DE69828847T2

DE69828847T2 - Zündungs- und Verbrennungssteuerung einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE69828847T2
Application number: DE69828847T
Authority: DE
Inventors: Keisuke Fujisawa-shi Suzuki; Nobutaka Yokohama-shi Takahashi
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1997-07-08
Filing date: 1998-07-07
Publication date: 2005-06-30
Anticipated expiration: 2018-07-08
Also published as: US6089206A; EP0890738A3; KR19990013660A; KR100298135B1; EP0890738A2; JPH1122609A; EP0890738B1; DE69828847D1; JP3508481B2

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor entsprechend dem Präambelabschnitt von Anspruch 1 und einen korrespondierenden Motorsteuerungsprozess entsprechend dem Präambelabschnitt von Anspruch 34. Die Erfindung betrifft spezifisch einen elektronisch geregelten Motor, der mit einem Steuerungssystem für die Steuerung des Zündzeitpunktes in einem Wechsel von einem Verbrennungszustand des Motors von einem Verbrennungsmode zu einem anderen Verbrennungsmode ausgerüstet ist.
Solch ein Verbrennungsmotor bzw. Steuerungsverfahren ist von WO 96/36802A bekannt.
Die japanische vorläufige (Kokai-)Patentpublikation Nr. 62(1987)-110536 zeigt ein konventionelles Motorsteuerungssystem, das angeordnet ist, um ein Soll-Motordrehmoment entsprechend einer oder mehrerer Motorbetriebsbedingungen zu bestimmen, wie Gaspedalniederdrückungsgrad und Motordrehgeschwindigkeit, und um das Soll-Drehmoment zu erreichen durch Steuerung der Drosselklappenöffnung mit einem elektronisch gesteuerten Drosselklappenventil.
Die japanische vorläufige (Kokai-)Patentpublikation Nr. 5(1993)-71381 zeigt ein anderes konventionelles Motorsteuerungssystem, das angeordnet ist, das Drehmoment konstant zu halten oder sanft zu verändern in einem Wechsel zwischen magerem Kraftstoff-Luft-Verhältnis und einem stoichiometrischen Kraftstoff-Luft-Verhältnis oder zwischen Schichtladungsverbrennung und homogener Verbrennung. Dieses System verändert das Kraftstoff-Luft-Verhältnis graduell, um eine abrupte Drehmomentveränderung aufgrund stufenweiser Veränderung in einem Soll-Kraftstoff-Luft-Verhältnis und einer Soll-Zylindereinlassluftmenge zu verhindern.
Zusammenfassung der Erfindung
In der konventionellen Technik sind jedoch die Raten der Veränderung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses und der Einlassluftmenge nicht aufeinander angeglichen, so dass ein stufenweiser Drehmomentunterschied erleichtert, aber ein gewünschtes Drehmoment unerreichbar wird. Ferner verschlechtert die Verwendung eines von einem gewünschten Verhältnis abweichenden Kraftstoff-Luft-Verhältnisses das Emissionsproblem, und die Verwendung einer großen Menge von EGR in einer Schichtladungsverbrennung neigt dazu, die Stabilität der homogenen Verbrennung unmittelbar nach einem Wechsel des Verbrennungsmodes zu beeinträchtigen.
Es ist deshalb ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Verbrennungsmotor oder ein Motorsystem vorzusehen, das in der Lage ist, einen Motorverbrennungsmode sanft und mit befriedigender Fahreignung und Emissionsleistung zu wechseln.
Nach der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verbrennungsmotor ein Betätigungssystem zum Umstellen des Verbrennungsmodes des Motors; und eine Steuerung zum Modifizieren des Zündzeitpunktes des Motors, um eine Drehmomentveränderung aufgrund einer Veränderung der Kraftstoffzufuhrmenge bei einem Wechsel des Verbrennungsmodes zu kompensieren. Ein Motorsteuerungsprozess für einen Verbrennungsmotor umfasst: einen Veränderungsschritt des Wechsels der aktuellen Verbrennungsbedingung des Motors; und einen Zündzeitpunktmodifizierungsschritt der Modifizierung des Zündzeitpunktes des Motors, um eine Drehmomentveränderung aufgrund der Veränderung der Kraftstoffzufuhrmenge bei einem Wechsel des Verbrennungsmodes zu kompensieren.
Die nach der vorliegenden Erfindung in der Verbrennung verwendete Steuerung umfasst eine erste Einrichtung für die Abschätzung des Drehmomentüberschusses oder der Drehmomentveränderung aufgrund der Veränderung der Kraftstoffzufuhrmenge bei dem Wechsel des Verbrennungsmodes, eine zweite Einrichtung für die Berechnung einer Zündzeitpunktverstellungsgröße, um die durch die erste Einrichtung abgeschätzte Drehmomentveränderung zu beseitigen, und einer dritte Einrichtung für die Modifizierung des Zündzeitpunktes des Motors durch die Zündzeitpunktverstellungsgröße, wie in 1 gezeigt. Der Motorsteuerungsprozess umfasst korrespondierende Abschätzungs-, Berechnungs- und Modifizierungsprozessschritte.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Blockdiagramm für die Erleichterung des Verständnisses einer Konfiguration der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine schematische Darstellung, die ein Motorsystem nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
3 ist ein Flussdiagramm, das eine Steuerungsroutine für einen Wechsel von Schichtladungsverbrennung zu homogener Verbrennung in einem ersten praktischen Beispiel nach der Ausführungsform zeigt.
4 ist ein Darstellung, die eine in der Steuerungsroutine für einen Wechsel von Schichtladungsverbrennung zu homogener Verbrennung von 3 verwendete Umwertefunktion zeigt für die Umwandlung eines Luftüberschussfaktors rQa zu einem Drehmomentüberschussfaktor PIPER1.
5 ist eine Darstellung, die eine in der Steuerungsroutine für einen Wechsel von Schichtladungsverbrennung zu homogener Verbrennung von 3 verwendete Umwertefunktion zeigt für die Umwandlung eines Drehmomentkorrekturfaktors PIPER zu einer Zündzeitpunktmodifizierungsmenge ΔADV.
6 ist ein Flussdiagramm, das eine Zündzeitpunktsteuerungsroutine nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
7 ist ein Zeitablaufdiagramm, das zeitveränderliche Variablen zeigt, um zeitabhängige Ereignisse zu veranschaulichen, die in dem Steuerungssystem nach dem ersten praktischen Beispiel der Ausführungsform im Fall eines Wechsels von Schichtladungsverbrennung zu homogener Verbrennung vorkommen.
8 ist ein Flussdiagramm, das eine Steuerungsroutine für einen Wechsel von homogener Verbrennung zu Schichtladungsverbrennung in einem zweiten praktischen Beispiel nach der Ausführungsform zeigt.
9 ist ein Zeitablaufdiagramm, das zeitveränderliche Variablen zeigt, um zeitabhängige Ereignisse zu veranschaulichen, die in dem Steuerungssystem nach der Steuerungsroutine von 8 im Fall eines Wechsels von homogener Verbrennung zu Schichtladungsverbrennung vorkommen.
10 ist ein Flussdiagramm, das eine Steuerungsroutine für einen Wechsel von Schichtladungsverbrennung zu homogener Verbrennung in einem dritten praktischen Beispiel nach der Ausführungsform zeigt.
11 ist eine Darstellung, die schematisch eine in der Routine von 11 verwendete Umwertefunktion zeigt für die Umwandlung des äquivalenten Faktors rϕ zum Drehmomentüberschussfaktor PIPER2.
12 ist ein Zeitablaufdiagramm, das zeitveränderliche Variablen zeigt, um zeitabhängige Ereignisse zu veranschaulichen, die in dem Steuerungssystem nach der Steuerungsroutine von 10 im Fall eines Wechsels von Schichtladungsverbrennung zu homogener Verbrennung vorkommen:
13 ist ein Flussdiagramm, das eine EGR-Ratenberechnungsroutine zeigt, die in dem dritten praktischen Beispiel nach der Ausführungsform verwendet wird.
14 ist eine Darstellung, die ein Abgasdruckdiagramm zeigt, das in der Routine von 13 verwendet wird.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
2 zeigt einen Verbrennungsmotor nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Der Verbrennungsmotor in diesem Beispiel ist ein Motorsystem mit einem Sensorabschnitt, der eine Gruppe von Sensoren umfasst, mit einem Steuerungsabschnitt und einem Stellgliedabschnitt, der als Stellglieder dienende Vorrichtungen umfasst. Diese Abschnitte bilden ein Steuerungssystem.
Der Sensorabschnitt dieses Beispiels umfasst einen Gaspedalpositionssensor 1 für das Erfassen der Position eines Gaspedalsystems des Motors (oder eigentlichen Motors) 4, einen Kurbelwellenwinkelsensor 2, einen Luftstromsensor (oder Luftstrommeter) 3 für das Erfassen der Einlassluftmenge für den Motor 4 und einen Wassertemperatursensor 5 für das Erfassen der Temperatur des Motorkühlwassers. Der Gaspedalpositionssensor 1 dieses Beispiels erfasst einen Niederdrückgrad (oder einen Öffnungsgrad) eines Gaspedals des Fahrzeugs. Der Kurbelwellenwinkelsensor 2 dieses Beispiels produziert ein Positionssignal, das jede Kurbelwellenwinkeleinheit signalisiert, und ein Referenzsignal, das jede Zylinderhubphasendifferenz signalisiert. Das Steuerungssystem kann die Motorgeschwindigkeit Ne durch Messen der Anzahl Impulse pro Zeiteinheit des Positionssignals bestimmen, oder durch Messung der Periode des Auftretens von Impulsen des Referenzsignals.
Der Motor 4 umfasst eine Kraftstoffeinspritzung 6 und eine Zündkerze 7 für jeden Zylinder. In jedem Zylinder injiziert die Kraftstoffeinspritzung Kraftstoff direkt in eine Verbrennungskammer 12 des Motors 4 als Reaktion auf ein Kraftstoffeinspritzsignal, und die Zündkerze 7 initiiert die Zündung in der Verbrennungskammer 12. Die Kraftstoffeinspritzungen 6 werden in einem Schichtladungsverbrennungsmode und einem homogenen Verbrennungsmode gesteuert. In niedrigen oder mittleren Motorbelastungsbereichen spritzt die Kraftstoffeinspritzung 6 eines jeden Zylinders den Kraftstoff in die Verbrennungskammer 12 im Verdichtungshub ein, um ein Schichtladungskraftstoffluftgemisch dicht um die Zündkerze 7 herum zu produzieren und dadurch eine Schichtladungsverbrennung mit sehr magerem Kraftstoffluftgemisch zu erreichen. Bei hohen Belastungsbedingungen wird die Kraftstoffeinspritzung 6 eines jeden Zylinders in dem homogenen Verbrennungsmode gesteuert, und spritzt den Kraftstoff in die Verbrennungskammer 12 während des Ansaughubs ein, um eine homogene Verbrennung zu erreichen, um eine größere Leistungsabgabe vorzusehen. Die Kraftstoffeinspritzungen 6 sind Komponenten eines Kraftstoffeinspritzsystems des Motors und können als Stellglieder für die Steuerung der Verbrennungsbedingung in dem Motor 4 dienen.
