, um zu ermöglichen, dass ein Öffnungswinkel des Drosselventils 4 gesteuert werden kann.
Die Drosselventil-Steuereinheit 14 steuert elektronisch den Öffnungswinkel des Drosselventils 4 in Abhängigkeit eines Ansteuersignals von der Steuereinheit 50, so dass ein gefordertes Drehmoment, das auf der Basis eines Fahrzeug-Insassen-Gaspedals, das variabel betätigt ist, berechnet ist, erreicht werden kann.
Erfassungssignale von verschiedenen Sensoren werden zu der Steuereinheit 50 eingegeben, die durch einen Mikroprozessor gebildet ist, der durch eine CPU (zentrale Verarbeitungseinheit) 50a, einen ROM (Read Only Memory) 50b, einen RAM (Random Access Memory) 50c, eine Eingangs/Ausgangs-Schnittstelle, die einen A/D-Wandler besitzt, einen Eingangs-Anschluss 50d und einen Ausgangs-Anschluss 50e, und einen gemeinsamen Bus, wie dies in 1B dargestellt ist, gebildet ist.
Die Steuereinheit 50 steuert den Öffnungswinkel des Drosselventils 4 über die Drosselventil-Steuereinheit 14 in Abhängigkeit eines Motorantriebszustands, der auf der Basis der Signale von verschiedenen Sensoren, die vorstehend beschrieben sind, erfasst ist, steuert eine Kraftstoffeinspritzmenge (Kraftstoffzuführmenge) durch Ansteuern der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 5 für jeden Zylinder und steuert einen Zündzeitpunkt über jede Zündkerze 6.
Es ist anzumerken, dass, zum Beispiel, eine Schichtladungs-Verbrennung so erreicht werden kann, dass Kraftstoff in die entsprechende Verbrennungskammer während des Verdichtungshubs unter einem vorbestimmten Motorlaufzustand (ein niedriger oder mittel belasteter Motor) eingespritzt wird, so dass ein brennbares Luft-Kraftstoff-Gemisch in einer Schichtladungs-Form um die Zündkerze 6 herum innerhalb der entsprechenden Verbrennungskammer gebildet werden kann, eine homogene Verbrennung durchgeführt werden kann, so dass Kraftstoff während eines Ansaughubs unter einem anderen Antriebszustand (wie beispielsweise einen Motor unter hoher Last) eingespritzt werden kann, so dass das Luft-Kraftstoff-Gemisch ein ungefähr homogenes Luft-Kraftstoff-Gemisch über den gesamten Zylinder besitzt. Um diese Bildung einer Schichtladungs-Verbrennung und eine homogene Verbrennung zu erreichen, kann eine Modifikation entsprechend dem Motorfahrzustand für einen Kraftstoffeinspritz-Zeitpunkt vorgenommen werden.
In der Steuereinheit 50 der bevorzugten Ausführungsform kann, während die Abgaskomponente von HC (Kohlenwasserstoff) in die Luft während eines Zeitintervalls unterdrückt wird, zu dem der katalytische Abgasreinigungswandler 9 von einem Zeitpunkt an aktiviert ist, zu dem der Motor 1 gestartet wird, bis zu einem Zeitpunkt, zu dem der katalytische Abgasreinigungswandler 9 aktiviert ist, eine frühere Aktivierung des katalytischen Abgaswandlers 9 erreicht werden. Um dies zu erreichen, führt, zum Beispiel, die Steuereinheit 50 den folgenden Steuervorgang unter einem Empfang der Eingangssignale von den vorstehend beschriebenen Sensoren, wie beispielsweise einem Schlüsselschalter 16, aus.
Es ist anzumerken, dass, da ein mittleres (durchschnittliches) Luft-Kraftstoff-Verhältnis innerhalb der Verbrennungskammer das im Wesentlichen stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Mischungsverhältnis erzielt, wenn die Schichtladungs-Verbrennung dazu verwendet wird, die Abgastemperatur anzuheben, ausgeführt wird, ein Verbrennungsmuster davon eine stöchiometrische Schichtladungs-Verbrennung dargestellt.
Genauer gesagt stellt 2 ein betriebsmäßiges Flussdiagramm dar, das durch die Steuereinheit 50, die in den 1A und 1B dargestellt ist, ausgeführt wird.
An einem Schritt S1 in 2 bestimmt die Steuereinheit 50, ob ein Zündsignal des Schlüsselschalters 16 auf EIN geschaltet ist (eine Schlüssel-Position ist auf eine EIN-Position des Zündschalters gestellt).
Falls JA am Schritt S1 vorliegt (ZÜNDSCHALTER AUS → EIN), geht das Programm, das in 2 dargestellt ist, zu einem Schritt S2 und einem Schritt S3.
Falls NEIN am Schritt S1 vorliegt, wird das Programm der 2 unmittelbar beendet.
Am Schritt S2 bestimmt die Steuereinheit 50, ob ein Startsignal des Schlüsselschalters 16 auf EIN geschaltet ist (die Schlüssel-Position ist auf eine Start-Position gestellt).
Die Steuereinheit 50 bestimmt nämlich, ob eine Kurbelanforderung über einen Anlassermotor (nicht dargestellt) am Schritt S2 vorhanden ist.
Falls JA am Schritt S2 vorliegt, bestimmt die Steuereinheit 50, dass die Motorkurbel-Startanforderung vorhanden ist, und das Programm geht weiter zu einem Schritt S3.
