DE69927539T2

DE69927539T2 - Steuerungssystem für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE69927539T2
Application number: DE69927539T
Authority: DE
Inventors: Junichi Higashihiroshima-shi Taga; Michihiro Hiroshima-shi Imada; Masayuki Hatsukaichi-shi Kuroki; Masyuki Hiroshima-shi Tetsuno; Kiyotaka Higashihiroshima-shi Mamiya; Hirofumi Hiroshima-shi Nishimura
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1998-02-20
Filing date: 1999-02-22
Publication date: 2006-07-06
Anticipated expiration: 2019-02-23
Also published as: EP0937880A3; US6178943B1; JPH11303661A; JP3815100B2; EP0937880A2; DE69927539D1; EP0937880B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Motorsteuersystem für einen Motor, um die Menge der Kraftstoffeinspritzung gemäß einem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu steuern, das auf Basis einer Zielmotorbelastung bestimmt wird.
Typischerweise wird die Steuerung der Menge der Kraftstoffeinspritzung in einem Motor, der eine Schichtladeverbrennung durchführt, um mit einem mageren Kraftstoffgemisch tätig zu sein, für das ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis gemäß den Motorbetriebsbedingungen gesteuert wird, auf Basis des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses durchgeführt, das auf Basis einer Zielmotorbelastung oder einem Zielwert eines Faktors, der einer Motorbelastung entspricht, gemäß den Motorbetriebsbedingungen bestimmt wird. Ein Steuersystem für einen Direkteinspritzungs-Vergasermotor, das zum Beispiel in der japanischen ungeprüften Patentschrift Nr. 7-301139 beschrieben ist, bestimmt das Zielmotorausgangsdrehmoment, das eine Zielmotorbelastung erfüllt, auf Basis einer Motorgeschwindigkeit und einer Öffnung des Drosselventils und bestimmt ferner ein Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis gemäß dem Zielausgangsdrehmoment durch einen Betrieb mit einem Plan. Die Menge der Kraftstoffeinspritzung, die den Motorbedart erfüllt, wird durch Verwenden des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses und der Menge der Ansaugluft berechnet. Die Menge der Ansaugluft wird mittels eines motorbetriebenen Drosselventils gesteuert, dessen Öffnung gemäß der Gaspedalbewegung gesteuert wird.
Wenn die Menge der Kraftstoffeinspritzung auf Basis eines Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses gemäß einer Zielmotorbelastung oder eines Ausgangsdrehmoments durch das in der oben erwähnten Veröffentlichung beschriebene Motorsteuersystem einfach nur wahrscheinlich gesteuert wird, erzeugt der Motor aufgrund von Schwankungen des Luftladewirkungsgrads nicht immer ein Ausgangsdrehmoment, das eine Zielbelastung ausgleicht. Dies liegt daran, dass der Luftladewirkungsgrad in einer engen Beziehung zum Motorausgangsdrehmoment steht. Da, zum Beispiel, der Direkteinspritzungs-Vergasermotor dazu gestaltet und geeignet ist, durch Durchführen der Kraftstoffeinspritzung in Verdichtungstakten, während der Motor mit niedrigeren Motorbelastungen tätig ist, eine Schichtladeverbrennung vorzunehmen, und das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis während der Schichtladeverbrennung verändert wird, um ein mageres Luft-Kraftstoff-Gemisch bereitzustellen, fällt das Motorausgangsdrehmoment ab, wenn die Menge der Ansaugluft einfach linear gemäß einer Veränderung in der Gaspedalbewegung gesteuert wird. Um einen derartigen Abfall des Motorausgangsdrehmoments zu vermeiden, ist es nötig, die Menge der Ansaugluft zu erhöhen, während das Luft-Kraftstoff-Gemisch mager bleibt. Aus diesem Grund wurde vorgeschlagen, die Menge der Ansaugluft auf Basis einer Zielmotorbelastung zu steuern, d.h., die Öffnung des Drosselventils gemäß einer Zielmotorbelastung wie auch des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zu steuern. Doch da während eines Übergangsmotorbetriebszustands, in dem die Zielmotorbelastung aufgrund des Tretens auf ein Gaspedal schwankt, eine Veränderung in der Menge der Ansaugluft nach einer Verzögerung von der Veränderung in der Zielmotorbelastung auftritt, ist es nicht unmöglich zu erreichen, dass das Ausgangsdrehmoment die Zielmotorbelastung sogar dann ausgleicht, wenn die Menge der Kraftstoffeinspritzung so gesteuert wird, dass sie das auf Basis der Zielmotorbelastung bestimmte Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis ausgleicht, während sich der Luftladewirkungsgrad aufgrund der Verzögerung von einem der Zielmotorbelastung entsprechenden Wert unterscheidet.
Die vorliegende Erfindung möchte ein Motorsteuersystem bereitstellen, das ein Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis zum Steuern der Menge der Kraftstoffeinspritzung reguliert, um dadurch während eines Übergangsmotorbetriebszustands ein Motorausgangsdrehmoment zu erzeugen, das eine Zielmotorbelastung ausgleicht.
Die obige Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird erfüllt, indem ein Motorbetriebssystem für einen mit einer Einspritzdüse ausgestatteten Motor bereitgestellt wird, um auf Basis von Zielbelastungen, die gemäß Motorbetriebsbedingungen erstellt sind, ein Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu bestimmen und die Menge der Kraftstoffeinspritzung gemäß dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu steuern. Das Motorsteuersystem ist durch Bestimmen einer Zielbelastung auf Basis einer Motorgeschwindigkeit und einer Gaspedalbewegung und Bestimmen eines Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses auf Basis einer Ansaugluftmenge und der Zielbelastung, auf dessen Basis die Menge der Kraftstoffeinspritzung bestimmt wird, gekennzeichnet.
Beim Motorsteuersystem, das auf Basis einer Menge der Ansaugluft und einer Zielmotorbelastung ein Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis bestimmt, werden das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis und die Menge der Kraftstoffeinspritzung auf Basis des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses sogar dann gemäß dem praktischen Luftladewirkungsgrad reguliert, um dadurch ein Motorausgangsdrehmoment bereitzustellen, das die Zielmotorbelastung ausgleicht, wenn sich ein praktischer Luftladewirkungsgrad aufgrund einer Verzögerung einer Veränderung in der Menge der Ansaugluft als relative Reaktion auf eine Veränderung in der Zielmotorbelastung, die, zum Beispiel, in einem Übergangsbetriebszustand auftritt, von einem Wert, der einer Zielmotorbelastung in einem gewöhnlichen Betriebszustand entspricht, unterscheidet.
Das Motorsteuersystem kann den Betrieb des Motors in mehreren Betriebsmodi steuern, in denen sich der Kraftstoffeinspritzungszeittakt unterscheidet und die gemäß dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis gewählt werden. Der Kraftstoffeinspritzungszeittakt wird für jeden Betriebsmodus gemäß einer Zielmotorbelastung und einer Motorgeschwindigkeit bestimmt. In diesem Fall wird der Kraftstoffeinspritzungszeittakt so reguliert, dass er mit dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das auf Basis eines praktischen Luftladewirkungsgrads bestimmt wird, übereinstimmt. Falls der Motor ein Direkteinspritzungs-Vergasermotor ist und im Betrieb zwischen einem Schichtladeverbrennungsmodus, in dem die Einspritzdüse Kraftstoff in einem Verdichtungstakt liefert, um eine Schichtladeverbrennung zu verursachen, und einem homogenen Ladeverbrennungsmodus, in dem die Einspritzdüse Kraftstoff in einem Ansaugtakt liefert, um eine homogene Ladeverbrennung zu verursachen, verändert werden kann, wird der Kraftstoffeinspritzungszeittakt sogar während eines Übergangs zwischen dem Schichtladeverbrennungsmodus und dem homogenen Ladeverbrennungsmodus richtig reguliert, um mit dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis überein zu stimmen. Obwohl der Direkteinspritzungs-Vergasermotor dazu neigt, im Anschluss an einen Übergang des Betriebsmodus eine bedeutende Veränderung im Luft-Kraftstoff-Verhältnis, und somit aufgrund der Veränderung im Luft-Kraftstoff-Verhältnis eine Veränderung in der Menge der Ansaugluft zu verursachen, wird das Motorausgangsdrehmoment reguliert, um die Zielmotorbelastung richtig auszugleichen.
Das Motorsteuersystem kann entweder einen Parameter eines virtuellen Luftladewirkungsgrads, der ein Ausgangsdrehmoment ausgleicht, das unter der Annahme benötigt wird, dass der Motor mit einem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis tätig ist oder einen Wert, der dem virtuellen Luftladewirkungsgrad entspricht, als die Zielmotorbelastung einsetzen, und bestimmt das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf Basis eines Verhältnisses des einen Parameters zu entweder einem Parameter eines praktischen Luftladewirkungsgrads, der auf Basis der Menge der Ansaugluft bestimmt wird oder einem Wert, der dem praktischen Luftladewirkungsgrad entspricht. Dies stellt eine leichte Bestimmung des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses gemäß dem praktischen Luftladewirkungsgrad bereit.
Das Motorsteuersystem kann das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis mit dem Anteil eines verbesserten Kraftstoffverbrauchs mischen, wenn das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis von einem Kraftstoffverbrauch bei einem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis zur mageren Seite hin verändert wird, was verhindert, dass der Motor Schwankungen des Ausgangsdrehmoments aufgrund der Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs während der mageren Ladeverbrennung im Vergleich zur stöchiometrischen Ladeverbrennung verursacht.
Das Motorsteuersystem kann ferner gemäß einer vorbestimmten Beziehung zwischen der Zielbelastung und der Motorgeschwindigkeit ein Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis bestimmen, und auf Basis des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, das auf Basis der Menge der Ansaugluft und der Zielmotorbelastung während eines Übergangsbetriebszustands bestimmt wurde, und auf Basis des gemäß der vorbe stimmten Beziehung zwischen der Zielbelastung und der Motorgeschwindigkeit während eines gewöhnlichen Betriebszustands bestimmten Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses ein letztendliches Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis bestimmen. In dieser Ausführungsform ist es möglich, das Erstellen eines Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, bei dem eine Zunahme des NOx-Ausstoßes verursacht wird, zu vermeiden, aber es jedoch zu wählen, während ein gewöhnlicher Betriebszustand andauert. Ferner kann das Motorsteuersystem gemäß einem Unterschied des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses für einen Übergangsbetriebszustand zum Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis für einen gewöhnlichen Betriebszustand eine Korrektur eines Zündungszeittakts durchführen. Bei dieser Ausführungsform wird der Zündungszeittakt sogar während eines Übergangsbetriebszustands, in dem das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis dazu neigt, sich von dem im gewöhnlichen Betriebszustand zu unterscheiden, gemäß dem Unterschied des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses korrigiert, wodurch eine Zündung mit einem richtigen Zeittakt verursacht wird.
Das Motorsteuersystem bestimmt auf Basis einer Zielbelastung einen Steuerparameter für das Mittel zur Steuerung der Ansaugluft, das eine Ansaugluftmenge steuert, mit der die Ansaugluft in einen Ansaugtrakt oder einer Ansaugleitung des Motors eingebracht wird. In diesem Fall nimmt das Motorsteuersystem entweder einen virtuellen Luftladewirkungsgrad, der ein für den Motor benötigtes Ausgangsdrehmoment ausgleicht, wenn angenommen wird, dass der Motor mit einem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis tätig ist oder einen Wert, der dem virtuellen Ladewirkungsgrad nach der Mischungsbehandlung entspricht, als die Zielbelastung zum Bestimmen eines Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zum Steuern der Menge der Kraftstoffeinspritzung; und es nimmt entweder einen virtuellen Luftladewirkungsgrad vor der Mischungsbehandlung oder einen Wert, der dem virtuellen Luftladewirkungsgrad entspricht, als die Zielbelastung zum Bestimmen eines Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zum Steuern der Menge der Ansaugluft. Gemäß dem Motorsteuersystem werden die Steuerung der Menge der Ansaugluft, die einer aus der langsam ansprechenden Parametergruppe ist und die Steuerung der Menge der Kraftstoffeinspritzung, die einer aus der schnell ansprechenden Parametergruppe ist, so geregelt, dass sie mit richtig regulierten Zeittakten auftreten.
Das Motorsteuersystem kann ferner eine primäre Vorwärtskorrektur der Zielbelastung durchführen, was erwünscht ist, um die Steuerung der Menge der Ansaugluft mit einer verringerten Verzögerung des Ansprechens und mit einem Zeittakt, der in Bezug auf die Menge der Kraftstoffeinspritzung richtig reguliert ist, durchzuführen.
Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung verändert das Motorsteuersystem für einen Direkteinspritzungs-Vergasermotor den Betrieb des Motors zwischen einem Schichtladeverbrennungsmodus, in dem die Einspritzdüse Kraftstoff in einem Verdichtungstakt liefert, um eine Schichtladeverbrennung zu verursachen, während ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis größer als ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis bliebt, und einem homogenen Ladeverbrennungsmodus, in dem die Einspritzdüse Kraftstoff in einem Ansaugtakt liefert, um eine homogene Ladeverbrennung mit einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das größer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis bleibt, zu verursachen, steuert es die Menge der Kraftstoffeinspritzung, um ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das um einen bestimmten Wert größer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, während eines Übergangs vom homogenen Ladeverbrennungsmodus zum Schichtladeverbrennungsmodus ohne Unterbrechung zu einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu verändern, das kleiner als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, und verzögert es einen Zündungszeittakt von einem Zeitpunkt, zu dem das Luft-Kraftstoff-Verhältnis unter das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis gelangt, wenn der Übergang auftritt, bis ein Luftladewirkungsgrad einen Wert erreicht, der in einem gewöhnlichen Betriebszustand erzielt wird. Die Verzögerung des Zündungszeittakts kann gemäß einem Unterschied zwischen den Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnissen für einen Übergangsbetriebszustand und einen gewöhnlichen Betriebszustand bestimmt werden. Mit dem Motorsteuersystem wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis im Verlauf der allmählichen Veränderung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses von einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf der mageren Seite im Schichtladeverbrennungsmodus zur fetten Seite während des Übergangs vom homogenen Ladeverbrennungsmodus zum Schichtladeverbrennungsmodus gezwungen, sich ohne Unterbrechung zum stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu verändern, sobald es ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis erreicht, das um einen bestimmten Wert höher als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist. Demgemäß wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis daran gehindert, sich über eines, bei dem die Neigung zur Herstellung von NOx besteht, zu verändern. Obwohl diese Steuerung, die das Luft-Kraftstoff-Verhältnis unter das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis verringert, durch Erhöhen der Menge des Kraftstoffverhältnisses ausgeführt wird und als Folge davon dazu neigt, einen steilen Anstieg im Ausgangsdrehmoment zu verursachen, wird diese Neigung durch Verzögern des Zündungszeittakts ausgelöscht. Das Ausgangsdrehmoment wird durch Regulieren der Verzögerung des Zündungszeittakts gemäß einem Unterschied zwischen den Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnissen für einen Übergangsbetriebszustand und einen gewöhnlichen Betriebszustand richtig gesteuert.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Darstellung eines Motorsteuersystems nach einer Ausführungsform der Erfindung;
2 ist ein Blockdiagramm, das den funktionellen Aufbau einer Motorsteuereinheit des Motorsteuersystems veranschaulicht;
3 ist ein Blockdiagramm, das die Einzelheiten der Funktion zur Bestimmung der Zielmotorbelastung veranschaulicht;
4 ist ein Blockdiagramm, das die Einzelheiten der Funktion zur Bestimmung der Öffnung des Drosselventils veranschaulicht;
5 ist ein Blockdiagramm, das die Einzelheiten der Funktion zur Bestimmung des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses veranschaulicht;
6 ist ein Blockdiagramm, das die Einzelheiten der Funktion zur Bestimmung der Kraftstoffeinspritzmenge veranschaulicht;
7 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Programm für die Abfolge der Steuerung der Kraftstoffeinspritzung für einen Mikrocomputer der Motorsteuereinheit veranschaulicht;
8 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Programm für die Abfolge der Steuerung der Ansaugluft für den Mikrocomputer der Motorsteuereinheit veranschaulicht;
9 ist ein Diagramm, das den virtuellen Liefergrad in Bezug auf die Gaspedalposition für verschiedene Motorgeschwindigkeiten zeigt;
10 ist ein Diagramm, das Motorbetriebszonen vor verschiedenen Motorbetriebsmodi zeigt;
11A , 11B und 11C sind schematische Darstellungen, die Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerungspläne, Basis-EGR-Ventil-Hubsteuerungspläne bzw. Wirbelsteuerungsöffnungssteuerungspläne zeigen, die für verschiedene Motorbetriebsmodi bereitgestellt sind;
12 ist ein Diagramm, das den Zielliefergrad in Bezug auf die Öffnung des Drosselventils für verschiedene Motorgeschwindigkeiten zeigt;
13 ist ein Diagramm, das Motorbetriebszonen für verschiedene Motorbetriebsmodi für die Steuerung der Kraftstoffeinspritzung zeigt;
14A, 14B und 14C sind schematische Darstellungen, die Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerungspläne, Basis-EGR-Ventil-Hubsteuerungspläne bzw. Wirbelsteuerungsöffnungssteuerungspläne zeigen, die für verschiedene Motorbetriebsmodi bereitgestellt sind;
15 ist eine Zeittabelle der Veränderungen in der Öffnung des Drosselventils, des Luftladewirkungsgrads, des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses und des Ausgangsdrehmoments während einer Umstellung des Motorbetriebsmodus;
16 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Kraftstoffverbrauch und dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis zeigt;
17 ist ein Diagramm, das Veränderungen im Luftladewirkungsgrad, der Menge der Kraftstoffeinspritzung und des Ausgangsdrehmoments zeigt, während die Menge der Ansaugluft gemäß dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis gesteuert wird;
18 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis und dem Kraftstoffdurchflusskoeffizienten zeigt;
19 ist ein Diagramm, das Motorbetriebszonen für verschiedene Motorbetriebsmodi nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung zeigt;
20 ist ein Diagramm, das Motorbetriebszonen für verschiedene Motorbetriebsmodi für die Steuerung der Kraftstoffeinspritzung nach der anderen Ausführungsform der Erfindung zeigt; und
21 ist eine Zeittabelle der Veränderungen von verschiedenen Steuerparametern während einer Umstellung des Motorbetriebsmodus zeigt.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Unter ausführlicher Bezugnahme auf die Zeichnungen und im Besonderen auf 1, die ein Motorsteuersystem nach einer Ausführungsform der Erfindung, welches dazu geeignet ist, zum Beispiel für einen Direkteinspritzungs-Vergasermotor passend zu sein, schematisch veranschaulicht, weist ein Direkteinspritzungs-Vergasermotor (der nachstehend der Einfachheit halber als ein Motor bezeichnet wird) 10 mehrere Zylinder (von denen nur einer gezeigt ist) 12 auf, in denen Kolben 14 gleiten. Jeder Zylinder 12 weist eine Verbrennungskammer 15 auf, die über der Oberseite des Kolbens 14 gebildet ist, und ist mit zwei Ansaugöffnungen (nicht gezeigt) und zwei Auslassöffnungen (nicht gezeigt) versehen, die sich in die Verbrennungskammer 15 öffnen. Die Ansaugöffnung und die Auslass öffnung werden durch ein Ansaugventil 17 bzw. ein Auslassventil 18 mit einem vorbestimmten Zeittakt geöffnet und geschlossen. Der Zylinder 12 ist in seiner Mitte ferner mit einer Zündkerze 20 versehen, die sich abwärts in die Verbrennungskammer 15 erstreckt. Eine Einspritzdüse 22 ist so angeordnet, dass sie Kraftstoff von der inneren Seitenwand des Zylinders 12 direkt in die Verbrennungskammer 15 einspritzt. Die Einspritzdüse 22 ist mit einem Kraftstoffsystem (nicht gezeigt) verbunden, das zumindest eine Hochdruckkraftstoffpumpe und einen Druckregler umfasst. Das Kraftstoffsystem stellt einen bestimmten Kraftstoffdruck bereit, der höher als ein Innendruck des Zylinders 12 ist.
Der Motor 10 weist ein Ansaugrohr 24 und ein Auslassrohr 34 auf. Das Ansaugrohr 24 ist mit einem Luftreiniger 25, einen Luftstromsensor 26, einem durch einen Motor 27 angetriebenen Drosselventil 28, und einem Ausgleichstank 30 versehen, die vom stromaufwärtigen Ende in dieser Reihenfolge angeordnet sind. Das Ansaugrohr 24 ist durch ein Sammelrohr 31, das diskrete Rohre aufweist, die mit den jeweiligen Ansaugöffnungen der jeweiligen Zylinder 12 in Verbindung stehen, mit dem Motor verbunden. Jedes diskrete Rohr ist in zwei Rohrabschnitte geteilt, nämlich einen ersten diskreten Rohrabschnitt 31a und einen zweiten diskreten Rohrabschnitt 31b, die sich in die jeweiligen Ansaugöffnungen jedes Zylinders 12 öffnen. Ein Wirbelsteuerungsventil 32 ist im zweiten diskreten Teilabschnitt 31b installiert. Das Wirbelventil 32 wird durch ein elektrisch gesteuertes Betätigungselement 33 angetrieben. Während das Betätigungselement 33 das Wirbelventil 32 so antreibt, dass es den zweiten diskreten Teilabschnitt 31b verschließt, erzeugt ein Ansaugluftstrom, der durch den ersten diskreten Teilabschnitt 31a verlaufen ist, einen Wirbel in der Verbrennungskammer 15. Wenn das Betätigungselement 33 das Wirbelventil 32 so antreibt, dass es den zweiten diskreten Teilabschnitt 31b allmählich öffnet, wird der Wirbel allmählich schwächer gemacht. Das Auslassrohr 34 ist durch ein Auslass-Sammelrohr 36, das diskrete Rohre aufweist, die mit den jeweiligen Auslassöffnungen der jeweiligen Zylinder 12 in Verbindung stehen, mit dem Motor verbunden. Ein Abgasreinigungskatalysator 35 ist im Auslassrohr 34 installiert. Der Abgasreinigungskatalysator 35 ist von jener Art, die einen Ausstoßpegel von Stickoxiden (NOx) sogar unter Magerverbrennungsbedingungen verringert. Zum Beispiel kann der Abgasreinigungskatalysator vom NOx-absorbierenden Typ sein, der NOx im Abgas absorbiert, während ein mageres Kraftstoffgemisch verbrannt wird, und die Verringerung von NOx katalysiert, während der Motor mit einem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Gemisch oder einem Luft-Kraftstoff-Gemisch mit einem größeren Luft-Kraftstoff-Verhältnis als dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis tätig ist. Der Motor 10 ist ferner mit einem Abgasrückführungssystem 37 zwischen dem Ansaugrohr 24 und dem Auslassrohr 34 versehen, um vor dem Ausgleichstank 30 heißes Abgas in einen Luftstrom einzulassen. Das Abgasrückführungssystem 37 enthält ein Abgasrückführungs-(EGR)Ventil 38, das mit einem Ventilhubsensor 48 ausgerüstet ist.
Der Motor 10 ist neben dem Luftstromsensor 26 und dem Ventilhubsensor 48 mit verschiedenen Sensoren ausgerüstet. Die Sensoren umfassen zumindest einen Ladedrucksensor 40, der tätig ist, um negativen Druck im Ausgleichstank 30 zu überwachen, einen Drosselventilöffnungssensor 41, der tätig ist, um eine Öffnung des Drosselventils 28 zu überwachen, einen Geschwindigkeitssensor 42, der tätig ist, um eine Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors 10 zu überwachen, einen Positionssensor 43, der tätig ist, um eine Bewegung des Gaspedals (nicht gezeigt) zu überwachen, einen Temperatursensor 44, der tätig ist, um eine Temperatur der Ansaugluft zu überwachen, einen Drucksensor 45, der tätig ist, um einen Atmosphäredruck zu überwachen, einen Temperatursensor 46, der tätig ist, um eine Temperatur von Motorkühlwasser zu überwachen, einen Sauerstoff-(O2)Sensor 47, der tätig ist, um eine Sauerstoffkonzentration des Abgases als ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu überwachen, und einen Drucksensor 49, der tätig ist, um den Druck des zur Einspritzdüse 22 gelieferten Kraftstoffs zu überwachen. Die jeweiligen Sensoren 26 und 40 bis 49 stellen Ausgangssignale bereit, die für die überwachten Werte kennzeichnend sind, und senden sie zu einer Motorsteuereinheit (PCM) 50.