Ein Lufteinlasssystem für den Motor 4 umfasst einen Einlassluftkanal 8 und ein Drosselklappenventil 9, das in dem Einlassluftkanal 8 angeordnet ist, der zum Motor 4 führt. Eine Drosselklappensteuerungseinheit 10 ist angeordnet, um den Öffnungsgrad des Drosselklappenventils elektronisch zu steuern. Die Drosselklappensteuerungseinheit 10 und das Drosselklappenventil 9 können als Stellglied für die Steuerung einer Einlassluftmenge zu dem Motor 4 dienen.
Eine Motorsteuerungseinheit oder Motorsteuerung 11 empfängt Signale von dem Sensorabschnitt, um Eingabeinformation zu Motorbetriebsbedingungen zu sammeln, und steuert den Öffnungsgrad des Drosselklappenventils 9 über die Drosselklappensteuerungseinheit 10, die Kraftstoffzufuhrmenge (d.h. die Kraftstoffeinspritzmenge in diesem Beispiel) und den' Kraftstoffeinspritzzeitpunkt einer jeden Kraftstoffeinspritzung 6 entsprechend den Motorbetriebsbedingungen.
Die Motorsteuerungseinheit 11 ist eine Hauptkomponente in dem Steuerungsabschnitt des Steuerungssystem. In diesem Beispiel umfasst die Steuerungseinheit 11 mindestens einen Computer, der mindestens eine Zentralverarbeitungseinheit (CPU); einen Speicherabschnitt mit ROM und RAM und Eingabe- und Ausgabeabschnitte umfasst.
Die Kraftstoffeinspritzungen 6 sind Komponenten des Kraftstoffsystems des Motors 4, welches in diesem Beispiel das Kraftstoffeinspritzsystem ist. Die Zündkerzen 7 sind Komponenten des Zündsystems des Motors 4. Das Motorsystem umfasst ferner das Abgassystem, welches mindestens einen Abgaskanal 13 des Motors umfasst, und ein EGR-(Abgasrückführungs-)System, welches das Abgassystem mit dem Einlassluftsystem verbindet.
Das EGR-System des Motors 4 umfasst einen EGR-Kanal 14, der den Abgaskanal 13 mit dem Einlassluftkanal 8 verbindet, und eine EGR-Steuerungseinheit 15. Die EGR-Steuerungseinheit 15 umfasst ein EGR-Steuerungsventil, das in dem EGR-Kanal 14 angeordnet ist und die Öffnung des EGR-Steuerungsventils elektronisch steuert. Die EGR-Steuerungseinheit 15 verändert den Öffnungsgrad des EGR-Steuerungsventils und steuert dadurch die EGR-Menge als Reaktion auf ein EGR-Steuerungssignal, das von der Motorsteuerungseinheit 11 ausgesendet wird. Durch die Produktion des EGR-Steuerungssignals steuert die Motorsteuerungseinheit 11 ferner den EGR-Zustand des Motors 4.
In einem ersten praktischen Beispiel nach dieser Ausführungsform führt die Motorsteuerungseinheit 11 eine Routine von 3 aus. Im Fall eines Verbrennungsmodewechsels von der Schichtladungsverbrennung zu der homogenen Verbrennung verringert das Motorsteuerungssystem in diesem praktischen Beispiel die Zylindereinlassluftmenge auf eine Soll-Menge, die mit einem äquivalenten Soll-Verhältnis des homogenen Verbrennungsmodes korrespondiert, und steuert die Kraftstoffzufuhrmenge, um das äquivalente Soll-Verhältnis des homogenen Verbrennungsmodes im Gleichschritt mit einer verzögerten Abnahme der tatsächlichen Zylindereinlassluftmenge beizubehalten. Während der Verzögerung der tatsächlichen Zylindereinlassluftmenge modifiziert dieses Steuerungssystem den Zündzeitpunkt, um eine Zunahme des Motordrehmoments aufgrund der Zunahme der Kraftstoffzufuhrmenge zu vermeiden.
Die Routine von 3 ist ein von dem Steuerungssystem durchgeführter Steuerungsprozess des Verbrennungsmodewechsels. Die Motorsteuerungseinheit 11 führt die Routine von 3 aus, wenn ein Verbrennungsmodewechsel von dem Schichtladungsverbrennungsmode zu dem homogenen Verbrennungsmode entsprechend den gegenwärtigen Motorbe- triebsbedingungen angefordert wird.
In Schritt S1 berechnet die Steuerungseinheit 11 ein äquivalentes Soll-Verhältnis tϕ für den homogenen Verbrennungsmode entsprechend den gegenwärtigen Motorbetriebsbedingungen (Motordrehgeschwindigkeit und Motorbelastung). Das äquivalente Verhältnis ist eine Größe proportional dem Kraftstoff-Luft-Verhältnis.
In Schritt S2 berechnet die Steuerungseinheit 11 eine Soll-Zylindereinlassluftmenge tQa, die mit dem äquivalenten Soll-Verhältnis tϕ korrespondiert.
In Schritt S3 führt die Steuerungseinheit 11 einen Wechsel des Verbrennungsmodes aus durch Speichern der Soll-Zylindereinlassluftmenge tQa und des äquivalenten Soll-Verhält nisses tϕ in vorbestimmten Variablen. Dieses Steuerungssystem steuert die Einlassluftmenge und das äquivalente Verhältnis durch Abfolge eines anderen Jobs.
In Schritt S4 berechnet die Steuerungseinheit 11 eine verzögerte Zylindereinlassluftmenge dQa entsprechend der Soll-Zylindereinlassluftmenge tQa. Die tatsächliche Einlassluftmenge in jeden Zylinder des Motors kann sich als Reaktion auf das Drosselklappensteuerungssignal (das mit einem Einlassluftsteuerungssignal korrespondiert) nicht unmittelbar verändern wegen einer Verzögerung aufgrund einer Verzögerung der Bewegung des Drosselklappenventils 9 und einer Übertragungsverzögerung der Einlassluft von dem Drosselklappenventil 9 zu dem Zylinder. Die verzögerte Zylindereinlassluftmenge dQa ist eine Variable, welche die tatsächliche Zylindereinlassluftmenge repräsentiert.
In Schritt S5 berechnet die Steuerungseinheit 11 einen Luftüberschussfaktor rQa der verzögerten Zylindereinlassluftmenge dQa zur Soll-Zylindereinlassluftmenge tQa. In diesem Beispiel verwendet das Steuerungssystem den Luftüberschussfaktor rQa (= dQa/tQa) als eine Überschussmenge.
In Schritt S6 berechnet die Steuerungseinheit 11 einen Drehmomentüberschussfaktor PIPER1 aus dem Luftüberschussfaktor rQa durch Informationsabruf von einer Umwertefunktion, wie in 4 gezeigt. Der Drehmomentüberschussfaktor PIPER1 nimmt mit Zunahme des Luftüberschussfaktors rQa zu, wie in 4 gezeigt. Der Drehmomentüberschussfaktor PIPER1 ist ein Überschussfaktor des Drehmoments, das durch das äquivalente Soll-Verhältnis tϕ und die verzögerte Zylindereinlassluftmenge dQa erreicht wird, welche die tatsächliche Zylindereinlassluftmenge repräsentiert, hinsichtlich des Drehmoments, das durch das äquivalente Soll-Verhältnis tϕ und die Soll-Zylindereinlassluftmenge tQa erreicht wird. Mit anderen Worten: Der Drehmomentüberschussfaktor PIPER1 repräsentiert einen Faktor oder eine Rate, um die das tatsächliche Drehmoment (erreicht ohne die Zündzeitpunktsteuerung) das Soll-Drehmoment wegen einer Verzögerung in der Einlassluftmenge übersteigt.
In Schritt S7 berechnet die Steuerungseinheit 11 einen Drehmomentkorrekturfaktor PIPER aus dem Drehmomentüberschussfaktor PIPER1. In diesem Beispiel ist der Drehmomentkorrekturfaktor PIPER der Reziprokwert des Drehmomentüberschussfaktors PIPER1. D.h. PIPER = 1/PIPER1. Der Drehmomentkorrekturfaktor PIPER ist ein Korrekturfaktor, um die Abweichung des tatsächlichen Drehmoments von dem Soll-Drehmoment auf Null zu reduzieren.
In Schritt S8 prüft die Steuerungseinheit 11, ob die Differenz (oder Abweichung) |dQa – tQa| zwischen der verzögerte Zylindereinlassluftmenge dQa und Soll-Zylindereinlassluftmenge tQa kleiner als ein vorbestimmter Wert ε ist.
Wenn die Differenz |dQa – tQa| gleich oder größer als der vorbestimmte Wert ε ist, geht die Steuerungseinheit 11 von Schritt S8 zu Schritt S9 und berechnet eine Zündzeitpunktmodifizierungsgröße ΔADV entsprechend dem Drehmomentkorrekturfaktor PIPER durch Abrufen aus einer Umwertefunktion, wie in 5 gezeigt. Die Zündzeitpunktmodifizierungsgröße ΔADV ist eine Zündzeitpunktverzögerungsgröße, die mit der Abnahme des Drehmomentkorrekturfaktors PIPER von 1 (100%) zunimmt. In diesem Beispiel vergrößert das Steuerungssystem die Zündzeitpunktverzögerungsgröße (ΔADV) mit Vergrößerung der Überschussgröße (rQa).
Dann geht die Steuerungseinheit 11 zu Schritt S10 und wartet in Schritt S10 auf das Verstreichen der vorbestimmten Zeit (10 ms im Beispiel). Nach dem Verstreichen der vorbestimmten Zeit kehrt die Steuerungseinheit 11 zu Schritt S4 zurück, um dieselbe Berechnung und die Drehmomentkorrektursteuerung zu wiederholen bis die Differenz |dQa – tQa| kleiner als der vorbestimmte Wert ε geworden ist.
Wenn die Differenz |dQa – tQa| kleiner als der vorbestimmte Wert ε geworden ist, geht die Steuerungseinheit 11 von Schritt S8 zu Schritt S11 und reduziert die Zündzeitpunktmodifizierungsgröße ΔADV auf Null, um die Drehmomentkorrektursteuerung unter der Annahme zu beenden, dass die tatsächliche Zylindereinlassluftmenge sich ausreichend der Soll-Zylindereinlassluftmenge angenähert hat. Dann beendet das Steuerungssystem den Steuerungsfluss von 3. In diesem Beispiel verwendet das Steuerungssystem den Absolutwert der Differenz zwischen dQa und tQa als eine transiente Abweichungsgröße, die in dem Maß abnimmt, wie das System sich nach dem Wechsel des Verbrennungsmodes dem eingeschwungenen Zustand annähert.
6 zeigt eine Zündzeitpunktsteuerungsprozedur nach dieser Ausführungsform der Erfindung.
In Schritt S11 bestimmt die Steuerungseinheit 11 einen Basiszündzeitpunkt ADVB entsprechend den Motorbetriebsbedingungen durch Abruf aus einer oder mehrerer Umwertefunktionen. Das Steuerungssystem dieses Beispiels wechselt den Basiszündzeitpunkt ADVB entsprechend einem Wechsel des Verbrennungsmodes. In dem Fall des Schichtladungsverbrennungsmodes bestimmt das Steuerungssystem den Basiszündzeitpunkt entsprechend einem Zündzeitpunktsteuerungsmode, der an den Schichtladungsverbrennungsmode angepasst ist (z.B. unter Verwendung einer Umwertefunktion für die Schichtladungsverbrennung). Im Fall des homogenen Verbrennungsmodes bestimmt das Steuerungssystem den Basiszündzeitpunkt entsprechend einem Zündzeitpunktsteuerungsmode, der an den homogenen Verbrennungsmode angepasst ist (z.B. unter Verwendung einer Umwertefunktion für die homogene Verbrennung).