Falls keine Kurbelanforderung am Schritt S2 vorhanden ist (NEIN), bestimmt die Steuereinheit 4, dass noch auf eine Kurbelanforderung zu warten ist, und das Programm wird zurück zu Schritt S1 geführt.
Am Schritt S3 startet die Steuereinheit 50 den Antrieb des Anlassermotors, um ein Kurbeln des Motors vorzunehmen.
Am Schritt S4 führt die Steuereinheit 50 eine Kraftstoffeinspritzung aus, um den Motor 1 zu starten (siehe 3B für eine direkte Kraftstoffeinspritzung bei einem Ansaughub), so dass der Antrieb des Motors 1 (eine homogene Direkteinspritzungs-Verbrennung) durchgeführt wird.
An einem Schritt S5 bestimmt die Steuereinheit 50, ob der katalytische Abgasreinigungswandler 9 aktiviert ist. Diese Bestimmung kann zum Beispiel durch eine Bestimmung ersetzt werden, ob ein ausströmseitiger O₂-Sensor 10, der dem Abgaskanal 7 ausgesetzt ist, aktiviert ist.
Das bedeutet, dass, in Abhängigkeit davon, ob der katalytische Abgasreinigungswandler 9 aktiviert worden ist, auf der Basis eines Variationsmusters des Erfassungssignals des ausströmseitigen O₂-Sensors 10 bestimmt werden kann.
Zusätzlich kann die Steuereinheit 50 eine Temperatur (oder eine Auslasstemperatur) des katalytischen Abgasreinigungswandlers 9 durch Erfassen einer Motorkühlmitteltemperatur Tw oder einer Schmiermitteltemperatur bestimmen und kann die Aktivierung des katalytischen Abgasreinigungswandlers 9 auf der Basis eines Ergebnisses der abgeschätzten Temperatur des katalytischen Wandlers 9 bestimmen, oder kann die Erfassung der Tem peratur (oder der Auslasstemperatur) des katalytischen Abgasreinigungswandlers 9 direkt bestimmen.
Wenn der katalytische Wandler 9 bis dahin noch nicht am Schritt S5 aktiviert ist (JA), führt die Steuereinheit 50 die stöchiometrische Schichtladungs-Verbrennung aus, wenn ein einen Zustands-Übergang freigebender Zustand zu der stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennung an einem Schritt S6 eingerichtet ist, wie dies später beschrieben werden wird.
Andererseits bestimmt, wenn der katalytische Abgasreinigungswandler 9 bereits am Schritt S6 aktiviert worden ist (NEIN), die Steuereinheit 50, dass keine Steuerung benötigt wird, um eine Aktivierung des katalytischen Wandlers zu bestimmen, und das Programm geht zu einem Schritt S9. Am Schritt S9 führt die Steuereinheit 50 eine Form einer Verbrennung durch, wie sie herkömmlich bekannt ist, und zwar entsprechend dem Motorantriebszustand, um den Verbrauch von Kraftstoff einzusparen.
Dann wird das vorliegende, betriebsmäßige Flussdiagramm, das in 2 dargestellt ist, beendet.
An dem Schritt S6 bestimmt die Steuereinheit 50, ob der den Übergang freigebende Zustand zu der stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennung eingerichtet ist.
Genauer gesagt kann, wenn ein Temperaturzustand der Verbrennungskammer eingerichtet ist und die eingerichtete Temperatur gleich zu der oder oberhalb einer vorgegebenen Temperatur wird, eine bevorzugte Zündfähigkeit und Verbrennungsfähigkeit und Motorstabilität (Motorlauffähigkeit) erreicht werden kann. Demzufolge geht das Programm weiter zu Schritt S7.
Andererseits ist in einem Fall, bei dem die Bestimmung NEIN ist (am Schritt S6) und die stöchiometrische Schichtladungs-Verbrennung, um die Aktivierung des katalytischen Wandlers zu unterstützen, wie dies später beschrieben wird, durchgeführt wird, die Temperatur in der Verbrennungskammer niedriger als ein vorbestimmter Wert, so dass eine Unterstützung einer Zerstäubung und einer Vergasung des stöchiometrischen, geschichteten Luft-Kraftstoff-Gemischs nicht in vorteilhafter Weise ausgeführt werden kann. Demzufolge ist dabei eine Möglichkeit vorhanden, dass sich die Zündfähigkeit, die Verbren nungsstabilität und die Motorstabilität (Motorlauffähigkeit) verringern. Demzufolge wird der Übergang zu der stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennung unterbunden, um mit der direkten Kraftstoffeinspritzung (homogene Verbrennung unter direkter Einspritzung) unter dem Ansaughub fortzuführen. Dann wird das Programm zurück zu Schritt S4 geführt.
Am Schritt S7 ist, da dieser Schritt in einen Fall eintritt, bei dem die Unterstützung der Aktivierung des katalytischen Wandlers benötigt wird, wenn der katalytische Wandler 9 nicht aktiviert ist, die Temperatur der Verbrennungskammer gleich zu oder oberhalb einer vorgegebenen Temperatur, und die Erzeugung des Schichtladungs-Luft-Kraftstoff-Gemischs kann in vorteilhafter Weise durchgeführt werden. Demzufolge wird der Übergang der Motorverbrennung zu der stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennung ermöglicht, um die Aktivierung des katalytischen Wandlers so zu unterstützen, dass die stöchiometrische Schichtladungs-Verbrennung durchgeführt werden kann.