Die Motorsteuereinheit (PCM) 50 steuert die Einspritzdüse, damit sie eine gegebene Menge einer Kraftstoffeinspritzung mit einem gewünschten Zeittakt liefert, und stellt ein Motorsteuersignal für den Motor 27, um das Drosselventil 28 zu betätigen, ein Zündungssignal für einen Zündungskreis 21, um einen Zündungszeittakt zu steuern, ein Betätigungssignal, um das Wirbelsteuerungsventil 32 zu steuern, und ein Steuersignal für das Abgasrückführungs-(EGR) Ventil 38, um die Abgasmenge, die rückgeführt wird, zu steuern, bereit.
Bei der Motorsteuerung für den Direkteinspritzungs-Vergasermotor werden vorbestimmte Motorbetriebsmodi, in denen der Motor mit unterschiedlichen Zündungszeittakten und Luft-Kraftstoff-Verhältnissen betrieben wird, als ein Basismotorbetriebszustand gewählt, und wird der Basismotorbetriebszustand gemäß den Motorbetriebsbedingungen von einem zum anderen umgestellt. Im Besonderen, wie später ausführlich beschrieben werden wird, werden die Motorbetriebsbedingungen in mehrere Zonen geteilt, nämlich, wie in 10 gezeigt zum Beispiel in eine Schichtladeverbrennungszone für bestimmte niedrigere Motorbelastungen und Geschwindigkeiten und eine homogene Ladeverbrennung für andere Motorbelastungen und Geschwindigkeiten als die bestimmten niedrigeren Motorbelastungen und Geschwindigkeiten. In der Schichtladeverbrennungszone wird der Motor in einem Schichtladeverbrennungsmodus betrieben, in dem ein Luft-Kraftstoff-Gemisch durch Einspritzen von Kraftstoff in einer späteren Hälfte des Verdichtungstakts ungleichmäßig stark um die Zündkerze 20 verteilt oder geschichtet ist. Während des Betriebs des Motors im Schichtladeverbrennungsmodus wird das Drosselventil 28 gesteuert, um eine große Öffnung bereitzustellen, um die Menge der Ansaugluft zu erhöhen, um dadurch ein Luft-Kraftstoff-Gemisch mit einem deutlich hohen Luft-Kraftstoff-Verhältnis, zum Beispiel mit einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis von mehr als 30, in der gesamten Verbrennungskammer 15 zu verteilen. Andererseits wird der Motor in einer homogenen Ladeverbrennungszone im homogenen Ladeverbrennungsmodus betrieben, in dem ein Luft-Kraftstoff-Gemisch durch Einspritzen von Kraftstoff in einer frühen Hälfte des Ansaugtakts gleichmäßig in der gesamten Verbrennungskammer 15 verteilt wird. Während des Betriebs des Motors im homogenen Ladeverbrennungsmodus ist das Luftüberschussverhältnis 1 größer als 1 (eins) gemacht, ist, mit anderen Worten, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in einer Zone mit verhältnismäßig niedrigerer Motorbelastung und Geschwindigkeit neben der Schichtladeverbrennungszone bis zum, zum Beispiel, 20 bis 25fachen größer als ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis gemacht. Dieser Modus wird nachstehend als ein magerer homogener Ladeverbrennungsmodus bezeichnet. In einer Zone mit höherer Motorbelastung und Geschwindigkeit wird das Luftüberschussverhältnis 1 jedoch gleich 1 (eins) gemacht, oder wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis einem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis von 14,7 gleich gemacht. Das Luftüberschussverhältnis 1, das das Luft-Kraftstoff-Verhältnis darstellt, kann niedriger als 1 (eins) sein, um in einer Zone mit vollem Drosselventil, in der sich das Drosselventil völlig öffnet, oder in einer Zone mit hoher Motorbelastung und Geschwindigkeit nahe an der Zone mit vollem Drosselventil ein eingefettetes Luft-Kraftstoff-Gemisch bereitzustellen. Dieser Modus wird nachstehend als ein stöchiometrischer homogener Ladeverbrennungsmodus bezeichnet.
2 ist ein Blockdiagramm, das einen funktionellen Aufbau der Motorsteuereinheit (PCM) 50 zeigt, die einen Mikrocomputer umfasst. Wie in 2 gezeigt weist die Motorsteuereinheit (PCM) 50 verschiedene funktionelle Mittel einschließlich eines Mittels 51 zur Überwachung der Dichte der Ansaugluft, das tätig ist, um die Dichte der Ansaugluft auf Basis von Signalen vom Ansauglufttemperatursensor 44 und vom Atmosphäredrucksensor 45 zu überwachen, und eines Mittels 52 zur Bestimmung der Zielmotorbelastung, das tätig ist, um auf Basis von Signalen vom Motorgeschwindigkeitssensor 42 und vom Gaspedalbewegungssensor 43, die mit der Dichte der Ansaugluft "beeinflusst" sind, einen Wert in Bezug auf eine Zielmotorbelastung zu bestimmen. Wie in 3 ausführlich gezeigt ist, umfasst das Mittel 52 zur Bestimmung der Zielmotorbelastung ein funktionelles Mittel 52a, das tätig ist, um einen virtuellen Liefergrad veimg zu bestimmen, ein funktionelles Mittel 52b, das tätig ist, um auf Basis des virtuellen Liefergrads veimg einen virtuellen Luftladewirkungsgrad ceimg zu bestimmen, ein funktionelles Mittel 52c, das tätig ist, um den virtuellen Luftladewirkungsgrad ceimg beizumischen, um einen verzögerungskorrigierten virtuellen Luftladewirkungsgrad der ersten Ordnung ceimgd zu bestimmen, ein funktionelles Mittel 52d, das tätig ist, um einen angezeigten mittleren wirksamen Zieldruck Piobjd zu berechnen, und ein funktionelles Mittel 52e, das tätig ist, um den virtuellen Luftladewirkungsgrad ceimg gemäß einer Leerlaufmotorbelastung zu korrigieren. Das funktionelle Mittel 52a findet unter Bezugnahme auf einen wie in 9 gezeigten Plan des virtuellen Liefergrads, der in Bezug auf die Gaspedalbewegung accel und die Motorgeschwindigkeit ne definiert ist und aus dem Ergebnis von Laborversuchen erhalten und in einem Speicher der Motorsteuereinheit (PCM) 50 gespeichert ist, eine virtuelle Liefergradberechnung veimg. In diesem Fall ist der Plan des virtuellen Liefergrads auf Basis der Entsprechungsbeziehung des virtuellen Liefergrads veimg zur Gaspedalbewegung accel und zur Motorgeschwindigkeit ne bei einer Bereitstellung des benötigten Ausgangsdrehmoment durch den Motor unter einem Standardatmosphäredruck und einer Standardbetriebsbedingung, in der das Luft-Kraftstoff-Verhältnis stöchiometrisch bleibt, bereitgestellt. Wie aus 9 offensichtlich ist, die einen Plan des virtuellen Liefergrads zeigt, steigt der virtuelle Liefergrad veimg mit einem Anstieg in der Gaspedalbewegung accel, aber, jedoch, einer Abnahme in der Motorgeschwindigkeit ne an. Das Mittel 52b zum Bestimmen des virtuellen Luftladewirkungsgrads bestimmt einen virtuellen Luftladewirkungsgrad ceimg als einen Luftladewirkungsgrad, der das benötigte Ausgangsdrehmoment unter der Standardbetriebsbedingung durch Mischen des virtuellen Liefergrads veimg mit der Dichte der Ansaugluft, die im Mittel 51 zur Überwachung der Dichte der Ansaugluft bestimmt wird, erfüllt. Der virtuelle Luftladewirkungsgrad ceimg wird im Mischungsmittel 52c als gemischter virtueller Luftladewirkungsgrad ceimgd gemischt. Das Mittel 52d zum Berechnen eines angezeigten mittleren wirksamen Zieldrucks berechnet gemäß dem virtuellen Luftladewirkungsgrad ceimg einen ersten angezeigten mittleren wirksamen Zieldruck Piobj und gemäß dem gemischten virtuellen Luftladewirkungsgrad ceimgd von Ausdruck (7) bzw. (5), die später beschrieben werden, einen zweiten angezeigten mittleren wirksamen Zieldruck Piobjd. Das Mittel 52e zur Korrektur des virtuellen Luftladewirkungsgrads bestimmt einen Korrekturfaktor, der nötig ist, um gemäß einem Anstieg in der Motorbelastung aufgrund des Betriebs externer Einrichtungen wie etwa eines durch den Motor angetriebenen Klimaanlagesystems einen Anstieg im Ausgangsdrehmoment bereitzustellen, und korrigiert den virtuellen Luftladewirkungsgrad ceimg und den gemischten virtuellen Luftladewirkungsgrad ceimgd gemäß dem Korrekturfaktor als Zielmotorbelastungen. Die Motorsteuereinheit (PCM) 50 umfasst ferner ein funktionelles Mittel 53, das tätig ist, um auf Basis sowohl des ersten angezeigten mittleren wirksamen Zieldrucks Piobj und der Motorgeschwindigkeit ne einen Basismotorbetriebsmodus zu bestimmen. Im Besonderen wird, wie in 10 gezeigt ist, der Schichtladeverbrennungsmodus als der Basismotorbetriebsmodus gewählt, während der erste angezeigte mittlere wirksame Zieldruck Piobj und die Motorgeschwindigkeit ne niedriger als bestimmte niedrigere Schwellenwerte PL bzw. NL sind. Der magere homogene Ladeverbrennungsmodus wird als der Basismotorbetriebsmodus gewählt, während der erste angezeigte mittlere Zieldruck Piobj und die Motorgeschwindigkeit ne höher als die bestimmten niedrigeren Schwellenwerte PL und NL, aber niedriger als bestimmte höhere Schwellenwerte PH bzw. NH sind. Ferner wird der stöchiometrische homogene Ladeverbrennungsmodus gewählt, während der erste angezeigte mittlere wirksame Zieldruck Piobj und die Motorgeschwindigkeit ne höher als die bestimmten höheren Schwellenwerte PH bzw. NH sind.
Die Motorsteuereinheit (PCM) 50 umfasst ferner funktionelle Mittel zum Bestimmen verschiedener Steuerparameter, die nötig sind, um das Ausgangsdrehmoment zu steuern, wie etwa die Menge der Ansaugluft, die Menge des Abgases, dem ein Rückfluss gestattet wird, die Stärke des Wirbels, die Menge der Kraftstoffeinspritzung, ein Einspritzungszeittakt und eine Zündungszeit gemäß zumindest der Zielmotorbelastung und der Motorgeschwindigkeit. Diese Motorausgangsdrehmomentsteuerparameter sind in zwei Gruppen geteilt, nämlich eine langsam ansprechende Gruppe und eine schnell ansprechende Gruppe. Die langsam ansprechende Gruppe von Steuerparametern umfasst die Menge der Ansaugluft, die Menge des Abgasrückflusses und die Stärke des Wirbels, die sich als Reaktion auf den Betrieb des Drosselventils 28, des Abgasrückfluss(EGR)-Steuerventils 38 bzw. des Wirbelsteuerventils 32 mit einer Zeitverzögerung verändern, für die der erste angezeigte mittlere wirksame Zieldruck Piobj eingesetzt wird, um sie für die Steuerung des Ausgangsdrehmoments einzusetzen. Die schnell ansprechende Gruppe umfasst die Menge der Kraftstoffeinspritzung, einen Einspritzungszeittakt und einen Zündungszeittakt, die jeweils schnell auf das Erscheinen von Steuersignalen ansprechen, für die der zweite angezeigte mittlere wirksame Zieldruck Piobjd eingesetzt wird, um sie für die Steuerung des Ausgangsdrehmoments zu bestimmen. Im Besonderen umfasst die Motorsteuerung (PCM) 50 eine Funktion zum Bestimmen der Menge der Ansaugluft, eine Funktion zum Bestimmen der Menge der Abgasrückführung, und eine Funktion zum Steuern der Kraftstoffeinspritzung. Die Menge der Ansaugluft wird in einem funktionellen Mittel 54, das tätig ist, um ein Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis afwb zu bestimmen, einem funk tionellen Mittel 55, das tätig ist, um einen Zielluftladewirkungsgrad zu bestimmen, und einem Mittel 56 zur Bestimmung der Öffnung des Drosselventils bestimmt. Das Mittel 54 zur Bestimmung des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses bestimmt Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisse afwb für die jeweiligen Motorbetriebsmodi, d.h., den Schichtladeverbrennungsmodus, den mageren homogenen Ladeverbrennungsmodus, und den stöchiometrischen homogenen Ladeverbrennungsmodus, um die Menge der Ansaugluft zu steuern. Wie in 11A gezeigt wird das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis afwb unter Bezugnahme auf einen Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerungsplan, der für den Schichtladeverbrennungsmodus bereitgestellt ist, wenn der Motor im Schichtladeverbrennungsmodus tätig ist, oder auf einen Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerungsplan, der für den mageren homogenen Ladeverbrennungsmodus bereitgestellt ist, wenn der Motor im mageren homogenen Ladeverbrennungsmodus tätig ist, gemäß dem ersten angezeigten mittleren wirksamen Zieldruck Piobj und der Motorgeschwindigkeit ne bestimmt, oder ist es bei einem stöchiometrischen Verhältnis von 14,7 fixiert oder kann es durch ein Luftüberschussverhältnis l von 1 (l = 1) dargestellt werden, wenn der Motor im stöchiometrischen Ladeverbrennungsmodus tätig ist,. Das Mittel 55 zur Bestimmung des Zielluftladewirkungsgrads berechnet aus Ausdruck (8), der später beschrieben werden wird, gemäß dem virtuellen Luftladewirkungsgrad ceimg und dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis afwd einen Zielluftladewirkungsgrad ceobj.