In Schritt S12 bestimmt die Steuerungseinheit 11 einen korrigierten (oder modifizierten) Zündzeitpunkt ADV durch Addition der Zündzeitpunktmodifizierungsgröße ΔADV, die in Schritt S9 bestimmt wurde, zu dem Basiszündzeitpunkt ADVB. D.h. ADV = ADVB + ΔADV.
In Schritt S13 stellt die Steuerungseinheit 11 den korrigierten Zündzeitpunkt ADV als einen gewünschten Zündzeitpunkt ein, und bewirkt dadurch, dass das Zündsystem eine Funkenzündung entsprechend der Einstellung des gewünschten Zündzeitpunktes durchführt.
7 zeigt das Verhalten des Steuerungssystems in dem ersten praktischen Beispiel während eines Wechsels des Verbrennungsmodes von dem Schichtladungsverbrennungsmode zu dem homogenen Verbrennungsmode.
Die Steuerungseinheit 11 überwacht die Motorbetriebsbedingungen und produziert ein Verbrennungsmodewechselanforderungssignal, das einen Wechsel des Verbrennungsmodes von dem Schichtladungsverbrennungsmode zu dem homogenen Verbrennungsmode anfordert. Als Reaktion auf das Schichtladungs-zu-Homogen-Verbrennungsmodewechselanforderungssignal schaltet die Steuerungseinheit das äquivalente Soll-Verhältnis tϕ von einem ersten Wert (von z.B. 0,5) für den Schichtladungsverbrennungsmode zu einem zweiten Wert (von z.B. 0,7) für den homogenen Verbrennungsmode um.
Hinsichtlich des Soll-Drehmomentes, das konstant gehalten wird, um eine unerwünschte Drehmomentdifferenz oder Drehmomentveränderung zu vermeiden, bewirkt die stufenförmige Zunahme des äquivalenten Soll-Verhältnisses tϕ eine stufenförmige Abnahme der Soll-Zylindereinlassluftmenge tQa. Im Gegensatz zu der stufenförmigen Abnahme der Soll-Zylindereinlassluftmenge tQa nimmt die verzögerte Zylindereinlassluftmenge dQa auf graduelle Weise ab und simuliert die tatsächliche Zylindereinlassluftmenge.
Um das äquivalente Soll-Verhältnis tϕ des homogenen Verbrennungsmodes (= 0,7) in Kombination mit der verzögerten Zylindereinlassluftmenge dQa beizubehalten, steuert das Steuerungssystem die Kraftstoffzufuhrmenge so, dass die Kraftstoffzufuhrmenge unmittelbar nach der Verbrennungsmodewechselanforderung auf stufenförmige Weise zunimmt und danach nimmt die Kraftstoffzufuhrmenge graduell ab.
Deshalb würde die Kraftstoffzunahme während der Verzögerung der Luftmenge eine Zunahme des tatsächlichen Drehmoments bewirken, wie durch eine gestrichelte Linie in 7 gezeigt wird, obwohl das äquivalente Verhältnis auf dem gewünschten Wert von dem Wechsel gehalten wird.
Um eine derartige Drehmomentzunahme zu verhindern, verzögert das Steuerungssystem den Zündzeitpunkt um die Modifizierungsgröße ΔADV hinsichtlich des Basiszündzeitpunktes ADVB für den homogenen Verbrennungsmode zeitgleich mit dem Verbrennungsmodewechsel. Mit dieser Zündzeitpunktverzögerungsmodifizierung kompensiert das Steuerungssystem die unerwünschte Drehmomentzunahme aufgrund der Kraftstoffzunahme und hält dadurch das tatsächliche Drehmoment konstant, um das gewünschte glatte Soll-Drehmoment zu erreichen.
In dem Beispiel von 7 produziert das Steuerungssystem die Verbrennungsmodewechselanforderung und führt den Wechsel gleichzeitig zu einem Zeitpunkt t1 aus.
Das Steuerungssystem in diesem praktischen Beispiel der Ausführungsform kann die Fahreignung und Abgasemission verbessern durch Realisierung eines Wechsels des tatsächlichen Kraftstoff-Luft-Verhältnisses auf einen gewünschten Wert und ohne einen unerwünschten Wechsel des Drehmoments.
Das Steuerungssystem dieses Beispiels ist wirksam spezifisch bei einem Wechsel von einer Schichtladungsverbrennung mit einem sehr mageren Kraftstoff-Luft-Verhältnis von 30 oder mehr zu einer homogenen stoichiometrischen Verbrennung mit einem theoretischen Kraftstoff-Luft-Verhältnis. Im Leerlauf oder im Motorbetriebsbereich mit niedriger Belastung ist eine homogene magere Verbrennung nicht angemessen. Falls unter solch einer Bedingung eine Wechselanforderung von dem Schichtladungsverbrennungsmode zu dem homogenen Verbrennungsmode durch Anwendung einer hohen Belastung eines Klimaanlagensystems eines Fahrzeugs auftritt, muss das Steuerungssystem den tatsächlichen Verbrennungsmode von dem sehr mageren Schichtladungsverbrennungsmode zu dem stoichiometrischen homogenen Verbrennungsmode wechseln. In diesem Fall bewirkt die große Differenz zwischen der sehr mageren Verbrennung und der stoichiometrischen Verbrennung eine sehr große Drehmomentveränderung im Vergleich zu einer Drehmomentveränderung bei einem Wechsel von einer homogenen mageren Verbrennung zu einer homogenen stoichiometrischen Verbrennung. Das Steuerungssystem in diesem praktischen Beispiel kann eine unerwünschte Drehmomentveränderung selbst in solch einer Situation verhindern.
8 zeigt eine Homogen-zu-Schichtladungsverbrennungsmodewechselsteuerungsprozedur in einem zweiten praktischen Beispiel nach der vorliegenden Ausführungsform. Das Steuerungssystem in diesem Beispiel begrenzt den Zündzeitpunkt in dem Schichtladungsverbrennungsmode auf einen sehr schmalen Bereich, um eine zufriedenstellende Schichtladungsverbrennung sicherzustellen, und führt die Zündzeitpunktmodifizierung in dem homogenen Verbrennungsmode vor dem Wechsel zu dem Schichtladungsverbrennungsmode durch. Vor dem Wechsel von dem homogenen Verbrennungsmode zu dem Schichtladungsverbrennungsmode beginnt das Steuerungssystem den Wechsel der Zylindereinlassluftmenge zu dem Soll-Wert des Schichtladungsverbrennungsmodes und steuert die Kraftstoffzufuhrmenge während der Verzögerung der tatsächlichen Luftmenge zum Ziel. Während dieser Phase modifiziert das Steuerungssystem den Zündzeitpunkt, um eine Zunahme des Drehmoments durch die Zunahme der Kraftstoffzufuhrmenge zu verhindern. Wenn die Ein lassluftmenge den Sollwert erreicht hat, führt das Steuerungssystem einen Wechsel des tatsächlichen Verbrennungsmodes durch Verändern des Zündzeitpunkts zu dem Zündzeitpunkt für den Schichtladungsverbrennungsmode durch.
Die Verbrennungsmodewechselsteuerungsprozedur von 8 wird durch das Steuerungssystem von 2 durchgeführt. Die Steuerungseinheit 11 führt die Routine von 8 aus, wenn ein Verbrennungsmodewechsel von dem homogenen Verbrennungsmode zu dem Schichtladungsverbrennungsmode entsprechend den gegenwärtigen Motorbetriebsbedingungen angefordert wird.
In Schritt S21 berechnet die Steuerungseinheit 11 ein abschließendes äquivalentes Soll-Verhältnis tϕ für die Verwendung nach einem Wechsel zum Schichtladungsverbrennungsmode entsprechend den gegenwärtigen Motorbetriebsbedingungen (Motordrehgeschwindigkeit und Belastung).
In Schritt S22 berechnet die Steuerungseinheit 11 ein gegenwärtiges äquivalentes Soll-Verhältnis tϕ0 für den homogenen Verbrennungsmode entsprechend den gegenwärtigen Motorbetriebsbedingungen (Motordrehgeschwindigkeit und Belastung).
In Schritt S23 berechnet die Steuerungseinheit 11 eine Soll-Zylindereinlassluftmenge tQa, die mit dem abschließenden äquivalenten Soll-Verhältnis tϕ korrespondiert.
In Schritt S24 speichert die Steuerungseinheit 11 die Soll-Zylindereinlassluftmenge tQa in der vorbestimmten Variablen. Dieses Steuerungssystem steuert die Einlassluftmenge durch einen anderen Job.
In Schritt S25 berechnet die Steuerungseinheit 11 eine verzögerte Zylindereinlassluftmenge dQa aus der Soll-Zylindereinlassluftmenge tQa auf dieselbe Weise wie in Schritt S4 von 3.
In Schritt S26 berechnet die Steuerungseinheit 11 die gegenwärtige Soll-Zylindereinlassluftmenge nQa, die mit dem gegenwärtigen äquivalenten Soll-Verhältnis tϕ0 für den homogenen Verbrennungsmode korrespondiert.
In Schritt S27 berechnet die Steuerungseinheit 11 einen Luftüberschussfaktor rQa der verzögerten Zylindereinlassluftmenge dQa bezüglich der gegenwärtigen Soll-Zylindereinlassluftmenge nQa (d.h. rQa = dQa/nQa).
In Schritt S28 berechnet die Steuerungseinheit 11 einen Drehmomentüberschussfaktor PIPER1 aus dem Luftüberschussfaktor rQa durch Informationsabruf von der in 4 gezeigten Umwertefunktion. Der durch den Schritt S28 ermittelte Drehmomentüberschussfaktor PIPER1 ist ein Überschussfaktor des Drehmoments, der aus dem gegenwärtigen äquivalenten Soll-Verhältnis tϕ0 und der verzögerten Zylindereinlassluftmenge dQa ermittelt wird, welche die tatsächliche Zylindereinlassluftmenge repräsentiert, bezüglich dem Soll-Drehmoment des homogenen Verbrennungsmodes, das aus dem gegenwärtigen äquivalenten Soll-Verhältnis tϕ0 und der gegenwärtigen Soll-Zylindereinlassluftmenge nQa des homogenen Verbrennungsmodes ermittelt wird. Mit anderen Worten: der Drehmomentüberschussfaktor PIPER1 repräsentiert einen Faktor oder eine Rate, um die das tatsächliche Drehmoment (das ohne Zündzeitpunktsteuerung ermittelt wird), das durch eine Zunahme der Einlassluftmenge vergrößert wird, das Soll-Drehmoment des homogenen Verbrennungsmodes übersteigt.
In Schritt S29 berechnet die Steuerungseinheit einen Drehmomentkorrekturfaktor PIPER aus dem Drehmomentüberschussfaktor PIPER1 (PIPER = 1/PIPER1).
In Schritt S30 prüft die Steuerungseinheit 11, ob eine Differenz (oder Abweichung) |dQa – tQa| zwischen der verzögerten Zylindereinlassluftmenge dQa und der Soll-Zylindereinlassluftmenge tQa für den Schichtladungsverbrennungsmode kleiner als ein vorbestimmter Wert ε ist.