Genauer gesagt ist ein Gewicht des Kraftstoffs zum Beispiel ungefähr 50% bis ungefähr 90% der gesamten Kraftstoffmenge (ein Kraftstoffgewicht, das erforderlich ist, um ein ungefähr stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Mischungsverhältnis zu erreichen), mit der eine etwa perfekte Verbrennung mit einer Einlassluftmenge pro Verbrennungszyklus vorgenommen werden kann, so dass ein homogenes Luft-Kraftstoff-Gemisch gebildet wird, das relativ mager in Bezug auf das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Mischungsverhältnis über die gesamte Verbrennungskammer ist (gebildet entsprechend der Kraftstoffeinspritzung, wie dies in den 3B und 3C dargestellt ist), und der verbleibende Kraftstoff, der ein Gewicht von ungefähr 50% bis ungefähr 10% besitzt, wird in die entsprechende Verbrennungskammer bei dem Kompressionshub so eingespritzt, dass der eingespritzte Kraftstoff mit dem Luft-Kraftstoff-Gemisch (hohe Kraftstoffkonzentration) verbrannt wird (bezieht sich auf 4), das relativ fett in Bezug auf das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis um die entsprechende Zündkerze 6 herum ist (siehe 3A), das zu einer Schichtung gebildet ist.
Es ist anzumerken, dass in der stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsform ein Verhältnis der Kraftstoffeinspritzmenge während des Ansaughubs zu derjenigen während des Verdichtungshubs (nachfolgend bezeichnet als ein Teilungsverhältnis) so eingestellt werden kann, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Luft-Kraftstoff-Gemischs, das mage rer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Mischungsverhältnis des Luft-Kraftstoff-Gemischs ist, das in der entsprechenden Verbrennungskammer während des Saughubs gebildet ist, 16 bis 28 ergibt, und dasjenige, das in dem Innenraum um die entsprechende Zündkerze herum über die Kraftstoffeinspritzung während des Verdichtungshubs gebildet ist und das fetter als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Mischungsverhältnis ist, 9 bis 13 ergibt.
Eine Luft-Kraftstoff-Mischungsverhältnis-Rückführsteuerung wird auf der Basis von erfassten Werten des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 8 und des ausströmseitigen O₂-Sensors 10 durchgeführt, so dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in jeder Luft-Kraftstoff-Mischungsschicht so eingestellt wird, um in den vorstehend angegebenen Bereich zu fallen.
Eine stöchiometrische Schichtladungs-Verbrennung, die vorstehend beschrieben ist, kann nicht nur die Abgastemperatur anheben, sondern kann auch eine unverbrannte Menge an HC, abgegeben von der entsprechenden Verbrennungskammer in den Abgaskanal, verglichen mit einer ausreichend bekannten homogenen, stöchiometrischen Verbrennung, verringern.
Das bedeutet, dass, entsprechend der stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennung, das Abgas von HC in die Atmosphäre während eines Zeitintervalls von dem Start des Motors bis zu dem katalytischen Abgasreinigungswandler 9 unterdrückt werden kann, und eine frühere Aktivierung des katalytischen Abgasreinigungswandlers 9 kann stark unterstützt werden.
Als nächstes bestimmt, am Schritt S8, die Steuereinheit 50, ob der katalytische Abgasreinigungswandler 9 aktiviert worden ist (das Motoraufwärmen ist abgeschlossen), und zwar in derselben Art und Weise, wie dies am Schritt S5 beschrieben ist.
Falls JA am Schritt S8 gilt, geht das Programm der 2 weiter zu einem Schritt S10.
Falls NEIN am Schritt S8 gilt, wird das Programm in 2 zu Schritt S7 zurückgeführt, an dem die stöchiometrische Schichtladungs-Verbrennung fortgeführt wird, bis der katalytische Abgasreinigungswandler 9 aktiviert worden ist.
Am Schritt S9 wird der Verbrennungszustand zu solchen Verbrennungszuständen, wie eine homogene stöchiometrische Verbrennung, die homogene magere Verbrennung oder die magere Schichtladungs-Verbrennung, überführt, und das Programm der 2 wird beendet.
Als nächstes wird ein Beispiel einer Kraftstoffeinspritzmengen-Steuerung während der stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennung, die durch die Steuervorrichtung in der bevorzugten Ausführungsform ausgeführt wird, nachfolgend beschrieben.
5 stellt ein betriebsmäßiges Flussdiagramm des ersten Beispiels der Kraftstoffeinspritzmengen-Steuerung dar.
An einem Schritt S11 liest die Steuereinheit 50 ein Spannungssignal von dem Luft-Strömungsmesser 3 und das Kurbelwinkelsignal von dem Kurbelwinkelsensor 11, berechnet eine Einlassluft-Strömungsmenge Qa und eine Motorgeschwindigkeit Ne, und berechnet eine Basis-Kraftstoffeinspritzmenge Tp aus Qa und Ne wie folgt: Tp = c × Qa/Ne (c gibteine Konstante an) (1).