Wie in 4 ausführlich gezeigt umfasst das Mittel 56 zur Bestimmung der Öffnung des Drosselventils ein funktionelles Mittel 56a, das tätig ist, um durch Mischen des Zielluftladewirkungsgrads ceobj mit der Dichte der Ansaugluft einen Zielliefergrad veobj zu berechnen. Unter Bezugnahme auf einen Drosselventilöffnungssteuerungsplan wird auf Basis des Zielliefergrads veobj und der Motorgeschwindigkeit ne eine Öffnung des Drosselventils tvoobj bestimmt. Da die Beziehung zwischen dem Liefergrad, der Öffnung des Drosselventils und der Motorgeschwindigkeit dahingehend unterschiedlich ist, ob eine Abgasrückführung vorgenommen wird, oder nicht, sind in diesem Fall Pläne bereitgestellt, die die Beziehung der Öffnung des Drosselventils zum Liefergrad bzw. zur Motorgeschwindigkeit für die Fälle bestimmen. Ein Mittel 56c zur Beurteilung der Abgasrückführung beurteilt, ob die Abgasrückführung ausgeführt wird, oder nicht, und wählt gemäß dem Ergebnis der Beurteilung einen der Drosselventilöffnungssteuerungspläne. Wie in 12 gezeigt definiert der Drosselventilöffnungssteuerungsplan, der gewählt wird, während die Abgasrückführung unterbrochen wird, Steuerkurven für verschiedene Motorgeschwindigkeiten, die durch eine durchgehende Linie gezeigt sind, während der Drosselventilöffnungssteuerungsplan, der gewählt wird, während die Abgasrückführung ausgeführt wird, Steuerkurven für verschiedene Motorgeschwindigkeiten definiert, die durch eine gestrichelte Linie gezeigt sind. Beide Pläne bestimmen die Öffnung des Drosselventils tvoobj so, dass sie sich mit einer Zunahme im Zielliefergrad veobj und mit einem Anstieg in der Motorgeschwindigkeit ne größer verändert, und dass sie größer ist, während die Abgasrückführung ausgeführt wird, als während die Abgasrückführung unterbrochen wird. Wie bekannt ist, enthalten Abgase, die aus der Verbrennung eines mageren Luft-Kraftstoff-Gemischs während eines Motorbetriebs im, zum Beispiel, Schichtladeverbrennungsmodus erzeugt werden und rückgeführt werden, nicht nur Verbrennungsgase, sondern auch eine große Menge an Luft oder Sauerstoff (O2), und der Luftgehalt der Abgase beeinflusst die Menge der Luft oder des Sauerstoffs (O2), die/der in die Verbrennungskammer 15 eingebracht wird. Aus diesem Grund enthält die Motorsteuereinheit (PCM) 50 in diesem Fall ein Mittel 57 zur Berechnung des Volumenverhältnisses des verbrannten Gases und ein Mittel 58 zur Korrektur der Öffnung des Drosselventils/des EGR-Ventil-Hubs, um einen Korrekturwert tvofb für die Öffnung des Drosselventils und einen Korrekturwert ptfb für die Menge der Abgasrückführung, die in einen Luftstrom eingelassen werden soll, zu bestimmen. Im Mittel 58 zur Korrektur der Öffnung des Drosselventils/des EGR-Ventil-Hubs wird die Öffnung des Drosselventils auf Basis des Ergebnisses eines Vergleichs des Volumenverhältnisses des verbrannten Gases rveegr, das im Mittel 57 zur Berechnung des Volumenverhältnisses des verbrannten Gases erhalten wurde, mit einem Zielvolumenverhältnis des verbrannten Gases rveegrobj und eines Vergleichs des tatsächlichen Liefergrads ve, der auf Basis eines Ausgangs vom Luftstromsensor 26 erhalten wurde, mit dem Zielliefergrad veobj korrigiert. Im Zusammenhang mit der korrigierten Öffnung des Drosselventils wird eine Korrektur des EGR-Ventil-Hubs vorgenommen. Das Zielvolumenverhältnis des verbrannten Gases rveegrobj wird unter Bezugnahme auf einen Plan be stimmt, der einem Plan des Basis-EGR-Ventil-Hubsteuerungsplans, welcher später beschrieben werden wird, ähnlich ist.
Ein Mittel 59 zur Bestimmung des Basis-EGR-Ventil-Hubs ist neben dem Mittel 60 zur Bestimmung des EGR-Ventil-Hubs enthalten, um einen letztendlichen EGR-Ventil-Hub zu bestimmen, von dem die Menge der Abgasrückführung abhängt. Das Mittel 59 zur Bestimmung des Basis-EGR-Ventil-Hubs bestimmte einen Basis-EGR-Ventil-Hub pbase für jeden der Motorbetriebsmodi, die im Mittel 53 zur Bestimmung des Basismotorbetriebsmodus bestimmt wurden. Wie in 11(B) gezeigt wird der Basis-EGR-Ventil-Hub pbase unter Bezugnahme auf einen Basis-EGR-Ventil-Hubsteuerungsplan, der für den Schichtladeverbrennungsmodus bereitgestellt ist, gemäß dem ersten angezeigten mittleren wirksamen Zieldruck Piobj und der Motorgeschwindigkeit ne bestimmt, wenn der Motor im Schichtladeverbrennungsmodus tätig ist, oder ist er bei 0 (null) fixiert, wenn der Motor im mageren homogenen Ladeverbrennungsmodus tätig ist, oder wird er unter Bezugnahme auf einen Basis-EGR-Ventil-Hubsteuerungsplan, der für den stöchiometrischen homogenen Ladeverbrennungsmodus bereitgestellt ist, gemäß dem tatsächlichen Luftladewirkungsgrad ce auf Basis eines Ausgangs vom Luftstromsensor 26 und der Motorgeschwindigkeit ne erhalten, wenn der Motor im stöchiometrischen homogenen Ladeverbrennungsmodus tätig ist. Ferner "färbt" das Mittel 60 zur Bestimmung des EGR-Ventil-Hubs den Basis-EGR-Ventil-Hub pbase mit dem Korrekturwert btfb für die Menge der darin bestimmten Abgasrückführung, um einen letztendlichen EGR-Ventil-Hub egrobj zu bestimmen.
Die Motorsteuereinheit (PCM) 50 umfasst ferner ein Mittel 61 zur Bestimmung der Öffnung des Wirbelventils, in dem die Öffnung des Wirbelventils bestimmt wird, um die benötigte Stärke eines Wirbels für jeden der Motorbetriebsmodi zu bestimmen, die im Mittel 53 zur Bestimmung des Basismotorbetriebsmodus bestimmt wurden. Im Besonderen wird, wie in 11(C) gezeigt, die letztendliche Öffnung des Wirbelventils scvobj unter Bezugnahme auf einen Wirbelventilöffnungssteuerungsplan, der für den Schichtladeverbrennungsmodus bereitgestellt ist, wenn der Motor im Schichtladeverbrennungsmodus tätig ist, oder unter Bezugnahme auf einen Wirbelventilöffnungssteuerungsplan, der für den mageren homogenen Ladeverbrennungsmodus bereitgestellt ist, wenn der Motor im mageren homogenen Ladeverbrennungsmodus tätig ist, gemäß dem ersten angezeigten mittleren wirksamen Zieldruck Piobj und der Motorgeschwindigkeit ne bestimmt, oder wird sie unter Bezugnahme auf einen Wirbelventilöffnungssteuerungsplan gemäß dem tatsächlichen Luftladewirkungsgrad ce und der Motorgeschwindigkeit ne bestimmt, wenn der Motor im Schichtladeverbrennungsmodus tätig ist.
Die Steuerung der Kraftstoffeinspritzung wird wie in 2 gezeigt durch ein Mittel 62 zur Bestimmung des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, ein Mittel 64 zur Bestimmung des Motorbetriebsmodus, ein Mittel 65 zur Bestimmung der Einspritzmenge und ein Mittel 66 zur Steuerung des Einspritzungszeittakts durchgeführt. Das Mittel 62 zur Bestimmung des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses bestimmt ein Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das zum Steuern der Menge der Kraftstoffeinspritzung verwendet wird, und umfasst funktionelle Mittel 62a bis 62d. Das funktionelle Mittel ist tätig, um auf der Basis des tatsächlichen Luftladewirkungsgrads ce, der durch einen Ausgang vom Luftstromsensor 26 dargestellt wird, und dem zweiten angezeigten mittleren wirksamen Zieldruck Piobjd, der der Zielmotorbelastung entspricht, oder dem virtuellen Luftladewirkungsgrad ceimgd, der dem zweiten angezeigten mittleren wirksamen Zieldruck Piobjd entspricht, ein Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis afw0 zu bestimmen, das hauptsächlich in einem Übergangsbetriebszustand verwendet wird, in dem sich eine Zielmotorbelastung, die sich aus dem Treten des Gaspedals aus dem später beschrieben werdenden Ausdruck (6) ergibt, verändert. Das funktionelle Mittel 62b ist tätig, um ein Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis afwbd zu bestimmen, das hauptsächlich in einem gewöhnlichen Betriebszustand des Motors verwendet wird. Wie in 14A gezeigt wird das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis afwbd unter Bezugnahme auf einen Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerungsplan, der für den Schichtladeverbrennungsmodus oder den mageren homogenen Ladeverbrennungsmodus bereitgestellt ist, gemäß dem zweiten angezeigten mittleren wirksamen Zieldruck Piobjd und der Motorgeschwindigkeit ne bestimmt, wenn der Motor im Schichtladeverbrennungsmodus bzw. im mageren homogenen Ladeverbrennungsmodus tätig ist, oder ist es bei einem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis von 14,7 fixiert, das gleichwer tig durch ein Luftüberschussverhältnis l vom 1 (l = 1) dargestellt ist, wenn der Motor im stöchiometrischen Ladeverbrennungsmodus tätig ist. Wenn nötig, kann das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis afwbd für besonders hohe Motorbelastungen und Geschwindigkeiten sogar im stöchiometrischen homogenen Ladeverbrennungsmodus niedriger als das stöchiometrische Verhältnis, das gleichwertig durch ein Luftüberschussverhältnis l gleich oder kleiner als 1 (l ≤ 1) dargestellt ist, gemacht werden. Das funktionelle Mittel 62c berechnet einen Unterschied dafwb zwischen dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis afwb, das zum Steuern der im Mittel 54 zur Bestimmung des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses bestimmten Menge der Ansaugluft verwendet wird, und dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis afw0 zum Steuern der Menge der Kraftstoffeinspritzung im Mittel 62a zur Bestimmung des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, um einen Übergangsbetriebszustand festzustellen. Das Mittel 62d zur Bestimmung des letztendlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses setzt während eines Übergangsbetriebszustands, in dem der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Unterschied dafwb groß ist, das im Mittel 62a zur Bestimmung des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses bestimmte Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis afw0 als das letztendliche Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis afw ein, oder setzt im gewöhnlichen Betrieb des Motors, in dem der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Unterschied dafwb klein ist, das im Mittel 62b zur Bestimmung des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses bestimmte Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis afwbd als das letztendliche Ziel-Luftkraftstoff-Verhältnis afw ein. Obwohl das Mittel 62 zur Bestimmung des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses wie oben kompliziert aufgebaut ist, um einen Bedarf an einem Ausgangsdrehmoment und einem benötigten Ausstoßpegel zu erfüllen, kann das Mittel 62 zur Bestimmung des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses durch Weglassen des Mittels 62b zur Bestimmung des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses und des Mittels 62c zur Berechnung des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Unterschieds vereinfacht werden. In diesem Fall wird das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis afw0, das im Mittel 62a zur Bestimmung des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses bestimmt wird, stets als das letztendliche Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis afw zum Steuern der Menge der Kraftstoffeinspritzung genommen.