Falls die Differenz |dQa – tQa| gleich oder größer als der vorbestimmte Wert ε ist, geht die Steuerungseinheit 11 zu Schritt S31 und berechnet eine Zündzeitpunktmodifizierungsgröße ΔADV entsprechend dem Drehmomentkorrekturfaktor PIPER durch Abruf aus der Umwertefunktion, wie in 5 gezeigt.
Dann geht die Steuerungseinheit 11 zu Schritt S32, wartet auf das Verstreichen einer vorbestimmten Zeit (z.B. 10 ms) und kehrt dann zu Schritt S25 zurück, um dieselbe Berechnung und die Drehmomentkorrektur zu wiederholen, bis die Differenz |dQa – tQa| kleiner als der vorbestimmte Wert ε geworden ist.
Wenn die Differenz |dQa – tQa| kleiner als der vorbestimmte Wert ε geworden ist, geht die Steuerungseinheit 11 von Schritt S30 zu Schritt S33 und reduziert die Zündzeitpunktmodifizierungsgröße ΔADV auf Null, um die Drehmomentkorrektursteuerung unter der Annahme zu beenden, dass die tatsächliche Zylindereinlassluftmenge sich ausreichend der Soll-Zylindereinlassluftmenge für den Schichtladungsverbrennungsmode angenähert hat. In Schritt S34 führt dann das Steuerungssystem einen Wechsel des Verbrennungsmodes zum Schichtladungsverbrennungsmode durch Speichern des abschließenden äquivalenten Soll-Verhältnis tϕ in der vorbestimmten Variable durch. Die Steuerung des äquivalenten Verhältnisses wird durch einen anderen Job durchgeführt. Dann beendet die Steuerungseinheit 11 den Steuerungsfluss von 8.
9 zeigt das Verhalten des Steuerungssystems in dem zweiten praktischen Beispiel während eines Wechsels des Verbrennungsmodes von dem homogenen Verbrennungsmode zu dem Schichtladungsverbrennungsmode.
Durch Überwachen der Motorbetriebsbedingungen produziert die Steuerungseinheit 11 ein H-zu-S-Verbrennungsmodewechselanforderungssignal, das einen Wechsel des Verbrennungsmodes von dem homogenen Verbrennungsmode zu dem Schichtladungsverbrennungsmode anfordert. Als Reaktion auf das H-zu-S-Verbrennungsmodewechselanforderungssignal berechnet die Steuerungseinheit das endgültige äquivalente Soll-Verhältnis tϕ (z.B. 0,5) für den bevorstehenden Schichtladungsverbrennungsmode. Die Steuerungseinheit hält jedoch das tatsächliche äquivalente Soll-Verhältnis tϕ gleich einem zweiten Wert (z.B. 0,7) für den homogenen Verbrennungsmode, und vergrößert die Einlassluftmenge auf die Soll-Einlassluftmenge tQa für den Schichtladungsverbrennungsmode. Als Reaktion darauf nimmt die tatsächliche Einlassluftmenge graduell zu, und die verzögerte Einlassluftmenge dQa nimmt auf ähnliche Weise zu.
Entsprechend der graduellen Zunahme der verzögerten Einlassluftmenge dQa vergrößert das Steuerungssystem die Kraftstoffzufuhrmenge graduell, um so das äquivalente Sollverhältnis tϕ0 des homogenen Verbrennungsmodes zu erreichen.
Um eine Zunahme des tatsächlichen Drehmoments wie durch eine gestrichelte Linie in 9 gezeigt aufzuheben, verzögert das Steuerungssystem den Zündzeitpunkt um einen Betrag der Zündzeitpunktmodifizierungsgröße ΔADV hinsichtlich des Basiszündzeitpunktes ADVB des homogenen Verbrennungsmodes. Das Steuerungssystem kann das tatsächliche Drehmoment konstant und glatt halten durch Ausgleichen einer durch die Kraftstoffzunahme verursachten Drehmomentzunahme mit einer Drehmomentabnahme durch die Zündzeitpunktmodifizierung.
Wenn die Einlassluftmenge die Soll-Einlassluftmenge tQa des Schichtladungsverbrennungsmodes erreicht, schaltet das Steuerungssystem das gewünschte äquivalente Verhältnis zum gewünschten äquivalenten Verhältnis für den Schichtladungsverbrennungsmode um. Als Reaktion auf diesen Wechsel zum gewünschten Verhältnis des Schichtladungsverbrennungsmodes wird die Kraftstoffzufuhrmenge stufenförmig verringert. Gleichzeitig schaltet das Steuerungssystem den Zündzeitpunkt zum Zündzeitpunkt des Schichtladungsverbrennungsmode um. Somit kann das Steuerungssystem den Verbrennungsmode wechseln, während es das Drehmoment konstant hält.
In dem Beispiel von 9 produziert das Steuerungssystem die Wechselanforderung zu einem Zeitpunkt t1 und führt dann den Wechsel zu einem Zeitpunkt t2 durch.
In dem zweiten praktischen Beispiel vergrößert das Steuerungssystem die Einlassluftmenge und die Kraftstoffzufuhrmenge unter Beibehaltung des äquivalenten Soll-Verhältnisses des homogenen Verbrennungsmodes vor dem Wechsel des Verbrennungsmodes. Während dieser Zeit verhindert das Steuerungssystem eine unerwünschte Drehmomentveränderung mit der Zündzeitpunktmodifizierung. Dadurch kann das Steuerungssystem die Fahreignung und Emissionsleistung des Motors verbessern. Das Steuerungssystem führt die Zündzeitpunktmodifizierung in dem homogenen Verbrennungsmode durch und beseitigt dadurch eine unerwünschte Zunahme des Drehmoments bei einem Verbrennungsmodewechsel ohne Verschlechterung der Schichtladungsverbrennung.
10 zeigt eine Schichtladungs-zu-Homogenverbrennungsmodesteuerungsprozedur in einem dritten praktischen Beispiel, in dem eine restliche EGR-Gasmenge berücksichtigt wird.
In diesem Beispiel vergrößert das Steuerungssystem in dem sehr mageren Schichtladungsverbrennungsmode die EGR-Menge, um NOx zu reduzieren, und verringert die EGR-Menge in dem homogenen Verbrennungsmode. Insbesondere unterbricht das Steuerungssystem dieses Beispiels im homogenen, mageren Verbrennungsmode in des Nähe der Magergrenze des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses die EGR, um die Verbrennung davor zu schützen, dass sie durch die EGR schlecht gemacht wird. Bei einem Wechsel des Verbrennungsmodes von dem Schichtladungsverbrennungsmode zu dem homogenen Verbrennungsmode neigt das in dem Schichtladungsverbrennungsmode verwendete EGR-Gas zu einer großen Menge dazu, nach einem Wechsel zu dem homogenen Verbrennungsmode zurückzubleiben, und das restliche EGR-Gas kann ein nachteiliger Faktor sein, der die Charakteristik der Verbrennung verschlechtert und eine Abnahme des Drehmoments verursacht.
Das Steuerungssystem des dritten praktischen Beispiels ist entworfen worden, um das äquivalente Soll-Verhältnis zu vergrößern, um das Kraftstoffluftgemisch in einem Übergangszustand anzureichern und dadurch die Verbrennung gegen nachteiligen Einfluss eines Übergangszustands wie dem restlichen EGR-Gas zu schützen. Ferner hebt das Steuerungssystem eine Zunahme des Drehmoments durch eine Zunahme des äquivalenten Soll-Verhältnisses mit einer Zündzeitpunktmodifizierung auf.
In dem Prozess von 10 berechnet die Steuerungseinheit 11 in einem Schritt S41 wie dem Schritt S1 von 3 das abschließende äquivalente Soll-Verhältnis tϕ für die Verwendung nach einem Wechsel zu dem homogenen Verbrennungsmode, berechnet ferner in einem Schritt S42 wie dem Schritt S2 von 3 die Soll-Zylindereinlassluftmenge tQa, die mit dem äquivalenten Soll-Verhältnis tϕ korrespondiert, und führt dann in Schritt S43, der mit dem Schritt S3 korrespondiert, einen Verbrennungsmodewechsel durch Speichern der Soll-Zylindereinlassluftmenge tQa in einer vorbestimmten Variable durch. Dann berechnet die Steuerungseinheit 11 in einem Schritt S44 wie dem Schritt S4 die verzögerte Zylindereinlassluftmenge dQa, welche die tatsächliche Einlassluftmenge repräsentiert.
Die Steuerungseinheit 11 berechnet in Schritt S45 ein verzögertes äquivalentes Soll-Verhältnis tϕ0, das sich in der Phase mit der verzögerten Zylindereinlassluftmenge dQa verändert. Es ist optional, das verzögerte äquivalente Soll-Verhältnis unter Verwendung einer vorbestimmten Funktion (wie einer vorbestimmten Sprungantwort, einer Rampenantwort oder einer Kurve n-ter Ordnung) zu bestimmen, welche eine Kurve repräsentiert, die sich glatt von dem äquivalenten Verhältnis bei dem Wechsel zu dem abschließenden äquivalenten Verhältnis erstreckt.
Die Steuerungseinheit 11 berechnet in Schritt S46 das gewünschte äquivalente Soll-Verhältnis htϕ eines relativ großen Betrags, das entworfen ist, um einen nachteiligen Einfluss des restlichen EGR-Gases bei stufenweiser Anreicherung zu vermeiden.
Die Steuerungseinheit 11 speichert in Schritt S47 das gewünschte äquivalente Verhältnis htϕ in einer vorbestimmten Variablen, um einer Steuerung des äquivalenten Verhältnisses durchzuführen. Das Steuerungssystem dieses Beispiels führt die Steuerung des äquivalenten Verhältnisses durch einen anderen Job durch.
Die Steuerungseinheit 11 berechnet in Schritt S48 einen Überschussfaktor des äquivalenten Verhältnisses rϕ des gewünschten äquivalenten Verhältnisses htϕ zu dem verzögerten äquivalenten Soll-Verhältnis tϕ0. D.h. rϕ = htϕ/tϕ0.
Die Steuerungseinheit 11 berechnet in Schritt S49 einen Drehmomentüberschussfaktor PIPER2 aus dem Überschussfaktor des äquivalenten Verhältnisses rϕ durch Informationsabruf von einer Umwertefunktion, wie in 11 gezeigt. Der Drehmomentüberschussfaktor PIPER2 nimmt mit einer Zunahme des Verhältnisses rϕ zu, wie in 11 gezeigt. Der Drehmomentüberschussfaktor PIPER2 ist ein Überschussfaktor des Drehmoments, der durch das gewünschte äquivalenten Soll-Verhältnisses htϕ erreicht wird, bezüglich des Drehmoments, das durch das verzögerte äquivalente Soll-Verhältnis tϕ0 erreicht wird. Das Drehmoment, das durch das verzögerte äquivalente Soll-Verhältnis tϕ0 erreicht wird, wird berechnet als ein Wert, der den Einfluss eines Drehmomentabfalls aufgrund von restlichem EGR-Gas ausschließt. Der Einfluss des restlichen EGR-Gases wird beseitigt durch die Verwendung des gewünschten äquivalenten Verhältnisses htϕ, und die Steuerungseinheit 11 bestimmt somit dementsprechend das Drehmomentverhältnis nur aus dem Verhältnis der äquivalenten Verhältnisse.
Die Steuerungseinheit 11 berechnet in Schritt S50 einen Drehmomentkorrekturfaktor PIPER aus dem Drehmomentüberschussfaktor PIPER2. In diesem Beispiel ist der Drehmomentkorrekturfaktor PIPER der Reziprokwert des Drehmomentüberschussfaktors PIPER2. D.h. PIPER = 1/PIPER2.