An einem Schritt S12 berechnet die Steuereinheit 50 eine effektive Kraftstoffeinspritzmenge CTi durch Korrigieren der Basis-Kraftstoffeinspritzmenge Tp mit verschiedenen Korrekturkoeffizienten KOFF, wie beispielsweise einem Kühlmitteltemperatur-Korrekturkoeffizienten Kw für den Wert von Tp, um zu einer fetten Richtung hin korrigiert zu werden, um die Motorstabilität während einer niedrigen Kühlmitteltemperatur zu sichern, und einen Start- und einen Nach-Start-Erhöhungs-Korrekturkoeffizienten Kas: CTi = Tp × COEP (2).
An einem Schritt S13 wird eine effektive Kraftstoffeinspritzmenge bei dem Saughub CTiHB unter Verwendung des Teilungsverhältnisses Ksp entsprechend der nachfolgenden Gleichung eingestellt: CTiHP = CTi × Ksp (3).
In der Gleichung (3) wird das Teilungsverhältnis Ksp als ein Verhältnis CTiH der Kraftstoffeinspritzmenge bei dem Ansaughub in einer Durchschnitts-Kraftstoffeinspritzmenge (=CTiH + CTiS), was eine Summe der Kraftstoffeinspritzmenge CTiH an dem Ansaughub und derjenigen CTiS an dem Verdichtungshub ist, eingestellt. Demzufolge gibt das Teilungsverhältnis der Kraftstoffeinspritzung CTiS an dem Verdichtungshub zu der Durch schnitts-Kraftstoffeinspritzmenge (1 – Ksp) an, die variabel entsprechend dem Motorlaufzustand eingestellt werden kann. Das Teilungsverhältnis Ksp kann demzufolge festgelegt sein oder kann entsprechend dem Motorlaufzustand variiert werden.
An einem Schritt S14 berechnet die Steuereinheit 50 die effektive Kraftstoffeinspritzmenge CTiSB an dem Verdichtungshub entsprechend der nachfolgenden Gleichung: CTiSB = CTi × (1 – Ksp) (4).
An einem Schritt S15 vergleicht die Steuereinheit 50 die effektive Kraftstoffeinspritzmenge CTiSB an einem Verdichtungshub, wenn die Kraftstoffeinspritzmenge kleiner als CTiHB an dem Saughub ist, mit einer minimalen Menge TIMIN, die dahingehend freigegeben wird, dass sie über die entsprechende Kraftstoffeinspritzeinrichtung 5 eingespritzt wird, um zu bestimmen, ob CTiSB ≥ TIMIN gilt.
Falls CTiSB < TIMIN ist (NEIN), und zwar am Schritt S15, bestimmt die Steuereinheit 50, dass die wesentliche Kraftstoffeinspritzung an dem Verdichtungshub nicht durchgeführt wird und dass die normale stöchiometrische Schichtladungs-Verbrennung nicht weiter ausgeführt werden kann, und das Programm geht zu einem Schritt S16. An dem Schritt S16 hält die Steuereinheit 50 die stöchiometrische Schichtladungs-Verbrennung an (und der Verbrennungszustand wird zu einer anderen Verbrennung umgeschaltet).
Andererseits geht, wenn CTiSB ≥ TIMIN gilt (JA), und zwar am Schritt S15, das vorliegende Programm weiter zu einem Schritt S17.
Am Schritt S17 stellt die Steuereinheit 50 einen Luft-Kraftstoff-Mischungsverhältnis-Rückführungs-Korrekturkoeffizienten α über eine Proportional-Integrations-(PI)-Steuerung auf der Basis eines Ergebnisses einer Erfassung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses durch den Luft-Kraftstoff-Mischungs-Verhältnis-Sensor 8, der auf der Ausströmseite des katalytischen Abgasreinigungswandlers 9 angeordnet ist, ein.
An dem nächsten Schritt S18 berechnet die Steuereinheit 50 eine End-Kraftstoffeinspritzmenge CTiH an dem Ansaughub unter Verwendung der nachfolgenden Gleichung mittels eines Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Rückkopplungs-Korrekturkoeffizienten α: CTiH = CTiHB × α (5).
An dem nächsten Schritt S19 berechnet die Steuereinheit 50 eine End-Kraftstoffeinspritzmenge CTiS an dem Verdichtungshub unter Verwendung der nachfolgenden Gleichung (6) durch Korrigieren der effektiven Kraftstoffeinspritzmenge CTiSB an dem Verdichtungshub mit dem Luft-Kraftstoff-Mischungs-Verhältnis-Rückkopplungs-Korrekturkoeffizienten α. CTiS = CTiSB × α (6).
Die 6A und 6B stellen ein Variationsmuster der Kraftstoffeinspritzmengen unter dem Ansaughub und unter dem Verdichtungshub dar, wenn das erste Beispiel der Kraftstoffeinspritzmengensteuerung, dargestellt in 5, ausgeführt wird.
Da in der Luft-Kraftstoff-Mischungs-Verhältnis-Rückführsteuerung sowohl die Kraftstoffeinspritzmenge unter dem Ansaughub als auch diejenige unter dem Verdichtungshub, wie vorstehend unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm der 5 beschrieben ist, mit dem Rückkopplungs-Korrekturkoeffizienten α korrigiert werden, kann das Teilungsverhältnis der Kraftstoffeinspritzmenge konstant beibehalten werden und eine Funktion mit einer stabilen Verbrennung kann sichergestellt werden.