Ein in 5 gezeigtes funktionelles Mittel 62 ist tätig, um einen Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Unterschied dafwbd oder dafw0 zum Korrigieren eines Zün dungszeittakts während eines Übergangsbetriebszustands zu berechnen. Im Besonderen berechnet das Mittel 80 zur Berechnung des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Unterschieds den Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Unterschied dafwbd in jedem anderen Verbrennungsmodus als dem stöchiometrischen homogenen Ladeverbrennungsmodus durch Abziehen des letztendlichen Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses afw vom Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis afwbd oder im stöchiometrischen homogenen Ladeverbrennungsmodus durch Abziehen des letztendlichen Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses afw vom Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis afw0.
Das Mittel 63 zur Bestimmung des Motorbetriebsmodus bestimmt einen Verbrennungsmodus, der verwendet wird, um einen Bezugsverbrennungsmodus zu bestimmen, wie er verwendet wird, um die schnell ansprechende Gruppe von Steuerparametern zu bestimmen, gemäß dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis afw0 zum Steuern der Menge der Kraftstoffeinspritzung. Wie in 13 gezeigt nimmt der Bezugsverbrennungsmodus den stöchiometrischen homogenen Ladeverbrennungsmodus, wenn das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis afw0 kleiner als eine untere Grenze LL (die, zum Beispiel, ungefähr 18 ist), oder den mageren homogenen Ladeverbrennungsmodus, wenn das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis afw0 größer als die untere Grenze LL, aber kleiner als eine obere Grenze LH für den mageren homogenen Ladeverbrennungsmodus ist, oder den Schichtladeverbrennungsmodus, wenn das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis afw0 größer als die obere Grenze LH ist. Während eines Übergangsbetriebszustands, in dem sich das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis afw0 über die obere Grenze LH verändert, kann zwischen dem mageren homogenen Ladeverbrennungsmodus und dem Schichtladeverbrennungsmodus ein wie in 13 gestricheltes schmales Band einer geteilten Einspritzung bereitgestellt sein. Im geteilten Einspritzungsmodus wird die Kraftstoffeinspritzung in zwei Teile geteilt, nämlich einen in einem Ansaugtakt erfolgenden Teil der Kraftstoffeinspritzung (eine Ansaugtaktteileinspritzung) und einen in einem Verdichtungstakt erfolgenden Teil der Kraftstoffeinspritzung (eine Verdichtungstaktteileinspritzung). Wenn die geteilte Einspritzung während eines Übergangs vom mageren homogenen Ladeverbrennungsmodus, in dem eine Ansaugtakteinspritzung erfolgt, zum Schichtladeverbrennungsmodus, in dem eine Verdichtungstakteinspritzung erfolgt oder umgekehrt, vorgenommen wird, wird eine plötzliche Veränderung im Verbrennungszustand verhindert.
Ein Teilungsverhältnis, mit dem die gegebene Menge der Kraftstoffeinspritzung für eine Ansaugtaktteileinspritzung bzw. eine Verdichtungstaktteileinspritzung in zwei Teile geteilt wird, wird in einem funktionellen Mittel 64 gemäß den Verbrennungsmodi bestimmt. Das Teilungsverhältnis für die Ansaugtaktteileinspritzung rqbasep ist im Schichtladeverbrennungmodus fest auf 0 (null) % und im mageren homogenen Ladeverbrennungsmodus oder im stöchiometrischen Ladeverbrennungsmodus fest auf 100 % gesetzt. Beim Eintritt in den geteilten Einspritzungsmodus wird das Teilungsverhältnis gemäß dem letztendlichen Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis afw und der Motorgeschwindigkeit ne bestimmt. Die Menge der Kraftstoffeinspritzung wird auf Basis des letztendlichen Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses afw, das im Mittel 62 zur Bestimmung des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses bestimmt wird, berechnet. Wie in 6 gezeigt umfasst das Mittel 65 zur Bestimmung der Einspritzmenge zum Berechnen der Menge der Kraftstoffeinspritzung ein Mittel 65a zur Bestimmung der Basiskraftstoffeinspritzung, ein Mittel 65b zur Bestimmung eines Korrekturwerts, ein Mittel 65c zur Bestimmung einer letztendlichen Kraftstoffeinspritzung und ein Mittel 65d zur Bestimmung der Einspritzimpulsbreite. Im Besonderen berechnet das Mittel 65a zur Bestimmung der Basiskraftstoffeinspritzung auf Basis des letztendlichen Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses afw, das beim tatsächlichen Luftladewirkungsgrad ce erhalten wird, des Kraftstoffeinspritzungsteilungsverhältnisses rqbasep und eines Umwandlungsfaktors KGKF Basismengen der Kraftstoffeinspritzung qbasep und qbased für die Ansaugtaktteileinspritzung bzw. die Verdichtungstaktteileinspritzung. Die Basismengen der Kraftstoffeinspritzung qbasep, und qbased sind durch den folgenden Ausdruck (1) gegeben: qbasep = KGKF × (ce(i)/afw(i)) × rqbasep(i) qbased = KGKF × ce(i)/afw(i – 1) – qbasep(i – 1) (1),wobei der von einem Anhang (i) gefolgte tatsächliche Luftladewirkungsgrad ce dessen neuester Wert ist (ein Wert unmittelbar vor der Verdichtungstaktteilein spritzung), und der tatsächliche Luftladewirkungsgrad ce, das letztendliche Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis afw, und die Basismengen der Kraftstoffeinspritzung qbased, denen ein Anhang (i – 1) folgt, die letzten Werte davon sind.
Das Mittel 65b zur Bestimmung der Korrekturwerte berechnet gemäß den Kraftstoffdrücken Korrekturwerte cdpfp und cdpfd für die Ansaugtaktteileinspritzung und die Verdichtungstaktteileinspritzung und einen Korrekturwert ctotal für andere Steuerparameter. Der Korrekturwert cdpfp, cdpfd gemäß dem Kraftstoffdruck wird verwendet, um die Menge der Kraftstoffeinspritzung zu korrigieren, wenn der Kraftstoffdruck niedriger als ein vorbestimmter Grad des Drucks unmittelbar nach einem Start des Motors ist. Der Korrekturwert cdpfp, cdpfd ist durch, zum Beispiel, die Quadratwurzel eines Verhältnisses eines vorbestimmten Drucks (KGPFUEL) zu einem durch einen Kraftstoffdrucksensor 49 festgestellten Kraftstoffdruck (pfuel) gegeben. Ferner berechnet das Mittel 65c zur Bestimmung der letztendlichen Kraftstoffeinspritzung letztendliche Mengen der Kraftstoffeinspritzung qinjp und qinjd für die Ansaugtaktteileinspritzung bzw. die Verdichtungstaktteileinspritzung. Die letztendlichen Mengen der Kraftstoffeinspritzung qinjp und qinjd sind durch den folgenden Ausdruck (2) gegeben: qinjp = qbasep × cdpfp × (1 + ctotal(i)) qinjd = qbased × cdpfd × {1 + ctotal(i – 1)} (2), wobei der von einem Anhang (i – 1) gefolgte Korrekturwert ctotal dessen letzter Wert (der Wert unmittelbar vor der Ansaugtaktteileinspritzung) ist.
Schließlich wird im Mittel 65d zur Bestimmung der Einspritzimpulsbreite eine Einspritzimpulsbreite Ti für die letztendliche Menge der Kraftstoffeinspritzung qinjp und qinjd bestimmt.
Der Grund für die Verwendung des letzten Werts des letztendlichen Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses afw(i – 1) in der Berechnung der Basismenge der Kraftstoffeinspritzung qbased und somit der letztendlichen Menge der Kraftstoffeinspritzung ginjd für die Verdichtungstaktteileinspritzung liegt darin, dass dann, wenn der neueste Wert des letztendlichen Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses afw(i) (ein Wert unmittelbar vor der Verdichtungstaktteileinspritzung) eingesetzt wird, der Verbrennungsmodus und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis möglicherweise zwischen der Ansaug- und der Verdichtungstaktteileinspritzung schwanken, was zu einem Verlust der Koordination führt.
Das Mittel 66 zur Steuerung des Einspritzungszeittakts bestimmt einen Kraftstoffeinspritzungszeittakt gemäß dem Verbrennungsmodus. Wie in 14B gezeigt wird im Schichtladeverbrennungsmodus ein Kraftstoffeinspritzungszeittakt thtinjd für die Verdichtungstakteinspritzung aus einem für den Schichtladeverbrennungsmodus bereitgestellten Kraftstoffeinspritzungszeittaktsteuerungsplan erhalten, der mit dem zweiten angezeigten mittleren wirksamen Zieldruck Pioibjd und der Motorgeschwindigkeit ne definiert ist. In der gleichen Weise wird im mageren homogenen Ladeverbrennungsmodus ein Kraftstoffeinspritzungszeittakt thtinjp für die Ansaugtakteinspritzung aus einem für den homogenen mageren Verbrennungsmodus bereitgestellten Kraftstoffeinspritzungszeittaktsteuerungsplan erhalten, der mit dem tatsächlichen Luftladewirkungsgrad ce und der Motorgeschwindigkeit ne definiert ist. Ferner wird im stöchiometrischen homogenen Ladeverbrennungsmodus ein Kraftstoffeinspritzungszeittakt thtinjp für die Ansaugtakteinspritzung gemäß dem tatsächlichen Luftladewirkungsgrad ce aus einer Tabelle erhalten. In diesem Fall sind diesen Kraftstoffeinspritzungstakten thtinjd als Hilfsmittel für die Berechnung stets einige Werte zugewiesen. Zum Beispiel ist dem Kraftstoffeinspritzungszeittakt thtinjp für die Ansaugtakteinspritzung im Schichtladeverbrennungsmodus ein fester Wert zugewiesen, während dem Kraftstoffeinspritzungszeittakt thtinjd für die Verdichtungstakteinspritzung ein Wert im Kraftstoffeinspritzungszeittaktsteuerungsplan zugewiesen ist. Doch da das Teilungsverhältnis für die Ansaugtaktteileinspritzung rqbasep im Schichtladeverbrennungsmodus auf 0 % fixiert ist, wird die Ansaugtakteinspritzung in keinerlei Weise ausgeführt. Im mageren homogenen Ladeverbrennungsmodus oder im stöchiometrischen homogenen Ladeverbrennungsmodus ist dem Kraftstoffeinspritzungszeittakt thtinjd für die Ansaugtakteinspritzung ein fester Wert wie etwa eine bestimmte frühe Zeit im Ansaugtakt zugewiesen, um eine zusätzliche Einspritzung vorzunehmen, um ei nen Mangel im Ansaugtakt zu versorgen, obwohl dem Kraftstoffeinspritzungszeittakt thtinjd für die Ansaugtakteinspritzung ein Wert im Kraftstoffeinspritzungzeittaktsteuerungsplan oder in der Kraftstoffeinspritzungszeittaktsteuerungstabelle zugewiesen ist. Ferner ist im geteilten Einspritzungsmodus dem Kraftstoffeinspritzungszeittakt thtinjd für die Ansaugtakteinspritzung ein Wert im Kraftstoffeinspritzungszeittaktsteuerungsplan, der mit dem letztendlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis afw und der Motorgeschwindigkeit ne definiert ist, zugewiesen, während vom Kraftstoffeinspritzungszeittakt thtinjd für die Verdichtungstakteinspritzung im Schichtladeverbrennungsmodus Gebrauch gemacht wird.
Das Mittel 67 zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung führt das Takten der Einspritzdüse 22 oder das Anregen einer Magnetspule durch, wodurch ein Öffnen der Einspritzdüse für einen Zeitraum verursacht wird, der der im Mittel 65d zur Bestimmung der Einspritzimpulsbreite bestimmten Einspritzimpulsbreite Ti entspricht.