Die Steuerungseinheit 11 prüft in Schritt S51, ob eine Differenz (oder Abweichung) |htϕ – tϕ0| zwischen dem gewünschten äquivalenten Soll-Verhältnisses htϕ und dem verzögerten äquivalenten Soll-Verhältnis tϕ0 kleiner als ein vorbestimmter Wert ε ist.
Falls die Differenz |htϕ – tϕ0| gleich oder größer als der vorbestimmte Wert ε ist, geht die Steuerungseinheit 11 von Schritt S51 zu Schritt S52 und berechnet eine Zündzeitpunktmodifizierungsgröße ΔADV entsprechend dem Drehmomentkorrekturfaktor PIPER wie in Schritt S9 von 3.
Dann geht die Steuerungseinheit 11 zu Schritt S53, wartet auf das Verstreichen einer vorbestimmten Zeit (z.B. 10 ms) in Schritt S53 und kehrt dann zu Schritt S44 zurück, um dieselbe Berechnung und die Drehmomentkorrektur zu wiederholen, bis die Differenz |htϕ – tϕ0| kleiner als der vorbestimmte Wert ε geworden ist.
Wenn die Differenz |htϕ – tϕ0| kleiner als der vorbestimmte Wert ε geworden ist, schließt die Steuerungseinheit 11, dass die restliche EGR-Gasmenge auf einen ausreichend kleinen Wert frei von der Möglichkeit einer Verschlechterung des Verbrennung abgenommen hat, und geht zu Schritt S54. Die Steuerungseinheit 11 reduziert in Schritt S54 die Zündzeitpunktmodifizierungsgröße ΔADV auf Null, um die Drehmomentkorrektursteuerung zu beenden. In Schritt S55 führt dann das Steuerungssystem die Steuerung der Kraftstoffzufuhrmenge mit dem verzögerten äquivalenten Verhältnis htϕ fort, bis das verzögerte äquivalente Verhältnis htϕ das abschließende äquivalente Soll-Verhältnis tϕ erreicht. Nachdem das abschließende äquivalente Soll-Verhältnis tϕ erreicht ist, steuert die Steuerungseinheit 11 die Kraftstoffzutuhrmenge entsprechend dem abschließenden äquivalenten Soll-Verhältnis tϕ.
12 zeigt das Verhalten des Steuerungssystems in dem dritten praktischen Beispiel während eines Wechsels des Verbrennungsmodes von dem Schichtladungsverbrennungsmode zu dem homogenen Verbrennungsmode.
Als Reaktion auf ein Schichtladungs-zu-Homogenverbrennungsmodewechselanforderungssignal, das entsprechend den Motorbetriebsbedingungen produziert wird, verändert das Steuerungssystem das äquivalente Soll-Verhältnis tϕ zu einem Wert für den homogenen Verbrennungsmode, verändert korrespondierend die gewünschte Soll-Einlassluftmenge auf einen verringerten Wert, der mit dem äquivalenten Soll-Verhältnis für den homogenen Verbrennungsmode korrespondiert, und berechnet das verzögerte äquivalente Soll-Verhältnis tϕ0, das mit der verzögerten Soll-Einlassluftmenge korrespondiert. In diesem Beispiel vergrößert das Steuerungssystem das äquivalente Soll-Verhältnis stufenweise auf das gewünschte äquivalente Verhältnis htϕ, um das Kraftstoffluftgemisch anzureichern und dadurch einen unerwünschten Einfluss des restlichen EGR-Gases in einem Übergangszustand nach dem Wechsel von dem Schichtladungsverbrennungsmode zu dem homogenen Verbrennungsmode zu vermeiden. Diese stufenweise Vergrößerung des äquivalenten Verhältnisses bewirkt eine Vergrößerung der Kraftstoffzufuhrmenge, wie in 12 gezeigt. Jedoch verzögert das Steuerungssystem den Zündzeitpunkt um die Modifizierungsgröße ΔADV und verhindert dadurch eine Zunahme des Drehmoments aufgrund der Vergrößerung der Kraftstoffzufuhrmenge. Nachdem das verzögerte äquivalente Soll-Verhältnis tϕ0 das gewünschte äquivalente Soll-Verhältnis htϕ erreicht hat, steuert das Steuerungssystem das tatsächliche äquivalente Verhältnis entsprechend dem verzögerten äquivalenten Soll-Verhältnis tϕ0, bis das abschließende äquivalente Soll-Verhältnis tϕ erreicht ist.
Das Steuerungssystem in diesem praktischen Beispiel der Ausführungsform kann einen nachteiligen Einfluss des restlichen EGR-Gases ohne Drehmomentschwankung vermeiden und dadurch die Fahreignung und Abgasemission verbessern.
Es ist möglich, einen festen Wert als das gewünschte äquivalente Verhältnis htϕ anzuwenden. In diesem Fall wird das gewünschte äquivalente Verhältnis htϕ eingestellt auf einen vorbestimmten fetten Stufenwert, um sicher den nachteiligen Einfluss des restlichen EGR-Gases zu vermeiden. In dem Beispiel von 12 liegt das gewünschte äquivalente Verhältnis htϕ mitten zwischen dem äquivalenten Soll-Verhältnis für den Schichtladungsverbren nungsmode und dem abschließenden äquivalenten Soll-Verhältnis für den homogenen Verbrennungsmode.
Alternativ kann das Steuerungssystem eine restliche EGR-Gasmenge abschätzen und das gewünschte äquivalente Verhältnis htϕ entsprechend der abgeschätzten restlichen EGR-Gasmenge verändern. Z.B. kann die restliche EGR-Gasmenge aus der EGR-Rate zum Zeitpunkt der Schichtladungsverbrennung abgeschätzt werden.
13 zeigt als ein Beispiel eine Routine für die Abschätzung der EGR-Rate.
In Schritt S61 berechnet die Steuerungseinheit 11 ein Abgabedrehmoment rTe aus der Kraftstoffeinspritzmenge.
In Schritt S62 berechnet die Steuerungseinheit 11 einen Abgasdruck Pex entsprechend der Motordrehgeschwindigkeit und des Abgabedrehmoments rTe durch Abruf von einer in 14 gezeigten Umwertefunktion.
In Schritt S63 berechnet die Steuerungseinheit 11 einen Differentialdruck dP zwischen dem Abgasdruck Pex und einem Einlassgasdruck Pin. Die Steuerungseinheit 11 kann den Einlassgasdruck Pin unter Verwendung eines erfassten Drucks eines Einlassdrucksensors wie etwa einem Einlassverteilerdrucksensor bestimmen, oder unter Verwendung eines Drucks, der aus dem Drosselklappenöffnungsgrad TVO und der Motordrehgeschwindigkeit Ne abgeschätzt wird.
Dann berechnet die Steuerungseinheit 11 in Schritt S64 eine EGR-Menge Qegr aus dem Differentialdruck dP und dem Öffnungsgrad des EGR-Steuerungsventils, das in dem EGR-Kanal 14 angeordnet ist, und berechnet ferner eine EGR-Rate aus der EGR-Menge Qegr und der Einlassluftmenge Qa.
Unter Verwendung der so berechneten EGR-Rate kann die Steuerungseinheit 11 die Menge des restlichen EGR-Gases abschätzen, das nach dem Wechsel zu dem homogenen Verbrennungsmode zurückbleibt, und kann einen angemessenen Wert des gewünschten äqui valenten Verhältnisses htϕ entsprechen der abgeschätzten restlichen EGR-Gasmenge bestimmen, z.B. durch Berechnung des Verhältnisses der äquivalenten Soll-Verhältnisse.
In diesen praktischen Beispielen ist das Steuerungssystem angeordnet, um die Zündzeitpunktmodifizierungsgröße entsprechend einem Verhältnis zwischen erstem Parameter und zweitem Parameter zu bestimmen. Der erste Parameter und der zweite Parameter kann eine Soll-Zylindereinlassluftmenge und der gegenwärtigen Zylindereinlassluftmenge sein, oder kann das erste und das zweite äquivalente Verhältnis sein. Jedoch ist es möglich, die Differenz zwischen dem ersten Parameter und dem zweiten Parameter statt des Verhältnisses anzuwenden. In jedem Fall kann das Steuerungssystem leicht die Zündzeitpunktmodifizierungsgröße aus einem einzigen Parameter (Verhältnis oder Differenz) unter Verwendung einer zweidimensionalen Umwertefunktion bestimmen.
In der Ausführungsform kann das Steuerungssystem angeordnet sein, einen Wechsel des Verbrennungsmodes des Motors von dem Schichtladungsverbrennungsmode zu dem homogenen Verbrennungsmode durch Verändern des gewünschten Kraftstoff-Luft-Verhältnissignals von einem gewünschten Verhältnis im Schichtladungsverbrennungsmode, das entsprechend dem Schichtladungsverbrennungsmode bestimmt wird, zu einem gewünschten Verhältnis im homogenen Verbrennungsmode, das entsprechend dem homogenen Verbrennungsmode bestimmt wird, auf eine Weise zu bewirken, um einen unerwünschte Drehmomentveränderung aufgrund einer Differenz in der Verbrennungseffizienz zwischen dem Schichtladungsverbrennungsmode und dem homogenen Verbrennungsmode zu verhindern. In diesem Fall kann das Steuerungssystem in dem dritten Beispiel das gewünschte äquivalente Verhältnis (htϕ) unter Berücksichtigung der Differenz in der Verbrennungseffizienz zwischen dem Schichtladungsverbrennungsmode und dem homogenen Verbrennungsmode bestimmen.
In der veranschaulichten Ausführungsform der Erfindung wird die Kraftstoffzufuhrmenge entsprechend dem gewünschten äquivalenten Verhältnis (oder dem gewünschten Kraftstoff-Luft-Verhältnis) und der gegenwärtigen Einlassluftmenge bestimmt. Die gegenwärtige Einlassluftmenge kann eine Größe sein, die aus der durch den Luftstromsensor 3 erfassten Einlassluftmenge unter Berücksichtigung einer vorbestimmten Verzögerung bestimmt wird, oder es kann die verzögerte Zylindereinlassluftmenge dQa als die gegenwärtige Einlassluftmenge für die Bestimmung der Kraftstoffzufuhrmenge verwendet werden.

Claims

Verbrennungsmotor (4), der umfasst: ein Betätigungssystem (6, 9, 10) zum Umstellen einer Ist-Verbrennungsbetriebsart des Motors (4); und eine Steuerung (11) zum Modifizieren eines Zündzeitpunktes (ADV) des Motors (4), dadurch gekennzeichnet, dass: die Steuerung (11) eine erste Einrichtung zum Schätzen der Drehmomentänderung aufgrund der Änderung der Kraftstoffzuführmenge (S5, S28, S49) beim Umstellen der Verbrennungsbetriebsart, eine zweite Einrichtung zum Bestimmen eines Zündzeitpunkt-Modifizierungsmaßes (ΔADV) (S9, S31, S52), um die durch die erste Einrichtung geschätzte Drehmomentänderung zu eliminieren, und eine dritte Einrichtung zum Ändern des Zündzeitpunktes (ADV) des Motors (4) um das Zündzeitpunkt-Modifizierungsmaß (ΔADV) (S13) umfasst.