In einem Fall, bei dem die minimale Kraftstoffeinspritzmenge (die Kraftstoffeinspritzmenge normalerweise unter dem Verdichtungshub), die die entsprechende Kraftstoffeinspritzeinrichtung 5 minimal einspritzen kann, klein ist und die normale Kraftstoffeinspritzung auch dann sichergestellt werden kann, wenn eine der Kraftstoffeinspritzmengen unter dem Ansaughub und unter dem Verdichtungshub, die kleiner (geringer) als die andere ist, der direktionalen Abnahme-Korrektur mittels des Rückkopplungs-Korrekturkoeffizienten α unterliegt, kann die Ausführung der Luft-Kraftstoff-Mischungssteuerung, die unter Bezugnahme auf 5 beschrieben ist, die vorteilhafteste stöchiometrische Schichtladungs-Verbrennungsfunktion erreichen.
Es ist anzumerken, dass die Kraftstoffeinspritzung unter dem Ansaughub unter Verwendung einer anderen Kraftstoffeinspritzeinrichtung ausgeführt werden kann, die so angeordnet ist, dass der eingespritzte Kraftstoff zu der Einlassöffnung hin gerichtet wird. Da in diesem Fall eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit einer kleinen, quantitativen Kapazität als die Kraftstoffeinspritzeinrichtung, die Kraftstoff innerhalb der Verbrennungskammer ein spritzt, vorgesehen ist, kann folglich eine kleine minimale Kraftstoffeinspritzmenge verwendet werden, so dass es für die Steuervorrichtung einfach ist, den Steuervorgang in dem ersten Beispiel anzuwenden.
Als nächstes wird ein zweites Beispiel der Kraftstoffeinspritzmengensteuerung während der stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennung unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm, das in 7 dargestellt ist, beschrieben.
Es ist anzumerken, dass die Schritte S21 bis S28 dieselben wie die Schritte S11 bis S18 sind.
Während die stöchiometrische Schichtladungs-Verbrennung ausgeführt wird, korrigiert die Kraftstoffeinspritzmenge CTiH unter dem Ansaughub, die größer als diejenige unter dem Verdichtungshub ist (zum Beispiel beträgt das Teilungsverhältnis Ksp ungefähr 65%), die effektive Kraftstoffeinspritzmenge CTiHB mit einem Rückkopplungs-Korrekturkoeffizienten α.
An einem Schritt S29 bestimmt die Steuereinheit 50, ob der Rückkopplungs-Korrekturkoeffizient α 1 oder mehr (100% oder mehr) anzeigt. Wenn α ≥ 1 (JA) am Schritt S29 gilt, bestimmt die Steuereinheit 50, dass die Kraftstoffeinspritzmenge in der Zunahmerichtung korrigiert wird, und das Programm geht weiter zu einem Schritt S30.
An dem Schritt S30 stellt die Steuereinheit 50 die End-Kraftstoffeinspritzmenge CTiS durch Korrigieren der effektiven Kraftstoffeinspritzmenge CTiSB unter dem Verdichtungshub, die kleiner als diejenige unter dem Verdichtungshub ist (zum Beispiel beträgt das Teilungsverhältnis (1 – Ksp) ungefähr 35%), mit dem Rückkopplungs-Korrekturkoeffizienten α gleich zu oder oberhalb 1 in der Zunahmerichtung ein.
Andererseits bestimmt, falls α < 1 (NEIN) am Schritt S29 gilt, die Steuereinheit 50, dass die Korrektur der Kraftstoffeinspritzmenge in der Zunahmerichtung ausgeführt wird, und das Programm geht zu einem Schritt S31.
An dem Schritt S31 berechnet die Steuereinheit 50 die End-Einspritzmenge CTiS und gibt sie aus, die gleich zu der effektiven Kraftstoffeinspritzmenge CTiSB unter dem Verdichtungshub ist, ohne eine Korrektur mittels des Rückkopplungs-Korrekturkoeffizienten α.
8 stellt das Variationsmuster der Kraftstoffeinspritzmenge unter dem Verdichtungshub in einem Fall dar, bei dem die Kraftstoffeinspritzmengensteuerung, die in 7 dargestellt ist, ausgeführt wird.
Wie vorstehend beschrieben ist, wird die Korrektur der kleineren Kraftstoffeinspritzmenge unter dem Verdichtungshub mit dem Rückkopplungs-Korrekturkoeffizienten nicht ausgeführt. Demzufolge kann die Kraftstoffeinspritzmengensteuerung, die in 7 dargestellt ist, verhindern, dass die Kraftstoffeinspritzung wesentlich unterbrochen wird, und kann die normale, stöchiometrische Schichtladungs-Verbrennung sicherstellen.
Als nächstes stellt 9 ein drittes Beispiel der Kraftstoffeinspritzsteuerung während der stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennung dar.
Die Inhalte der Schritte S41 bis S48 sind dieselben wie solche der Schritte S11 bis S18. Während die stöchiometrische Schichtladungs-Verbrennung ausgeführt wird, wird die Kraftstoffeinspritzmenge CTiH unter dem Ansaughub mit der effektiven Kraftstoffeinspritzmenge CTiHB mittels des Rückkopplungs-Korrekturkoeffizienten α korrigiert eingestellt.
Andererseits gibt, für die Kraftstoffeinspritzmenge unter dem Verdichtungshub, die Steuereinheit 50 eine effektive Kraftstoffeinspritzmenge CTiSB, die am Schritt S44 eingestellt ist, direkt ohne Korrektur mit dem Rückkopplungs-Korrekturkoeffizienten α als die End-Kraftstoffeinspritzmenge CTiS am Schritt S49 aus.