Der Zündungszeittakt wird durch ein funktionelles Mittel 68 zum Bestimmen eines Basiszündungszeittakts und von Zündungszeittaktkorrekturwerten und ein funktionelles Mittel 69 zum Bestimmen eines letztendlichen Zündungszeittakts auf Basis des Basiszündungszeittakts und der Zündungszeittaktkorrekturwerte gesteuert. Das Mittel 68 zum Bestimmen eines Basiszündungszeittakts bestimmt einen Basiszündungszeittakt thtigb und verschiedene Korrekturwerte, die nötig sind, um einen letztendlichen Zündungszeittakt zu bestimmen. Im Besonderen wird, wie in 14C gezeigt, im Schichtladeverbrennungsmodus ein Basiszündungszeittakt thtigb aus einem für den Schichtladeverbrennungsmodus bereitgestellten Basiszündungszeittaktsteuerungsplan erhalten, der mit dem zweiten angezeigten mittleren wirksamen Zieldruck Piobjd und der Motorgeschwindigkeit ne definiert ist, und wird ein Korrekturwert mit Luft/Kraftstoff-Beziehung thtigwd aus einer Korrekturwertsteuerungstabelle erhalten, die mit dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Unterschied dafwbd des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses afwbd zum letztendlichen Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis afw definiert ist. Während der Basiszündungszeittakt thtigb in einem gewöhnlichen Betriebszustand gemäß einem zweiten angezeigten mittleren wirksamen Zieldruck Piobjd und einer Motorgeschwindigkeit ne bei einem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis afwbd bestimmt wird, wird, was den Korrekturwert mit Luft/Kraftstoff-Beziehung thtigwd betrifft, im Übergangsbetriebszustand das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis afw0 als das letztendliche Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis afw genommen und als Folge ein Unterschied des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses herbeigeführt; dieser Unterschied gemäß dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Unterschied dafwbd (= afwbd – afw) wird verwendet, um den Zündungszeittakt zu regulieren, um den Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Unterschied auszugleichen. In der gleichen Weise wird im mageren homogenen Ladeverbrennungsmodus ein Basiszündungszeittakt thtigb aus einem für den mageren homogenen Ladeverbrennungsmodus bereitgestellten Basiszündungszeittaktsteuerungsplan erhalten, der mit dem tatsächlichen Luftladewirkungsgrad ce und der Motorgeschwindigkeit ne definiert ist, und wird ein Korrekturwert mit Luft/Kraftstoff-Beziehung thtigwd aus einer Korrekturwertsteuerungstabelle erhalten, die mit dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Unterschied dafwbd definiert ist. Ferner wird im stöchiometrischen Ladeverbrennungsmodus ein Basiszündungszeittakt thtigb aus einem für den stöchiometrischen homogenen Ladeverbrennungsmodus bereitgestellten Basiszündungszeittaktsteuerungsplan erhalten, der mit dem tatsächlichen Luftladewirkungsgrad ce und der Motorgeschwindigkeit ne definiert ist. Was Korrekturwerte für den Basiszündungszeittakt thtigb, nämlich einen Korrekturwert mit EGR-Bezug thtigwe, der während der Ausführung der Abgasrückführung verwendet wird, einen Korrekturwert mit Luft/Kraftstoff-Bezug thtigwd gemäß einem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Unterschied dafw0 und einen Korrekturwert mit Temperaturbezug thtigwc, der während des kalten Motorbetriebs gemäß einer Motorkühlmitteltemperatur thw verwendet wird, betrifft, wird der Korrekturwert mit EGR-Bezug thtigwe aus einem Korrekturwertsteuerungsplan erhalten, der mit dem tatsächlichen Luftladewirkungsgrad ce und der Motorgeschwindigkeit ne definiert ist. Der Korrekturwert mit Luft/Kraftstoff-Bezug thtigwd wird aus einer Korrekturwertsteuerungstabelle erhalten, die mit dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Unterschied dafwb0 definiert ist. Der Korrekturwert mit Temperaturbezug thtigwc wird aus einer Korrekturwertsteuerungstabelle erhalten, die mit der Motorkühlmitteltemperatur thw definiert ist. Diese Korrektur gemäß dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Unterschied dafwbd (= afwbd – afw) wird ausgeführt, um den Zündungszeittakt so zu regulieren, dass eine Drehmomentveränderung ausgeglichen wird, falls das letztendliche Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis afw stöchiometrisch ge macht wird, um zu vermeiden, dass sich das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis afw0 über eines, das eine erhöhte Menge an NOx-Ausstoß bereitstellt, zu einem bestimmten auf der mageren Seite verändert, das niedriger als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, wie nachstehend beschrieben werden wird. Im geteilten Einspritzungsmodus wird ein Basiszündungszeittakt thtigb aus einer Basiszündungszeittaktsteuerungstabelle erhalten, die mit dem letztendlichen Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis afw definiert ist.
Auf Basis dieser Basiszündungszeittakte und der verschiedenen Korrekturwerte ist ein letztendlicher Zündungszeittakt durch den folgenden Ausdruck (3) gegeben: thtig = thtigb – (thtigwd + thtigwe + thtigwc) (3)
7 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Programm für die Abfolge der oben beschriebenen Steuerung der Kraftstoffeinspritzung für den Mikrocomputer der PCM 50 veranschaulicht. Wenn die Ablaufdiagrammlogik beginnt, geht die Steuerung direkt zu einem Funktionsblock bei S1 über, wo Signale von den Sensoren 42 bis 45 und 26, die eine Motorgeschwindigkeit ne, eine Gaspedalbewegung accel, eine Temperatur der Ansaugluft thia, einen Atmosphäredruck Pamp und eine Ansaugluftströmungsgeschwindigkeit Fiaf darstellen, eingelesen werden. Nach dem Bestimmen eines virtuellen Liefergrads veimg gemäß der Gaspedalbewegung accel und der Motorgeschwindigkeit ne unter Bezugnahme auf einen in 9 beispielhaft gezeigten Plan des virtuellen Liefergrads in Schritt S2 wird in Schritt S3 auf Basis des virtuellen Liefergrads veimg, der gemäß einer Dichte der Ansaugluft korrigiert wird, welche auf Basis der Temperatur der Ansaugluft thia und des Atmosphäredrucks Pamp im Mittel 51 zur Überwachung der Dichte der Ansaugluft berechnet wird, ein virtueller Luftladewirkungsgrad ceimg bestimmt, und wird dann in Schritt S4 eine Verzögerungskorrektur der ersten Ordnung durchgeführt, um einen gemischten virtuellen Luftladewirkungsgrad ceimgd bereitzustellen. Der gemischte virtuelle Luftladewirkungsgrad ceimgd ist durch den folgenden Ausdruck (4) gegeben: ceimgd = (1 – a) × ceimg + a × ceimgd(i – 1) (4), wobei der von einem Anhang (i – 1) gefolgte gemischte virtuelle Luftladewirkungsgrad ceimgd dessen letzter Wert ist, und a (0 < a < 1) der Filterfaktor ist.
Anschließend wird der gemischte virtuelle Luftladewirkungsgrad ceimgd in Schritt S5 in einen zweiten angezeigten mittleren wirksamen Zieldruck Piobjd umgewandelt, der durch den folgenden Ausdruck (5) gegeben ist: Piobjd = K1 × ceimgd + K2 (5), wobei K1 und K2 Umwandlungsfaktoren sind.
In diesem Fall kann der zweite angezeigte mittlere wirksame Zieldruck Piobjd, falls der Motor durch, zum Beispiel, eine Klimaanlage belastet ist, nach einer Korrektur des gemischten virtuellen Luftladewirkungsgrads ceimgd, dem ein Leerlaufkorrekturwert hinzugefügt wird, berechnet werden.
Nach der Berechnung eines tatsächlichen Luftladewirkungsgrads ce auf Basis der Ansaugluftströmungsgeschwindigkeit Fiaf in Schritt S6 wird in Schritt S7 auf Basis des Verhältnisses des tatsächlichen Luftladewirkungsgrads ce zum gemischten virtuellen Luftladewirkungsgrad ceimgd oder zum zweiten angezeigten mittleren wirksamen Zieldruck Piobjd ein Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis afw0 für die Steuerung der Kraftstoffeinspritzung berechnet. In dieser Berechnung wird ein Verbesserungsverhältnis des Kraftstoffverbrauchs bei einem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das bereitgestellt ist, während das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu einer mageren Seite hin verändert wird, hinzugefügt. Das heißt. das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis afw0 ist durch den folgenden Ausdruck (6) gegeben. afw0 = 14,7 × ce/(K4 × ceimgd) – K3 (6)oder afw0 = 14,7 × K1 × ce/{K4 × (ceimgd Piobjd – K2)} – K3,wobei K3 und K4 Kraftstoffverbrauchsverbesserungsfaktoren sind.
Anschließend wird nach der Bestimmung eines Verbrennungsmodus gemäß dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis afw0 für die Steuerung der Kraftstoffeinspritzung in Schritt S8 in Schritt S9 eine Beurteilung vorgenommen, ob sich der Motor in einem Übergangsbetriebszustand befindet. In diesem Fall wird bestimmt, dass sich der Motor im Übergangsbetriebszustand befindet, wenn ein bestimmter Schwellenwert durch einen Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Unterschied dafwbd zwischen den Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnissen afwbd und aww0 überschritten wird, oder dass er sich in einem gewöhnlichen Betriebszustand befindet, wenn der bestimmte Schwellenwert nicht durch einen Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Unterschied dafwbd überschritten wird. Im Übergangsbetriebszustand wird das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis afw0 für die Steuerung der Kraftstoffeinspritzung in Schritt S10 als letztendliches Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis afw genommen. Andererseits wird während des gewöhnlichen Betriebszustands ein Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis afwbd, das unter Bezugnahme auf den in 14A beispielhaft gezeigten Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerungsplan bestimmt wird, in Schritt S11 als ein letztendliches Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis afw genommen. Schließlich werden in Schritt S12 auf Basis der Motorgeschwindigkeit ne, des letztendlichen Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses afw, des gemischten virtuellen Luftladewirkungsgrads ceimgd und des zweiten angezeigten mittleren wirksamen Zieldrucks Piobjd unter Berücksichtigung des Verbrennungsmodus durch die vorher beschriebene Weise eine Menge der Kraftstoffeinspritzung, ein Einspritzungszeittakt und ein Zündungszeittakt bestimmt.
8 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Programm für die Abfolge der oben beschriebenen Steuerung der Öffnung des Drosselventils für den Mikrocomputer der PCM 50 veranschaulicht. Wenn die Abfolgelogik beginnt, geht die Steuerung zu einem Funktionsblock bei S101 über, wo Signale von den Sensoren 42 bis 45, die eine Motorgeschwindigkeit ne, eine Gaspedalbewegung accel, eine Temperatur der Ansaugluft thia und einen Atmosphäredruck Pamp darstellen, eingelesen wer den. Nach dem Bestimmen eines virtuellen Liefergrads veimg gemäß der Gaspedalbewegung accel und der Motorgeschwindigkeit ne unter Bezugnahme auf einen in 9 beispielhaft gezeigten Plan des virtuellen Liefergrads in Schritt S102 wird in Schritt S103 auf Basis des virtuellen Liefergrads veimg, der gemäß einer Dichte der Ansaugluft korrigiert wird, welche auf Basis der Temperatur der Ansaugluft thia und des Atmosphäredrucks Pamp im Mittel 51 zur Überwachung der Dichte der Ansaugluft berechnet wird, ein virtueller Luftladewirkungsgrad ceimg bestimmt, und wird der virtuelle Luftladewirkungsgrad ceimg in Schritt S104 in einen ersten angezeigten mittleren wirksamen Zieldruck Piobj umgewandelt, der durch den folgenden Ausdruck (7) gegeben ist. Piobj = K1 × ceimg + K2 (7),wobei K1 und K2 Umwandlungsfaktoren sind.
In diesem Fall kann der erste angezeigte mittlere wirksame Zieldruck Piobj, falls der Motor durch, zum Beispiel, eine Klimaanlage belastet ist, nach einer Korrektur des virtuellen Luftladewirkungsgrads ceimg, dem ein Leerlaufkorrekturwert hinzugefügt wird, berechnet werden.