Verbrennungsmotor (4) nach Anspruch 1, wobei das Betätigungssystem (6, 9, 10) so eingerichtet ist, dass es die Ist-Verbrennungsbetriebsart des Motors (4) zwischen einer Schichtladungs-Verbrennungsbetriebsart (S) und einer Homogenladungs-Verbrennungsbetriebsart (H) umstellt, indem die Kraftstoffzuführmenge und eine Ansaugluftmenge (Qa) zu dem Motor (4) gesteuert werden, und die Steuerung (11) so konfiguriert ist, dass sie das Betätigungssystem (6, 9, 10) so steuert, dass es ein Umstellen der Ist-Verbrennungsbetriebsart zwischen der Schichtladungs-Verbrennungsbetriebsart (S) und der Homogenladungs-Verbrennungsbetriebsart (H) ausführt, indem die Ansaugluftmenge und die Kraftstoffzuführmenge in einem Zustand der Homogen-Betriebsart (H) geändert werden und der Zündzeitpunkt (ADV) des Motors (4) modifiziert wird, um die Drehmomentänderung aufgrund der Änderung der Kraftstoffzuführmenge in dem Zustand der Homogen- Betriebsart (H) während des Umstellens der Verbrennungsbetriebsart (S, H) aufzuheben.
Verbrennungsmotor (4) nach Anspruch 2, wobei die Steuerung (11) so konfiguriert ist, dass sie das Umstellen der Ist-Verbrennungsbetriebsart zwischen der Schichtladungs-Betriebsart (S) und der Homogenladungs-Betriebsart (H) ausführt, indem die Ansaugluftmenge (Qa) und die Kraftstoffzuführmenge geändert werden und der Zündzeitpunkt (ADV) vor dem Umstellen der Verbrennungsbetriebsart (S, H) modifiziert wird, wenn das Umstellen von der Homogenladungs-Betriebsart (H) auf die Schichtladungs-Betriebsart (S) (S34, S35) stattfindet, und indem nach dem Umstellen der Verbrennungsbetriebsart die Ansaugluftmenge (Qa) und die Kraftstoffzuführmenge geändert wird und der Zündzeitpunkt (ADV) modifiziert wird, wenn die Umstellung von der Schichtladungs-Betriebsart (S) auf die Homogenladungs-Betriebsart (H) stattfindet (S11).
Verbrennungsmotor (4) nach Anspruch 1, wobei die Steuerung (11) so konfiguriert ist, dass sie das Betätigungssystem (6, 9, 10) anweist, die Verbrennungsbetriebsart des Motors umzustellen, indem ein gewünschtes Kraftstoff-Luft-Verhältnis (tΦ) und eine gewünschte Zylinder-Luftansaugmenge (Qa) schrittweise geändert werden, und den Zündzeitpunkt (ADV) zu modifizieren, um die Drehmormentänderung aufgrund der Änderung der Kraftstoffzuführmenge während einer Zeitverzögerung von einer Änderung der gewünschten Zylinder-Ansaugluftmenge (Qa) zu einer resultierenden Änderung einer Ist-Ansaugluftmenge (dQa) zu dem Motor (4) aufzuheben.
Verbrennungsmotor (4) nach Anspruch 1, wobei die Steuerung (11) so konfiguriert ist, dass sie das Betätigungssystem (6, 9, 10) anweist, die Verbrennungsbetriebsart (S, H) des Motors von einer ersten Verbrennungsbetriebsart auf eine zweite Verbrennungsbetriebsart umzustellen, indem eine schrittweise Änderung eines gewünschten Kraftstoff-Luft-Verhältnisses (tΦ) erzeugt wird und eine Ist-Zylinder-Ansaugluftmenge (Qa) zu dem Motor (4) zu einer gewünschten Menge für die zweite Verbrennungsbetriebsart vor der schrittweisen Änderung des gewünschten Kraftstoff-Luft-Verhältnisses geändert wird, und den Zündzeitpunkt (ADV) zu modifizieren, um die Drehmomentänderung aufgrund der Änderung der Kraftstoffzu führmenge während einer Zeitverzögerung der Ist-Zylinder-Ansaugluftmenge (Qa) vor der schrittweisen Änderung des gewünschten Kraftstoff-Luft-Verhältnisses (tΦ) zu modifizieren.
Verbrennungsmotor (4) nach Anspruch 1, wobei die Steuerung (11) so konfiguriert ist, dass sie ein Ist-Kraftstoff-Luft-Verhältnis (tΦ) eines Luft-Kraftstoff-Gemischs, das in dem Motor (4) mit dem Betätigungssystem (6, 9, 10) erzeugt wird, steuert, indem sie ein Signal eines gewünschten Kraftstoff-Luft-Verhältnisses erzeugt, um eine Größe des Steuersignals des gewünschten Kraftstoff Luft-Verhältnisses von einem ersten gewünschten Verhältnis zu einem zweiten gewünschten Verhältnis beim Umstellen der Verbrennungsbetriebsart (S, H) des Motors (4) zu ändern, und um den Zündzeitpunkt (ADV) zu modifizieren und die Drehmomentänderung aufgrund der Änderung der Kraftstoffzuführmenge aufzuheben, die durch eine Differenz zwischen einem durch das erste Verhältnis bestimmten Wert der Kraftstoffzuführmenge und einem durch das zweite Verhältnis bestimmten Wert der Kraftstoffzuführmenge verursacht wird.
Verbrennungsmotor (4) nach Anspruch 6, wobei die Steuerung (11) so konfiguriert ist, dass sie das Betätigungssystem (6, 9, 10) anweist, die Verbrennungsbetriebsart des Motors (4) von einer Schichtladungs-Verbrennungsbetriebsart (S) auf eine Homogenladungs-Verbrennungsbetriebsart (H) umzustellen, indem das Signal (Qa) des gewünschten Kraftstoff-Luft-Verhältnisses geändert wird, das Signal des gewünschten Kraftstoff-Luft-Verhältnisses von dem ersten gewünschten Verhältnis zu dem zweiten gewünschten Verhältnis, das größer ist als das erste gewünschte Verhältnis, zu ändern, um Instabilität der Verbrennung in einem vorgegebenen Übergangszustand nach dem Umstellen von der Schichtladungs-Verbrennungsbetriebsart (S) auf die Homogenladungs-Verbrennungsbetriebsart (H) zu verhindern, und den Zündzeitpunkt (ADV) zu modifizieren und die Drehmomentänderung aufgrund der Änderung der Kraftstoffzufuhr aufzuheben, die durch eine Änderung des Signals (tΦ) des gewünschten Kraftstoff-Luft-Verhältnisses von dem ersten gewünschten Verhältnis zu dem zweiten gewünschten Verhältnis in dem Übergangszustand verursacht wird, der nach dem Umstellen in die Homogenladungs-Betriebsart (H) anhält.
Verbrennungsmotor (4) nach Anspruch 7, wobei die Steuerung (11) so konfiguriert ist, dass sie das Signal (tΦ) des gewünschten Kraftstoff-Luft-Verhältnisses von dem ersten gewünschten Verhältnis auf das zweite gewünschte Verhältnis erhöht, um zu verhindern, dass das Ist-Kraftstoff-Luft-Verhältnis in einen vorgegebenen unzulässigen Bereich in dem vorgegebenen Übergangszustand nach der Umstellung von der Schichtladungs-Betriebsart (S) auf die Homogenladungs-Betriebsart (H) eintritt.
Verbrennungsmotor (4) nach Anspruch 7, wobei die Steuerung (11) so konfiguriert ist, dass sie eine geschätzte Rest-EGR-Menge (Q_EGR) bestimmt, die eine Menge an EGR-Gas darstellt, das nach der Umstellung von der Schichtladungs-Betriebsart (S) auf die Homogenladungs-Betriebsart (H) verbleibt, um einen Verhältnis-Modifikationsfaktor entsprechend der geschätzten Rest-EGR-Menge (Q_EGR) zu bestimmen, und des Weiteren das zweite gewünschte Verhältnis entsprechend dem Verhältnis-Modifikationsfaktor zu bestimmen.
Verbrennungsmotor (4) nach Anspruch 7, wobei die Steuerung (11) so konfiguriert ist, dass sie eine Umstellung der Verbrennungsbetriebsart des Motors (4) von der Schichtladungs-Verbrennungsbetriebsart (S) auf die Homogenladungs-Verbrennungsbetriebsart (H) bewirkt, indem sie das Signal (tΦ) des gewünschten Kraftstoff-Luft-Verhältnisses von einem gewünschten Verhältnis der Schichtladungs-Betriebsart, das entsprechend der Schichtladungs-Betriebsart bestimmt wird, zu einem gewünschten Verhältnis der Homogenladungs-Betriebsart, das entsprechend der Homogenladungs-Betriebsart (H) bestimmt wird, so ändert, dass eine unerwünschte Drehmomentänderung aufgrund einer Differenz des Verbrennungswirkungsgrades zwischen der Schichtladungs-Verbrennungsbetriebsart (S) und der Homogenladungs-Verbrennungsbetriebsart (H) verhindert wird, das zweite gewünschte Verhältnis unter Berücksichtigung der Differenz des Verbrennungswirkungsgrades zwischen der Schichtladungs-Betriebsart (S) und der Homogenladungs-Betriebsart (H) bestimmt, und das gewünschte Verhältnis der Homogenladungs-Betriebsart dem zweiten gewünschten Verhältnis gleich einstellt, wenn der vorgegebene Übergangszustand nach der Umstellung von der Schichtladungs-Verbrennungsbetriebsart (S) auf die Homogenladungs-Verbrennungsbetriebsart (H) herrscht.
Verbrennungsmotor (4) nach Anspruch 7, wobei das erste gewünschte Verhältnis ein verzögertes Kraftstoff-Luft-Verhältnis ist und die Steuerung (11) so konfiguriert ist, dass sie das verzögerte Kraftstoff-Luft-Verhältnis berechnet, das sich phasengleich mit einer Ist-Ansaugluftmenge (dQa) zu dem Motor (4) bei einer Umstellung von der Schichtladungs-Verbrennungsbetriebsart (S) auf die Homogenladungs-Verbrennungsbetriebsart (H) ändern soll.
Verbrennungsmotor (4) nach Anspruch 7, wobei die Steuerung (11) so konfiguriert ist, dass sie das erste gewünschte Verhältnis von einem Anfangswert auf einen Endwert beim Umstellen von der Schichtladungs-Betriebsart (S) auf die Homogenladungs-Betriebsart (H) ändert, und das erste gewünschte Verhältnis eine vorgegebene Funktion ist, die sich zeitlich graduell von dem Anfangswert auf den Endwert ändert.
Verbrennungsmotor (4) nach Anspruch 1, wobei die Steuerung (11) so konfiguriert ist, dass sie ein Zündzeitpunkt-Modifizierungsmaß (ΔADV) entsprechend eines Überschussmaßes (PIPER 1, 2) berechnet, das eine vorgegebene Funktion eines ersten und eines zweiten Parameters (dQa, nQa, tQa, htΦ, tΦ0) ist, und den Zündzeitpunkt (ADV) um das Zündzeitpunkt-Modifizierungsmaß (ΔADV) ändert.
Verbrennungsmotor (4) nach Anspruch 13, wobei der erste Steuerparameter eine Variable ist, die eine gewünschte Ansaugluftmenge (tQa) darstellt, und der zweite Steuerparameter eine Variable ist, die eine Ist-Ansaugluftmenge (dQa) zu dem Motor (4) darstellt.