10 stellt das Variationsmuster der Kraftstoffeinspritzmenge unter dem Verdichtungshub in einem Fall dar, bei dem die Kraftstoffeinspritzmengensteuerung, die in 9 dargestellt ist, ausgeführt wird.
Wie in den 9 und 10 dargestellt ist, unterliegt die kleinere Kraftstoffeinspritzmenge unter dem Verdichtungshub keiner Korrektur unter Verwendung des Rückkopplungs-Korrekturkoeffizienten. Demzufolge kann die Kraftstoffeinspritzsteuerung in dem Fall der 9 verhindern, dass die Kraftstoffeinspritzung wesentlich unterbrochen wird, und die normale, stöchiometrische Schichtladungs-Verbrennung kann sichergestellt werden. Die Abweichung des Teilungsverhältnisses in dem Fall des dritten Beispiels ist groß verglichen mit derjenigen in dem Fall des zweiten Beispiels, allerdings wird die Kraftstoffeinspritzmengensteuerung einfacher als diejenige in dem zweiten Beispiel.
Die Inhalte der Schritte S51 bis S58 sind dieselben wie solche der Schritte S11 bis S18 in dem Fall des ersten Beispiels. Während die stöchiometrische Schichtladungs-Verbrennung ausgeführt wird, wird die Endeinspritzmenge CTiH während des Ansaughubs mit der effektiven Kraftstoffeinspritzmenge CTiHB mittels eines Rückkopplungs-Korrekturkoeffizienten α korrigiert eingestellt.
An einem Schritt S59 in 11 bestimmt die Steuereinheit 50, ob die effektive Kraftstoffeinspritzmenge CTiSB unter dem Verdichtungshub, deren Mengenwert kleiner ist, gleich zu einem oder oberhalb eines vorgegebenen Werts (= TIMIN + A) liegt.
Der vorbestimmte Wert von A wird auf einen Wert entsprechend zu der Einspritzmenge eingestellt, die einer größten Abweichung entspricht, die der Referenzwert (= 1) des Rückkopplungs-Korrekturkoeffizienten α in der Abnahmerichtung einnehmen kann. Das bedeutet, dass gerade dann die Kraftstoffeinspritzung in der Abnahmerichtung auf ein Maximum mittels eines Rückkopplungs-Korrekturkoeffizienten α korrigiert wird. Die Kraftstoffeinspritzmenge gleich zu oder oberhalb des die Einspritzung zulassenden minimalen Werts TIMIN kann sichergestellt werden.
Wenn die effektive Kraftstoffeinspritzmenge CTiSB gleich zu einem oder oberhalb eines vorgegebenen Werts (= TIMIN + A) an einem Schritt S59 liegt, geht das Programm weiter zu einem Schritt S60.
An dem Schritt S60 korrigiert die Steuereinheit 50 die effektive Kraftstoffeinspritzmenge CTiSB unter einem Verdichtungshub mittels des Luft-Kraftstoff-Mischungs-Rückkopplungs-Korrekturkoeffizienten α, um die End-Kraftstoffeinspritzmenge CTiS unter dem Verdichtungshub unter Verwendung der nachfolgenden Gleichung zu berechnen: CTiS = CTiSB × α (7).
Wenn CTiSB < TIMIN + A (NEIN) am Schritt S59 gilt, geht das Programm weiter zu einem Schritt S61.
An dem Schritt S61 bestimmt die Steuereinheit 50, ob der Rückkopplungs-Korrekturkoeffizient α gleich zu oder oberhalb 1 liegt.
Wenn α ≥ 1 gilt (die Korrektur der Kraftstoffeinspritzmenge in der Zunahmerichtung wird benötigt), und zwar am Schritt S61 (JA), geht das Programm weiter zu einem Schritt S60.
In dem Schritt S60 korrigiert die Steuereinheit 50 die effektive Kraftstoffeinspritzmenge CTiSB unter dem Verdichtungshub mit dem Rückkopplungs-Korrekturkoeffizienten gleich zu oder oberhalb von 1, korrigiert in der Zunahmerichtung, um die End-Kraftstoffeinspritzmenge CTiS zu berechnen.
Wenn α < 1 (NEIN) am Schritt S61 gilt, bestimmt die Steuereinheit 50, dass die Korrektur der Kraftstoffeinspritzmenge in der Abnahmerichtung benötigt wird, und das Programm geht zu einem Schritt S62.
Am Schritt S62 stellt die Steuereinheit 50 die effektive Kraftstoffeinspritzmenge CTiSB unter dem Verdichtungshub ohne Abnahmerichtungskorrektur des Rückkopplungs-Korrekturkoeffizienten α als die End-Kraftstoffeinspritzmenge CTiS ein.
Die 12A und 12B stellen das Variationsmuster der End-Einspritzmengensteuerung dar, die, wie in 11 dargestellt ist, ausgeführt wird.