Anschließend wird in Schritt S105 unter Bezugnahme auf den für einen Verbrennungsmodus, der gemäß dem ersten angezeigten mittleren wirksamen Zieldruck Piobj und die Motorgeschwindigkeit ne unter Bezugnahme auf den in 10 beispielhaft gezeigten Verbrennungsmodusplan bestimmt wird, bereitgestellten Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerungsplan ein Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis afwb für eine Steuerung der Ansaugluft bestimmt. Wie vorher beschrieben wird das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis afwb wie in 11A gezeigt im Schichtladeverbrennungsmodus oder im mageren homogenen Ladeverbrennungsmodus gemäß dem ersten angezeigten mittleren wirksamen Zieldruck Piobj und der Motorgeschwindigkeit ne bestimmt, oder ist es im stöchiometrischen Ladeverbrennungsmodus auf einen stöchiometrischen Wert gesetzt. Ferner wird in Schritt S106 auf Basis des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses afwb und des virtuellen Luftladewirkungs grads ceimg ein Zielluftladewirkungsgrad ceobj berechnet, der durch den folgenden Ausdruck (8) gegeben ist. ceobj = ceimg × {(afwb + K3)/14,7} × K4 (8)
Wie später beschrieben werden wird, ist der Ausdruck (8) so formuliert, dass der Zielluftladewirkungsgrad ceobj durch Filtern mit einem Verbesserungsverhältnis des Kraftstoffverbrauchs und einem Luftüberschussverhältnis für ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das während der mageren Ladeverbrennung bereitgestellt ist, zum virtuellen Luftladewirkungsgrad ceimg berechnet wird. Der erste angezeigte mittlere wirksame Zieldruck Piobj kann im Ausdruck (8) als ein Ersatz für den virtuellen Luftladewirkungsgrad ceimg verwendet werden. Das heißt, der virtuelle Luftladewirkungsgrad ceimg ist durch Verformen des Ausdrucks (7) zu ceimg = (Piobj – K1)/K2 gegeben.
Nach dem Bestimmen eines Zielliefergrads veobj auf Basis des gemäß der Temperatur der Ansaugluft thia und des Atmosphäredrucks Pamp korrigierten virtullen Luftladewirkungsgrads ceimg in Schritt S107 wird in Schritt S108 eine Vorwärtskorrektur erster Ordnung durchgeführt, um einen korrigierten Zielliefergrad veobjf bereitzustellen. Der korrigierte Zielliefergrad veobjf ist durch den folgenden Ausdruck (9) gegeben. veobjf = {veobj(i) – b × veobj(i – 1)}/(1 – b) (9),wobei b ein Korrekturfaktor (0 < b < 1) ist.
Diese Vorwärtskorrektur erster Ordnung wird vorgenommen, um eine anschließende Veränderung im Zielliefergrad veobj zu gestatten, um die Steuerung einer Verzögerung als Reaktion darauf zu entlasten. Demgemäß wird der jüngste Wert veobj(i) zu einem Ansteigen korrigiert, wenn er vom letzten Zielliefergrad veobj(i – 1) angestiegen ist, oder zu einem Abnehmen korrigiert, wenn er vom letzten Zielliefergrad veobj(i – 1) abgenommen hat.
In Schritt S109 wird unter Bezugnahme auf einen Drosselventilöffnungssteuerungsplan, der demgemäß ausgewählt wird, ob die Abgasrückführung durchgeführt wird, gemäß dem korrigierten Liefergrad veobjf und der Motorgeschwindigkeit ne eine Zielöffnung des Drosselventils tvoobj bestimmt. Wenn die Abgasrückführung durchgeführt wird, wird die Zielöffnung des Drosselventils tvoobj gemäß dem Zielvolumenverhältnis des verbrannten Gases rveegrobj weiter korrigiert. Letztendlich wird das Drosselventil 28 in Schritt S110 so gesteuert, dass es die Zielöffnung des Drosselventils tvoobj erreicht.
Nach dem Motorsteuersystem wird ein Verbrennungsmodus gemäß dem angezeigten mittleren wirksamen Zieldruck, d.h., den Zielmotorbelastungen, und den Motorgeschwindigkeiten und dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis bestimmt, wobei die Menge der Ansaugluft und die Menge der Kraftstoffeinspritzung gemäß diesem angezeigten mittleren wirksamen Zieldruck und der Motorgeschwindigkeit mit Steuerparametern gesteuert wird, die für den Verbrennungsmodus besonders sind. Ein Direkteinspritzungs-Vergasermotor ist gemäß den Motorbetriebsbedingungen in drei Modi, d.h., dem Schichtladeverbrennungsmodus, dem mageren homogenen Ladeverbrennungsmodus und dem stöchiometrischen Ladeverbrennungsmodus, tätig, wenn er durch das Motorsteuersystem gesteuert wird. Im Schichtladeverbrennungsmodus wird eine Verdichtungstakteinspritzung durchgeführt, um ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis so zu steuern, dass ein Kraftstoffgemisch viel magerer als ein stöchiometrisches Verhältnis ungleichmäßig um die Zündkerze 20 verteilt wird, was die Wirkung einer deutlichen Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs aufweist. Im mageren homogenen Ladeverbrennungsmodus wird eine Ansaugtakteinspritzung vorgenommen und wird ein Kraftstoffgemisch so mager gemacht, wie es zum Brennen möglich ist. Da es nötig ist, das Drosselventil zu öffnen, um die Menge der Ansaugluft zu erhöhen, um ein Kraftstoffgemisch mager zu machen, als auch das benötigte Drehmoment in diesen Verbrennungsmodi sicherzustellen, wird, während die Menge der Ansaugluft gemäß Zielbelastungen und so weiter nach dem Verbrennungsmodus gesteuert wird, die Menge der Kraftstoffeinspritzung gemäß Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnissen gesteuert, die gesondert von jenem für die Steuerung der Ansaugluft bereitgestellt werden. Das heißt, bei der Steuerung der Ansaugluft wird eine Zielöffnung des Drosselventils tvoobj auf Basis eines Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses afwb für die durch den Verbrennungsmodus vorgeschriebene Steuerung der Ansaugluft bestimmt, und wird das Drosselventil gesteuert, um die Zielöffnung des Drosselventils tvoobj zu erreichen. Andererseits wird bei der Steuerung der Menge der Kraftstoffeinspritzung ein letztendliches Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis afw für die Steuerung der Kraftstoffeinspritzung bestimmt, und wird die Menge der Kraftstoffeinspritzung auf Basis des letztendlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses afw und des tatsächlichen Luftladewirkungsgrads gesteuert, um ein letztendliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das letztendliche Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis afw zu bringen. In diesem Fall wird, während sich der Motor in einem Übergangsbetriebszustand befindet, ein Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis afw0 für die Steuerung der Kraftstoffeinspritzung als ein letztendliches Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis afw genommen. Da dieses Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis afw0 auf Basis eines Werts bestimmt wird, der einer Zielbelastung und einem tatsächlichen Luftladewirkungsgrad ce entspricht, wird das Ausgangsdrehmoment sogar in dem Fall gemäß der Zielbelastung verhaltensgesteuert, wenn eine Verzögerung einer Veränderung in der Menge der Ansaugluft als Reaktion auf eine Veränderung in der Zielbelastung auftritt, wie später beschrieben werden wird.
15 zeigt Veränderungen in der Öffnung des Drosselventils (TVO), im tatsächlichen Luftladewirkungsgrad (Ce), im Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F), und im Drehmoment bei einem Übergang vom Schichtladeverbrennungsmodus zum mageren homogenen Ladeverbrennungsmodus oder umgekehrt aufgrund einer Veränderung in der Zielbelastung wie etwa einer Veränderung in der Gaspedalbewegung. Bei einem Übergang vom Schichtladeverbrennungsmodus zum mageren homogenen Ladeverbrennungsmodus oder vom mageren homogenen Ladeverbrennungsmodus zum stöchiometrischen Ladeverbrennungsmodus steuert das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis afwb für die Steuerung der Ansaugluft als Reaktion auf den wie durch die durchgehende Linie in 15 gezeigten Übergang Veränderungen zur fetten Seite (der Seite mit einem niedrigeren Luft-Kraftstoff-Verhältnis), und wird die Öffnung des Drosselventils so klein, dass sie eine Veränderung des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses afwb ausgleicht. Da eine Veränderung in der Menge der Ansaugluft von einer Verzögerung im Ansprechen auf eine Veränderung in der Öffnung des Drosselventils begleitet wird, wird in diesem Fall nach dem Eintreten in den mageren homogenen Ladeverbrennungsmodus oder in den stöchiometrischen homogenen Ladeverbrennungsmodus eine bestimmte Zeit benötigt, bevor der tatsächliche Luftladewirkungsgrad ce so niedrig wird, dass er das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis ausgleicht. Wenn das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis ebenso wie herkömmlich sowohl für die Steuerung der Ansaugluft als auch für die Steuerung der Kraftstoffeinspritzung bestimmt wird, wird die Menge der Ansaugluft gemäß einem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis nach einem Übergang des Verbrennungsmodus (das im Vergleich zu dem vor dem Übergang des Verbrennungsmodus fetter ist) gesteuert, bevor der tatsächliche Luftladewirkungsgrad ce ausreichend abnimmt, wodurch ein vorübergehender Anstieg im Ausgangsdrehmoment aufgrund eines wie durch die doppelt gestrichelte Linie gezeigten Anstiegs in der Menge der Kraftstoffeinspritzung verursacht wird, was zu Drehmomentschwankungen führt.
Im Gegensatz dazu wird beim Motorsteuersystem der Erfindung das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis afw0 für die Steuerung der Kraftstoffeinspritzung, das durch den Ausdruck (6) gegeben ist, gemäß einem Verhältnis eines tatsächlichen Luftladewirkungsgrads ce zu einem gemischten virtuellen Luftladewirkungsgrad ceimgd oder einem zweiten angezeigten mittleren wirksamen Zieldruck Piobjd bestimmt. Demgemäß wird das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis afw0 gemäß einer durch eine gestrichelte Linie gezeigten Veränderung im tatsächlichen Luftladewirkungsgrad ce gesteuert, um ein Ausgangsdrehmoment bereitzustellen, das die Zielbelastung ausgleicht, was sogar während des Übergangs des Verbrennungsmodus zu einem stabilen Ausgangsdrehmoment führt und das Auftreten eines Drehmomentstoßes verhindert.
Im Mittel 63 zur Bestimmung des Verbrennungsmodus für die Bestimmung des Verbrennungsmodus für die Steuerung der schnell ansprechenden Gruppe von Steuerparametern werden Verbrennungsmodi wie in 13 gezeigt gemäß dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis afw0 für die Steuerung der Kraftstoffeinspritzung erstellt, und eine substantielle Steuerung des Betriebs, d.h., die Veränderung des Einspritzungszeittakts und des Zündungszeittakts, wird gemäß den Verbren nungsmodi vorgenommen. Daher ist eine Zeit t2, zu der eine substantielle Modusveränderung auftritt, von der Zeit t1 einer durch das Mittel 53 zur Bestimmung des Basisverbrennungsmodus bestimmten Modusveränderung verzögert, bis der tatsächliche Luftladewirkungsgrad ce und das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis afw0 jene nach dem Übergang des Verbrennungsmodus beinahe erreichen. Als Folge verhindert das Motorsteuersystem eine Erschwerung der Verbrennbarkeit aufgrund einer Umstellung zur Ansaugtakteinspritzung, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis beim Auftreten eines Übergangs, zum Beispiel vom Schichtladeverbrennungsmodus, dicht an jenem für den Schichtladeverbrennungsmodus mager bleibt, und wird die Verbrennung sogar während des Übergangs des Verbrennungsmodus richtig vorgenommen. Ferner wird die Steuerung des Ausgangsdrehmoments richtig durchgeführt, da das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis afw0, das durch den Ausdruck (6) gegeben ist, aufgrund seiner Veränderung zu einer mageren Seite mit einem Verbesserungsverhältnis des Kraftstoffverbrauchs gefiltert wird. Die Steuerung der Ansaugluft gemäß den Luft-Kraftstoff-Verhältnissen wird wirksam durchgeführt, da der Zielluftladewirkungsgrad ceobj unter Berücksichtigung eines Verbesserungsverhältnisses des Kraftstoffverbrauchs bestimmt wird. Die Wirkung des Mischens des Verbesserungsverhältnisses des Kraftstoffverbrauchs zum Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis und zum Zielluftladewirkungsgrad ceobj wird nachstehend beschrieben werden.
16 zeigt die Beziehung zwischen dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis und dem Kraftstoffverbrauch. Wie in der Figur gezeigt und in der Technik bekannt wird der Kraftstoffverbrauch infolge eines Anstiegs des Wärmewirkungsgrads im Vergleich zu jenem beim stöchiometrischen Verhältnis verbessert, da sich das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von einem stöchiometrischen Verhältnis in einem Ausmaß zur mageren Seite hin verändert, in dem die Wärmestabilität aufrechterhalten wird.