Verbrennungsmotor (4) nach Anspruch 13, wobei der erste und der zweite Steuerparameter ein erstes bzw. ein zweites gewünschtes Kraftstoff-Luft-Verhältnis (htΦ, tΦ0) sind.
Verbrennungsmotor (4) nach Anspruch 13, wobei das Überschussmaß (rQa, rΦ) ein Verhältnis oder eine Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Steuerparameter (dQa, nQa, tQa, htΦ, tΦ0) ist.
Steuersystem (11) nach Anspruch 1, wobei das Betätigungssystem (6, 9, 10) so aufgebaut ist, dass es während einer Umstellung der Verbrennungsbetriebsart (S, H) des Motors (4) die Kraftstoffzuführmenge um ein Kraftstofferhöhungsmaß erhöht und den Zündzeitpunkt (ADV) um ein Zündzeitpunkt-Verzögerungsmaß (ΔADV) verzögert, und die Steuerung (11) so konfiguriert ist, dass sie das Zündzeitpunkt-Verzögerungsmaß (ΔADV) und das Erhöhungsmaß beim Übergang der Ist-Verbrennungsbetriebsart (S, H) von der ersten oder der zweiten Verbrennungsbetriebsart auf die erste bzw. die zweite Verbrennungsbetriebsart vorübergehend synchron erhöht, um gleiche Drehmomentänderungen zu erzeugen, die einander ausgleichen.
Verbrennungsmotor (4) nach Anspruch 1, wobei das Betätigungssystem ein erstes Betätigungssystem (6, 9, 10), das eine Umstellung eines Ist-Kraftstoff-Luft-Verhältnisses (tΦ) eines Luft-Kraftstoff-Gemischs, das in dem Motor (4) erzeugt wird, von einem ersten Verhältnis-Pegel, der für eine erste Verbrennungsbetriebsart geeignet ist, auf einen zweiten Verhältnis-Pegel bewirkt, der für eine zweite Verbrennungsbetriebsart geeignet ist, indem eine Ist-Ansaugluftmenge (Qa) von Ansaugluft, die dem Motor (4) zugeführt wird, in Reaktion auf ein Luft-Steuersignal und eine Ist-Kraftstoffmenge von Kraftstoff, die dem Motor (4) zugeführt wird, in Reaktion auf ein Kraftstoff-Steuersignal steuert, und ein zweites Betätigungssystem (7) umfasst, das den Zündzeitpunkt (ADV) des Motors (4) in Reaktion auf ein Zünd-Steuersignal steuert, wobei der Verbrennungsmotor (4) des Weiteren einen Sensor (1, 2, 3, 5) umfasst, der Eingangsinformationen erfasst, indem er einen Motorbetriebszustand des Motors (4) erfasst, und die Steuerung (11) ein Verbrennungsumstell-Anforderungssignal entsprechend den Eingangsinformationen erzeugt, und wobei die Steuerung (11) so konfiguriert ist, dass sie das Luft-Steuersignal, das Kraftstoff-Steuersignal und das Zünd-Steuersignal entsprechend den von dem Sensor (1, 2, 3, 5) erfassten Eingangsinformationen erzeugt, um das Luft-Steuersignal von einem ersten Luftmengen-Pegel auf einen zweiten Luftmengen-Pegel zu ändern und zu bewirken, dass das erste Betätigungssystem (6, 9, 10) die Umstellung des Ist-Kraftstoff-Luft-Verhältnisses (tΦ) von dem ersten Verhältnis-Pegel auf den zweiten Verhältnis-Pegel in Reaktion auf das Umstell-Anforderungssignal ausführt, und um den Zündzeitpunkt (ADV) zu modifizieren und zu verhindern, dass ein Ausgangs-Drehmoment des Motors (4) durch eine Änderung der Ist-Kraftstoffmenge während einer Zeitverzögerung von einer Änderung des Luft-Steuersignals von dem ersten Luftmengen-Pegel auf den zweiten Luftmengen-Pegel zu einer resultierenden Änderung der Ist-Luftmenge (Qa) zu dem Motor (4) geändert wird.
Verbrennungsmotor (4) nach Anspruch 18, wobei die Steuerung (11) so konfiguriert ist, dass sie ein Signal (tΦ) des gewünschten Kraftstoff-Luft-Verhältnisses erzeugt, das ein gewünschtes Kraftstoff-Luft-Verhältnis darstellt, um das Luft-Steuersignal und das Kraftstoff-Steuersignal entsprechend dem Signal des gewünschten Kraftstoff-Luft-Verhältnisses zu erzeugen und das gewünschte Kraftstoff-Luft-Verhältnis zu erreichen, und das Umstellen des Ist-Kraftstoff-Luft-Verhältnisses von dem ersten Verhältnis-Pegel auf den zweiten Verhältnis-Pegel in Reaktion auf das Umstell-Anforderungssignal durchführt, indem eine Umstellung des Signals des gewünschten Kraftstoff-Luft-Verhältnisses von dem ersten Verhältnis-Pegel auf den zweiten Verhältnis-Pegel und eine Umstellung des Luft-Steuersignals von dem ersten Luftmengen-Pegel auf den zweiten Luftmengen-Pegel in Reaktion auf das Umstell-Anforderungssignal ausgeführt werden.
Verbrennungsmotor (4) nach Anspruch 19, wobei die Steuerung (11) so konfiguriert ist, dass sie eine vorgegebene verzögerte Variable graduell ändert und eine graduelle Änderung der Ist-Luftmenge (Qa) simuliert, um eine graduelle Änderung der verzögerten Variable in Reaktion auf die Umstellung des Luft-Steuersignals von dem ersten Luftmengen-Pegel auf den zweiten Luftmengen-Pegel in Gang zu setzten, ein Überschussmaß (PIPER 1, 2), das ein Überschuss-Drehmoment darstellt, entsprechend der verzögerten Variable bestimmt und des Weiteren ein Zündzeitpunkt-Modifizierungsmaß (ΔADV) bestimmt.
Verbrennungsmotor (4) nach Anspruch 20, wobei das Überschussmaß ein Betrag ist, um den ein erster Steuerparameter einen zweiten Steuerparameter übersteigt, wobei der erste oder der zweite Steuerparameter die verzögerte Variable ist und der andere, d. h. der erste bzw. der zweite Steuerparameter, eine Größe des Luft-Steuersignals (Qa) oder des Signals (tΦ) des gewünschten Kraftstoff-Luft-Verhältnisses ist.
Verbrennungsmotor (4) nach Anspruch 21, wobei die Steuerung (11) eine Modifizierung des Zündzeitpunktes (ADV) um das Zündzeitpunkt-Modifizierungsmaß (ΔADV) beendet, wenn eine Transiente, die durch die Umstellung des Luft-Steuersignals erzeugt wird, abnimmt.
Verbrennungsmotor (4) nach Anspruch 22, wobei die Steuerung (11) eine Abweichung der verzögerten Variable (dQa, hΦ) von einer vorgegebenen Soll-Größe (tQa, nQa, tΦ0) bestimmt und die Modifizierung des Zündzeitpunktes (ADV) um das Zündzeitpunkt-Modifizierungsmaß (ΔADV) beendet, wenn die Abweichung, die die Transiente darstellt, kleiner wird als ein vorgegebener Wert (ε).
Verbrennungsmotor (4) nach Anspruch 21, wobei das Überschussmaß proportional zu einem Verhältnis des ersten Steuerparameters (dQa, htΦ) zu dem zweiten Steuerparameter (tQa, nQa, tΦ0) oder einer Differenz zwischen dem ersten Steuerparameter (dQa, htΦ) und dem zweiten Steuerparameter (tQa, nQa, tΦ0) ist und wobei die Steuerung das Signal der Ist-Luftmenge entsprechend dem Luft-Steuersignal oder den Eingangsinformationen erzeugt.
Verbrennungsmotor (4) nach Anspruch 21, wobei die Steuerung (11) ein Signal (dQa) der Ist-Luftmenge erzeugt, das die Ist-Ansaugluftmenge darstellt, die dem Motor (4) zugeführt wird, und das sich in Reaktion auf eine schrittweise Änderung des Luft-Steuersignals von dem ersten Luftmengen-Pegel auf den zweiten Luftmengen-Pegel graduell von dem ersten Luftmengen-Pegel auf den zweiten Luftmengen-Pegel ändert, und das Kraftstoff-Steuersignal entsprechend dem Ist-Luftmengensignal (dQa) sowie dem Signal (htΦ) des gewünschten Kraftstoff-Luft-Verhältnisses erzeugt, und wobei die erste oder die zweite Betriebsart eine Schichtladungs-Verbrennungsbetriebsart (S) ist und die andere, d. h. die erste bzw. die zweite Betriebsart, eine Homogenladungs-Verbrennungsbetriebsart (H) ist.
Verbrennungsmotor (4) nach Anspruch 25, wobei die Steuerung (11) so konfiguriert ist, dass sie in Reaktion auf das Umstellungs-Anforderungssignal das Signal (htΦ) des gewünschten Kraftstoff-Luft-Verhältnisses schrittweise von dem ersten Verhältnis-Pegel auf den zweiten Verhältnis-Pegel und das Luft-Steuersignal (dQa) schrittweise von dem ersten Luftmengen-Pegel auf den zweiten Luftmengen-Pegel ändert, um den ersten Steuerparameter gleich mit einer aktuellsten Größe des Signals der Ist-Luftmenge und den zweiten Steuerparameter gleich mit einer aktuellsten Größe des Luft-Steuersignals in der Homogenladungs-Betriebsart (H) einzustellen, und dass sie das Signal (dQa) der Ist-Luftmenge als die verzögerte Variable verwendet.
Verbrennungsmotor (4) nach Anspruch 26, wobei die erste Betriebsart die Schichtladungs-Verbrennungsbetriebsart (S) ist und die zweite Betriebsart die Homogenladungs-Verbrennungsbetriebsart (H) ist, und wobei die Steuerung (11) in Reaktion auf das Umstellungs-Anforderungssignal gleichzeitig eine Erhöhung des gewünschten Kraftstoff-Luft-Verhältnisses (htΦ) von dem ersten Verhältnis-Pegel auf den zweiten Verhältnis-Pegel sowie eine Verringerung des Luft-Steuersignals (dQa) von dem ersten Luftmengen-Pegel auf den zweiten Luftmengen-Pegel bewirkt.
Verbrennungsmotor (4) nach Anspruch 26, wobei die erste Betriebsart die Homogenladungs-Verbrennungsbetriebsart (H) ist und die zweite Betriebsart die Schichtladungs-Verbrennungsbetriebsart (S) ist und wobei die Steuerung (11) unmittelbar in Reaktion auf das Umstellungs-Anforderungssignal eine Erhöhung des Luft-Steuersignals (dQa) von dem ersten Luftmengen-Pegel auf den zweiten Luftmengen-Pegel bewirkt und eine Verringerung des gewünschten Kraftstoff-Luft-Verhältnisses (htΦ) von dem ersten Verhältnis-Pegel auf den zweiten Verhältnis-Pegel verzögert.