In dem Fall, bei dem die effektive Kraftstoffeinspritzmenge CTiSB gleich zu oder oberhalb des vorgegebenen Werts liegt (= TIMIN + A), wird die Kraftstoffeinspritzmenge gleich zu einer oder oberhalb einer minimalen Einspritzmenge TIMIN, durch die die Kraftstoffeinspritzung freigegeben wird, wenn die Abnahmekorrektur der Kraftstoffeinspritzung mittels des Rückkopplungs-Korrekturkoeffizienten α vorgenommen wird, sichergestellt (siehe 12A), wobei die Korrektur in der Zunahmerichtung für sowohl die Kraftstoffeinspritzmenge CTiH unter dem Ansaughub als auch von CTiS unter dem Verdichtungshub vorgenommen wird. Zusätzlich wird, in einem Bereich niedriger Last, in dem die effektive Kraftstoffeinspritzmenge CTiSB kleiner als ein vorgegebener Wert (= TIMIN + A) ist, nur die Korrektur in der Zunahmerichtung mittels eines Rückkopplungs-Korrekturkoeffizienten α vorgenommen.
Demzufolge kann, während eine Abweichung des Teilungsverhältnisses verringert wird, die normale Schichtladungs-Verbrennung sichergestellt werden. Dann kann ein Antriebsbereich, in dem keine Abweichung in dem Teilungsverhältnis der Kraftstoffeinspritzmenge vorhanden ist, erreicht werden, und eine Funktionsweise der stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennung kann so stark wie möglich erhöht werden.
Als nächstes stellt 13 ein fünftes Beispiel eines Kraftstoffeinspritzmengen-Steuervorgangs während der stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennung dar.
Die Inhalte der Schritte S71 bis S80 sind dieselben wie solche der Schritte S51 bis S60 in dem vierten Beispiel.
Während die stöchiometrische Schichtladungs-Verbrennung ausgeführt wird, wird eine Kraftstoffeinspritzmenge CTiH unter dem Ansaughub mit der effektiven Kraftstoffeinspritzmenge CTiHB mittels eines Rückkopplungs-Korrekturkoeffizienten α korrigiert eingestellt, und das CTiS unter dem Verdichtungshub wird mit der effektiven Kraftstoffeinspritzmenge CTiHB, korrigiert mittels eines Rückkopplungs-Korrekturkoeffizienten α, wenn CTiHB ≥ (TIMIN + A) gilt, am Schritt S80, eingestellt.
Wenn CTiHB < (TIMIN + A) (NEIN) am Schritt S79 gilt, wird die effektive Kraftstoffeinspritzmenge CTiHB direkt als End-Kraftstoffeinspritzmenge CTiS ohne Korrektur mittels eines Rückkopplungs-Korrekturkoeffizienten α an einem Schritt S81 (CTiS = CTiHB) eingestellt.
Die 14A und 14B stellen das Variationsmuster einer Kraftstoffeinspritzmenge unter dem Verdichtungshub dar, wenn die Kraftstoffeinspritzmengensteuerung, dargestellt in 13, ausgeführt wird.
Demzufolge kann der Antriebsbereich, in dem die normale, stöchiometrische Schichtladungs-Verbrennung mit einer Teststeuerung sichergestellt wird, erreicht werden, und die Funktionsweise der stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennung kann so stark wie möglich ohne Abweichung von dem Teilungsverhältnis erhöht werden.
Als nächstes stellt 15 ein betriebsmäßiges Flussdiagramm eines sechsten Beispiels des Kraftstoffeinspritzmengen-Steuervorgangs während der stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennung dar.
Zunächst sind die Inhalte der Schritte S91 bis S98 dieselben wie solche der Schritte S11 bis S18, die in dem ersten Beispiel, das in 3 dargestellt ist, beschrieben sind. Wenn die stöchiometrische Schichtladungs-Verbrennung ausgeführt wird, wird die Kraftstoffeinspritzmenge CTiH an dem Saughub mit der effektiven Kraftstoffeinspritzmenge CTiHB mit dem Rückkopplungs-Korrekturkoeffizienten α korrigiert eingestellt.
An einem Schritt S99 in 15 stellt die Steuereinheit 50 eine vorläufige Kraftstoffeinspritzmenge CTiS1 mit einer effektiven Kraftstoffeinspritzmenge CTiSB, korrigiert mittels eines Rückkopplungs-Korrekturkoeffizienten α für die Kraftstoffeinspritzmenge CTiS unter dem Verdichtungshub (CTiS1 = CTiSB), ein.
An einem Schritt S100 bestimmt die Steuereinheit 50, ob die vorläufige Kraftstoffeinspritzmenge CTiS1 gleich zu oder größer als die minimale Kraftstoffeinspritzmenge TIMIN ist, mit der die Kraftstoffeinspritzung freigegeben wird, um einzuspritzen.
Falls CTiS1 ≥ TIMIN (JA) am Schritt S100 gilt, geht das Programm zu einem Schritt S101.
An dem Schritt S101 stellt die Steuereinheit 50 eine vorläufige Kraftstoffeinspritzmenge CTiS1 mittels eines Rückkopplungs-Korrekturkoeffizienten α als die End-Kraftstoffeinspritzmenge CTiS unter dem Verdichtungshub ein (CTiS = CTiS1).
Andererseits geht, wenn CTiS < TIMIN (NEIN) am Schritt S100 gilt, das Programm zu einem Schritt S102.
An dem Schritt S102 setzt die Steuereinheit 50 die minimale Kraftstoffeinspritzmenge TIMIN als End-Kraftstoffeinspritzmenge CTiS unter dem Verdichtungshub zurück.
Die 16A und 16B stellen Variationsmuster der Kraftstoffeinspritzmenge unter dem Verdichtungshub dar, wenn der Kraftstoffeinspritzmengen-Steuervorgang, dargestellt in 15, ausgeführt wird.