Verbrennungsmotor (4) nach Anspruch 22, wobei die Steuerung (11) so konfiguriert ist, dass sie in Reaktion auf das Umstellungs-Anforderungssignal eine schrittweise Änderung eines Soll-Kraftstoff-Luft-Verhältnisses (tΦ0) von dem ersten Verhältnis-Pegel auf den zweiten Verhältnis-Pegel erzeugt, in Reaktion auf die schrittweise Änderung des Soll-Kraftstoff-Luft-Verhältnisses (tΦ0) ein verzögertes Kraftstoff-Luft-Verhältnis (htΦ) graduell von dem ersten Verhältnis-Pegel auf den zweiten Verhältnis-Pegel ändert und während einer graduellen Änderung des Verzögerungs-Kraftstoff-Luft-Verhältnisses (htΦ) von dem ersten Verhältnis-Pegel auf den zweiten Verhältnis-Pegel das gewünschte Kraftstoff-Luft-Verhältnis (tΦ0) über das verzögerte Kraftstoff-Luft-Verhältnis (dQa) erhöht, und die Steuerung (11) so konfiguriert ist, dass sie den ersten Steuerparameter gleich zu dem gewünschten Kraftstoff-Luft-Verhältnis (tΦ0) und den zweiten Steuerparameter gleich zu dem verzögerten Kraftstoff-Luft-Verhältnis (htΦ) als der verzögerten Variable einstellt.
Verbrennungsmotor (4) nach Anspruch 29, wobei das Betätigungssystem des Weiteren ein EGR-System (14, 15) umfasst, das in Reaktion auf ein EGR-Steuersignal, das durch die Steuerung (11) erzeugt wird, Abgasrückführung in einer Schichtladungs-Verbrennungsbetriebsart (S) durchführt, und die Steuerung (11) so konfiguriert ist, dass sie nach einer Umstellung des Soll-Kraftstoff-Luft-Verhältnisses (tQa) von dem ersten Verhältnis-Pegel für die Schichtladungs-Betriebsart (S) auf den zweiten Verhältnis-Pegel für eine Homogenladungs-Verbrennungsbetriebsart (H) das gewünschte Kraftstoff-Luft-Verhältnis größer einstellt als das verzögerte Kraftstoff-Luft-Verhältnis (dQa), um unerwünschten Einfluss eines Rest-EGR-Gases, das nach der Umstellung der Ist-Verbrennungsbetriebsart auf die Homogenladungs-Betriebsart (H) verbleibt, auf eine Stabilität der Verbrennung in dem Motor (4) zu verhindern.
Verbrennungsmotor (4) nach Anspruch 30, wobei die Steuerung (11) so konfiguriert ist, dass sie das gewünschte Luft-Kraftstoff-Verhältnis nach einer Umstellung des Soll-Kraftstoff-Luft-Verhältnisses (tQa) von dem ersten Verhältnis-Pegel für die Schichtladungs-Betriebsart (S) auf den zweiten Verhältnis-Pegel für die Homogenladungs-Betriebsart (H) auf einen Wert außerhalb eines vorgegebenen unzulässigen Bereiches ändert.
Verbrennungsmotor (4) nach Anspruch 30, wobei die Steuerung (11) eine geschätzte Rest-EGR-Menge bestimmt, eine Anreicherungsmenge entsprechend der geschätzten Rest-EGR-Menge bestimmt und das gewünschte Kraftstoff-Luft-Verhältnis entsprechend der Anreicherungsmenge über das verzögerte Kraftstoff-Luft-Verhältnis (dQa) erhöht.
Verbrennungsmotor (4) nach Anspruch 18, wobei das Kraftstoffsystem ein Kraftstoffeinspritzventil (6) umfasst, das Kraftstoff direkt in einen Motorzylinder des Motors (4) einspritzt, und wobei die Steuerung (11) ein Computersystem umfasst, das wenigstens eine zentrale Verarbeitungseinheit umfasst, und wobei der Sensor wenigstens einen Motorlastsensor (1), der einen Motorbetriebszustand erfasst, der eine Motorlast anzeigt, oder einen Motordrehzahl-Sensor (2) umfasst, der einen Motorbetriebszustand erfasst, der eine Motordrehzahl (Ne) anzeigt.
Motor-Steuerverfahren für einen Verbrennungsmotor, das umfasst: einen Änderungsschritt des Umstellens eines Ist-Verbrennungszustandes des Motors; gekennzeichnet durch: einen Schätzschritt (S5, S28, S49), mit dem die Drehmomentänderung aufgrund der Änderungen der Kraftstoffzuführmenge bei einer Umstellung der Verbrennungsbetriebsart geschätzt wird, einen Bestimmungsschritt (S9, S31, S52), mit dem ein Zündzeitpunkt-Modifikationsmaß (ΔADV) bestimmt wird, um die in dem Schätzschritt geschätzte Drehmomentänderung zu eliminieren, sowie einen Modifizierschritt (13), mit dem der Zündzeitpunkt (ADV) des Motors (4) um das Zündzeitpunkt-Modifizierungsmaß (ΔADV) geändert wird.
Motor-Steuerverfahren nach Anspruch 35, wobei der Änderungsschritt einen ersten Schritt des Erzeugens eines Signals des gewünschten Kraftstoff-Luft-Verhältnisses, das ein gewünschtes Kraftstoff-Luft-Verhältnis darstellt, in Reaktion auf ein Umstellungs-Anforderungssignal, das entsprechend einem erfassten Motorbetriebszustand erzeugt wird, um eine Umstellung des Verbrennungszustandes auszulösen, einen zweiten Schritt des Erzeugens eines Luft-Steuersignals, um eine Ist-Ansaugluftmenge zu dem Motor (4) entsprechend dem Signal des gewünschten Kraftstoff-Luft-Verhältnisses zu steuern und das gewünschte Kraftstoff-Luft-Verhältnis zu erreichen, und einen dritten Schritt des Durchführens einer Umstellung eines Ist-Kraftstoff-Luft-Verhältnisses des Motors (4) von einem ersten Verhältnis-Pegel auf einen zweiten Verhältnis-Pegel in Reaktion auf das Umstellungs-Anforderungssignal durch Ausführen einer Umstellung des Signals des gewünschten Kraftstoff-Luft-Verhältnisses von dem ersten Verhältnis-Pegel auf den zweiten Verhältnis-Pegel sowie einer Umstellung des Luft-Steuersignals von einem ersten Luftmengen-Pegel auf einen zweiten Luftmengen-Pegel in Reaktion auf das Umstellungs-Anforderungssignal umfasst.
Motor-Steuerverfahren nach Anspruch 35, wobei der Modifizierungsschritt einen Beendigungsschritt (S11, S33, S54) des Überwachens eines Übergangszustandes nach der Umstellung des Luft-Steuersignals von dem ersten Luftmengen-Pegel auf den zweiten Luftmengen-Pegel und des Reduzierens des Zündzeitpunkt-Modifizierungsmaßes (ΔADV) auf Null zum Beenden einer Modifizierung des Zündzeitpunktes (ADV) umfasst.
Verbrennungsmotor (4) nach Anspruch 1, der umfasst: ein Betätigungssystem (6, 7, 9, 10) zum Betreiben des Motors (4) in einer Schichtladungs-Verbrennungsbetriebsart (S) oder einer Homogenladungs-Verbrennungsbetriebsart (H), wobei das Betätigungssystem ein Kraftstoffeinspritzsystem (6), das eine Ist-Kraftstoffeinspritzmenge in den Motor (4) in Reaktion auf ein Kraftstoff-Steuersignal, ein Ansaugsystem (9, 10), das ein Drosselventil (9) umfasst, das eine Ansaugluftmenge (Qa) zu dem Motor (4) in Reaktion auf ein Ansaugluft-Steuersignal ändert, und ein Zündsystem (7) umfasst, das einen Zündzeitpunkt (ADV) des Motors (4) in Reaktion auf ein Zündungs-Steuersignal modifiziert; einen Sensor (1, 2, 3, 5), der Eingangsinformationen erfasst, um einen Motorbetriebsparameter zu bestimmen, der eine Motorlast anzeigt, indem er einen Motorbetriebszustand erfasst, sowie eine Steuerung (11), die ein Umstellungs-Anforderungssignal erzeugt, das entsprechend dem Motorbetriebsparameter eine Umstellung von einer ersten Betriebsart, die die Schichtladungs-Betriebsart (S) oder die Homogenladungs-Betriebsart (H) ist, auf eine zweite Betriebsart anfordert, die die andere, d. h. die Schichtladungs-Betriebsart (S) oder die Homogenladungs-Betriebsart (H), ist, und die einen Ist-Verbrennungszustand in dem Motor (4) zwischen der Schichtladungs-Verbrennungsbetriebsart (S) und der Homogenladungs-Verbrennungsbetriebsart (H) umstellt, indem in Reaktion auf das Umstellungs-Anforderungssignal ein gewünschtes Kraftstoff-Luft-Verhältnis (tΦ) von einem ersten gewünschten Kraftstoff-Luft-Verhältnis, das für die erste Betriebsart gewünscht wird, zu einem zweiten gewünschten Kraftstoff-Luft-Verhältnis für die zweite Betriebsart geändert wird, indem in Reaktion auf das Umstellungs-Anforderungssignal das Ansaugluft-Steuersignal von einem ersten gewünschten Luftmengen-Pegel zum Erreichen des ersten gewünschten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses auf einen zweiten gewünschten Luftmengen-Pegel zum Erreichen des zweiten gewünschten Kraftstoff-Luft-Verhältnisses geändert wird, während das gewünschte Kraftstoff-Luft-Verhältnis auf dem gewünschten Kraftstoff-Luft-Verhältnis liegt, das an die Homogenladungs-Verbrennungsbetriebsart (H) angepasst ist, und indem das Kraftstoff-Steuersignal von einem ersten Kraftstoff-Steuerzustand zum Erreichen des ersten gewünschten Kraftstoff-Luft-Verhältnisses auf einen zweiten Kraftstoff-Steuerzustand zum Erreichen des zweiten gewünschten Kraftstoff-Luft-Verhältnisses geändert wird, wobei die Steuerung mit dem Zündsystem (7) verbunden und so konfiguriert ist, dass sie den Zündzeitpunkt (ADV) vorübergehend von einer Umstellung des Luft-Steuersignals von dem ersten gewünschten Luftmengen-Pegel auf den zweiten Luftmengen-Pegel verzögert, um einen unerwünschten Drehmomentanstieg in einem Übergangszustand nach einer Umstellung des Luft-Steuersignals von dem ersten gewünschten Luftmengen-Pegel auf den zweiten Luftmengen-Pegel zu eliminieren.
Verbrennungsmotor (4) nach Anspruch 37, wobei die Steuerung (11) eine Umstel-lung des gewünschten Kraftstoff-Luft-Verhältnisses (tΦ) nach einer Umstellung des Luft-Steuersignals von dem ersten gewünschten Luftmengen-Pegel auf den zweiten gewünschten Luftmengen-Pegel verzögert, wenn das Umstellungs-Anforderungssignal eine Umstellung von der Homogenladungs-Betriebsart (H) auf die Schichtladungs-Betriebsart (S) anfordert, und gleichzeitig eine Umstellung des gewünschten Kraftstoff-Luft-Verhältnisses von dem ersten gewünschten Kraftstoff-Luft-Verhältnis auf das zweite gewünschte Kraftstoff-Luft-Verhältnis sowie eine Umstellung des Luft-Steuersignals von dem ersten gewünschten Luftmengen-Pegel auf den zweiten gewünschten Luftmengen-Pegel durchführt, wenn das Umstellungs-Anforderungssignal eine Umstellung von der Schichtladungs-Betriebsart (S) auf die Homogenladungs-Betriebsart (H) anfordert.