Wie in den 16A und 16B dargestellt ist, wird die Korrektur des Rückkopplungs-Korrekturkoeffizienten unter Beibehalten einer der Kraftstoffeinspritzmengen unter dem Verdichtungs- und unter dem Saughub, der kleiner als der andere ist, auf den Wert gleich zu oder größer als die minimale Kraftstoffeinspritzmenge ausgeführt. Demzufolge wird die Abweichung zwischen dem Teilungsverhältnis der Kraftstoffeinspritzmengen so gering wie möglich verringert und die normale, stöchiometrische Schichtladungs-Verbrennung kann sichergestellt werden. Gleichzeitig kann der Antriebsbereich, in dem die Funktionsweise der stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennung so hoch wie möglich ohne Abweichung von dem Teilungsverhältnis erhöht wird, in großem Umfang sichergestellt werden.
Es ist anzumerken, dass es, obwohl, für den Direkteinspritz-Funkenentzündungs-Verbrennungsmotor, bei dem die Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung anwendbar ist, die einzelne Verbrennungskammer erläutert worden ist, natürlich selbstverständlich ist, dass die vorliegende Erfindung bei jeder Verbrennungskammer der Motorzylinder anwendbar ist. Es ist auch anzumerken, dass nur eines der betriebsmäßigen Flussdiagramme, die in den 5, 7, 9, 11, 13 und 15 dargestellt sind, ausgeführt wird, immer wenn das Programm, das in 2 dargestellt ist, in den Schritt S7 eintritt.
Obwohl die Erfindung vorstehend unter Bezugnahme auf eine bestimmte Ausführungsform der Erfindung beschrieben worden ist, ist die Erfindung nicht auf die Ausführungsformen, die vorstehend beschrieben sind, beschränkt. Modifikationen und Variationen der Ausführungsformen, die vorstehend beschrieben sind, werden für Fachleute auf dem betreffenden Fachgebiet im Hinblick auf die vorstehenden Lehren ersichtlich werden. Der Schutzumfang der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Ansprüche definiert.

Claims

Steuervorrichtung für einen Direkteinspritz-Funkenzündungs-Verbrennungsmotor die umfasst: einen ersten Steuerabschnitt, der eine Schichtladungs-Verbrennung durchführt, um eine Abgastemperatur in einem Zustand vor einem Abschluss eines Motor-Warmlaufens zu erhöhen, wobei die Schichtladungs-Verbrennung mit einem mageren Luft-Kraftstoffgemisch, das über eine gesamte Brennkammer durch eine Kraftstoffeinspritzung bei einem Ansaughub ausgebildet wird, sowie einem fetten Luft-Kraftstoff-Gemisch versehen ist, das in einem Innenraum, der eine Zündkerze der Brennkammer umgibt, über eine Kraftstoffeinspritzung bei einem Verdichtungshub ausgebildet wird; und einen zweiten Steuerabschnitt, der eine Kraftstoffeinspritzmenge der Kraftstoffeinspritzung bei dem Ansaughub und einer Kraftstoffeinspritzmenge der Kraftstoffeinspritzung bei dem Verdichtungshub mittels eines Rückkopplungs-Korrektur-Koeffizienten so korrigiert, dass ein durchschnittliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis über die gesamte Brennkammer so gesteuert wird, dass es ein vorgegebenes Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, wobei die eine Kraftstoffeinspritzung, deren Kraftstoffeinspritzmenge größer ist als die der anderen Kraftstoffeinspritzmenge, sowohl in Zunahme- als auch in Abnahme-Richtung mittels des Rückkopplungs-Korrekturkoeffizienten korrigiert wird und die andere Kraftstoffeinspritzung nur in einer Zunahmerichtung mittels des Rückkopplungs-Korrekturkoeffizienten korrigiert wird.
Steuerverfahren für einen Direkteinspritzungs-Funkenzündungs-Verbrennungsmotor, das umfasst: Ausbilden einer Schichtladungs-Verbrennung, um eine Abgastemperatur in einem Zustand vor einem Abschluss eines Motor-Warmlaufens zu erhöhen, wobei die Schichtladungs-Verbrennung mit einem mageren Luftkraftstoff-Gemisch, das über eine gesamte Brennkammer durch eine Kraftstoffeinspritzung bei einem Ansaughub ausgebildet wird, sowie einem fetten Luft-Kraftstoff-Gemisch versehen ist, das in einem Innenraum, der eine Zündkerze an der Brennkammer umgibt, über eine Kraftstoffeinspritzung bei einem Verdichtungshub ausgebildet wird; und Korrigieren einer Kraftstoffeinspritzmenge der Kraftstoffeinspritzung bei dem Ansaughub und einer Kraftstoffeinspritzmenge der Kraftstoffeinspritzung bei dem Verdichtungshub mittels eines Rückkopplungs-Korrekturkoeffizienten, so dass ein durchschnittliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis über die gesamte Brennkammer so gesteuert wird, dass es ein vorgegebenes Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, wobei die eine Kraftstoffeinspritzung, deren Kraftstoffeinspritzmenge größer ist als die der anderen Kraftstoffeinspritzung, sowohl in Zunahme- als auch in Abnahme-Richtung mittels des Rückkopplungs-Korrekturkoeffizienten korrigiert wird und die andere Kraftstoffeinspritzung nur in einer Zunahmerichtung mittels des Rückkopplungs-Korrekturkoeffizienten korrigiert wird.