17 zeigt die Beziehung des Luftladewirkungsgrads Ce, der Kraftstoffdurchflussgeschwindigkeit und des Ausgangsdrehmoments zum Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Der Luftladewirkungsgrad Ce, die Kraftstoffdurchflussgeschwindigkeit und das Drehmoment, die durch eine gestrichelte Linie gezeigt sind, werden dann bereitgestellt, wenn die Menge der Ansaugluft nur für jenes Luft-Kraftstoff- Verhältnis, das als höher als das stöchiometrische Verhältnis bestimmt ist, durch Mischen mit einem Luftüberschussverhältnis gesteuert wird. Im Besonderen ist ein Zielluftladewirkungsgrad ceobj dann, wenn er durch einen mit einem Überschussluftverhältnis gemischten virtuellen Luftladewirkungsgrad ceimg nur für ein Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis afwb bestimmt wird, durch den folgenden Ausdruck (10) gegeben. ceobj = ceimg × afwb/14,7 (10)
Wie offensichtlich ist, nimmt die Menge der Kraftstoffeinspritzung nicht zu, während der Luftladewirkungsgrad mit einer Rate zunimmt, die dem Luftüberschussverhältnis entspricht, wenn sich das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis afwb zur mageren Seite hin verändert. Das Ausgangsdrehmoment zeigt jedoch einen Anstieg DT, der einem Verbesserungsverhältnis des Kraftstoffverbrauchs im Vergleich zu jenem beim stöchiometrischen Verhältnis entspricht.
Im Gegensatz dazu ist, wie in 18 gezeigt, der Zielluftladewirkungsgrad ceobj dann, wenn der Zielluftladewirkungsgrad ceobj unter Verwendung eines Kraftstoffdurchflussgeschwindigkeitskoeffizienten CBI bestimmt wird, um die Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs auszugleichen, durch den folgenden Ausdruck (11) gegeben. ceobj = ceimg × (afwb/14,7) × CBI (11)
In diesem Fall ist die Veränderungsrate des Luftladewirkungsgrads gemäß einer Veränderung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zur mageren Seite hin wie durch eine durchgehende Linie in 17 gezeigt kleiner als jene, die bereitgestellt wird, wenn die Menge der Ansaugluft durch Mischen mit einem Luftüberschussverhältnis nur für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis gesteuert wird, das als höher als das stöchiometrische Verhältnis ist, was durch die gestrichelte Linie gezeigt ist, und fällt die Kraftstoffdurchflussgeschwindigkeit mit einer Veränderung im Luft-Kraftstoff-Verhältnis zur mageren Seite hin ab. Ein Anstieg des Ausgangsdreh moments, das sich aus der Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs ergibt, wird durch einen Abfall der Kraftstoffdurchflussgeschwindigkeit ausgelöscht, so dass das Ausgangsdrehmoment über Luft-Kraftstoff-Verhältnisse an der mageren Seite vom stöchiometrischen Verhältnis auf einer Ebene behalten wird. Demgemäß wird das Ausgangsdrehmoment den Zielbelastungen entsprechend gesteuert.
Der Kraftsoffdurchflussgeschwindigkeitskoeffizient CBI verändert sich gemäß den Luft-Kraftstoff-Verhältnissen und ist durch die folgende lineare Funktion des Kehrwerts des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses afwb gegeben (12). CBI = A × (B + 1/afwb) (12)
Bei einem Ersetzen von CBI kann der Ausdruck (11) wie folgt umgeschrieben werden: ceobj = ceimg × (afwb/14,7) × A × (B + 1/afwb) (13)
Unter der Annahme von K3 und K4 als 1/B bzw. A × B kann der Ausdruck (13) als der Ausdruck (8) umgeschrieben und umgeordnet werden. Dies zeigt, an, dass der Ausdruck (8) durch Umschreiben und Umordnen des Ausdrucks (11) mit Ersetzungen von K3 und K4 für CBI erzielt wird. Da der Ausdruck (6) durch Umschreiben des Ausdrucks (8) unter Einsetzen des tatsächlichen Luftladewirkungsgrads ce und des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses afw0 für die Steuerung der Kraftstoffeinspritzung für den Zielluftladewirkungsgrad ceobj bzw. das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis afwb für die Steuerung der Ansaugluft erzielt wird, und demgemäß eine Mischung mit der Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs erfolgt, wird verhindert, dass sich das Ausgangsdrehmoment aufgrund der Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs, der durch eine Veränderung im Luft-Kraftstoff-Verhältnis bereitgestellt wird, verändert.
Übrigens umfasst das Mittel 62 zur Bestimmung des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses nach der beschriebenen Ausführungsform die funktionellen Mittel 62a, 62b, 62c und 62d zum Bestimmen eines Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses afw0 für die Steuerung der Kraftstoffeinspritzung, eines Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses afbwd für einen gewöhnlichen Betriebszustand, eines Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Unterschieds dafwb, bzw. eines letztendlichen Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses afw, und stellt das Motorsteuersystem den Vorteil einer Verringerung eines NOx-Ausstoßpegels wie auch eines Leistungsverhaltens der Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses bereit.
Im Besonderen verändert sich das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis afw0 für die Steuerung der Kraftstoffeinspritzung zum Beispiel beim Auftreten eines Übergangs von der mageren homogenen Ladeverbrennung zur stöchiometrischen Ladeverbrennung mit einer Veränderung des Luftladewirkungsgrads allmählich zur fetten Seite hin. In einem solchen Fall wird, während das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis afw0 als ein letztendliches Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis afw genommen wird, wenn der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Unterschied dafwb groß ist, und das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis (das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis afwbd) als ein letztendliches Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis afw genommen wird, wenn das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis afw0 für die Steuerung der Kraftstoffeinspritzung kleiner als ein bestimmtes Verhältnis von, z.B., 17 wird, der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Unterschied dafwb zum Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis afwbd klein. Demgemäß wird, während das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis afw0 gesteuert wird, um die Ausgangsdrehmomentveränderungen in Bezug auf die Motorbelastung so sanft wie möglich zu verändern, der Grad eines NOx-Ausstoßes verringert, da das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis afw0 daran gehindert wird, sich über ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis von, zum Beispiel, ungefähr 16, das eine Zunahme im NOx-Ausstoß bereitstellt, zu einem bestimmten Verhältnis an der mageren Seite zu verändern, das niedriger als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist.
Der Zündungszeittakt wird gemäß einer Veränderung im Luft-Kraftstoff-Verhältnis richtig reguliert. Während eines Übergangs vom mageren homogenen Ladeverbrennungsmodus zum stöchiometrischen Ladeverbrennungsmodus wird der Zündungszeittakt thtigb wie in 14C gezeigt mit einem Korrekturwert thtigwd korrigiert, der in einer Beziehung zum Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Unterschied dafwbd steht, während der Motorbetriebszustand im mageren homogenen Lade verbrennungsmodus verbleibt, so dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis zum letztendlichen Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis afw hin leistungsgesteuert wird. Ferner wird der Zündungszeittakt thtigwd unmittelbar nach einem Übergang zum stöchiometrischen Ladeverbrennungsmodus, der von einer scharfen Veränderung im Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis von einem bestimmten Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu einem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis begleitet ist, wie in 14C gezeigt mit einem Korrekturwert thtigwd, der in einer Beziehung zum Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Unterschied dafw0 steht, hinsichtlich einer Verzögerung korrigiert, so dass das Ausgangsdrehmoment ohne scharfe Veränderung reguliert wird.
Wenn verschiedene Steuerparameter auf Basis des angezeigten mittleren wirksamen Zieldrucks und so weiter gesteuert werden, wird der erste angezeigte mittlere wirksame Zieldruck Piobj für die Steuerung der Menge der Ansaugluft verwendet, die langsam auf ein Steuersignal anspricht, und wird der zweite angezeigte mittlere wirksame Zieldruck Piobjd, der auf Basis des gemischten virtuellen Luftladewirkungsgrads ceimgd bestimmt wird, für die Steuerung der Menge der Kraftstoffeinspritzung verwendet, die ein Steuerparameter der schnellen Gruppe ist. Als Folge werden die Steuerparameter zeitlich so gesteuert, dass sie in Bereitschaft sind. Im Besonderen nimmt die Menge der Ansaugluft in allgemeinen Motoren, bei denen sich die Öffnung des Drosselventils entsprechend von Gaspedalbewegungen verändert, während der Standardbetriebszustand, in dem das Luft-Kraftstoff-Verhältnis über den größten Teil der Betriebszone hinweg stöchiometrisch ist, beibehalten wird, sogar beim Auftreten einer raschen Veränderung in der Gaspedalbewegung, und somit der Öffnung des Drosselventils, während einer Beschleunigung nach einer Verzögerung zu. Da eine Veränderung im Ausgangsdrehmoment einer Veränderung in der Menge der Ansaugluft entspricht, ist der zweite angezeigte mittlere wirksame Zieldruck Piobjd, der auf Basis des gemischten virtuellen Luftladewirkungsgrads ceimgd bestimmt wird, einer tatsächlich benötigten Zielbelastung angemessen, um das Ausgangsdrehmoment in Nachahmung der Veränderung in der Menge der Ansaugluft zu steuern. Daher ist durch Steuern der schnell ansprechenden Gruppe von Steuerparametern gemäß dem zweiten angezeigten mittleren wirksamen Zieldruck Piobjd entsprechend der tatsächlich benötigten Zielbelastung die Charakteristik des Ausgangsdrehmoments gleicher maßen im Fall eines Betriebs unter der Standardbetriebsbedingung bereitgestellt, wodurch eine scharte Veränderung im Ausgangsdrehmoment verhindert wird und ein bequemes Fahrgefühl sichergestellt wird.
Andererseits stellen das Drosselventil, das EGR-Ventil und das Wirbelsteuerventil, die eine langsam ansprechende Gruppe von Steuerparametern sind, Veränderungen in der Menge der Ansaugluft, der Abgasrückführungsmenge bzw. der Wirbelsteuerung relativ zu einer Veränderung in der Zielbelastung nach einer bestimmten Verzögerung bereit. Mit anderen Worten neigen diese Steuerwerte dazu, in ihren Veränderungen in Bezug auf eine Veränderung im virtuellen Luftladewirkungsgrad ceimg langsam zu sein. Daher werden sie gemäß dem ersten angezeigten mittleren wirksamen Zieldruck Piobj gesteuert, der auf Basis des virtuellen Luftladewirkungsgrads ceimg bestimmt wird, welcher vor dem Mischen besteht. Ferner wird die Vorwärtskorrektur erster Ordnung des Zielliefergrads veobjf, auf Basis dessen eine Zielöffnung des Drosselventils tvoobj bestimmt wird, in der in 8 gezeigten Steuerung der Öffnung des Drosselventils vorgenommen, wodurch die Verzögerung im Ansprechen der Steuerung der Menge der Ansaugluft verringert wird, wodurch ein Nachlaufen des Zeittakts der Steuerung der Mengen der Ansaugluft und der Kraftstoffeinspritzung verhindert oder deutlich verringert wird.
Falls der Katalysator 35 von einem NOx-adsorbierenden Typ ist, ist es aufgrund des Umstands, dass der NOx-adsorbierende Katalysator gesättigt wird, um seine NOx-Adsorptionsfähigkeit zu verringern, wenn ein magerer Verbrennungszustand wie etwa der Schichtladeverbrennungszustand für einen langen Zeitraum andauert, im Allgemeinen erforderlich, das durchzuführen, was eine Fettspitzenbehandlung für die katalysierende Verringerung von NOx genannt wird, um das NOx zu entfernen, indem ein Luftüberschussverhältnis D 1, das das Luft-Kraftstoff-Verhältnis darstellt, zeitweilig gleich oder kleiner als 1 (D ≤ 1) gemacht wird, während ein magerer Verbrennungszustand für einen bestimmten Zeitraum andauert. Doch das Motorsteuersystem dieser Ausführungsform ist fähig, die Fettspitzenbehandlung leicht durch Steuern des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses afwb für die Steuerung der Ansaugluft nur für einen bestimmten Zeitraum durchzuführen. Im Beson deren wird die Zielöffnung des Drosselventils tvoobj, die im Mittel 56 zur Bestimmung der Öffnung des Drosselventils bestimmt wird, dann, wenn das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis für einen bestimmten Zeitraum als ein Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis afwb für die Steuerung der Ansaugluft verwendet wird, während ein magerer Verbrennungszustand für einen bestimmten Zeitraum andauert, entsprechend klein gemacht, um die Menge der Ansaugluft zu verringern. Mit einer Veränderung im tatsächlichen Luftladewirkungsgrad ce, die der Verringerung in der Menge der Ansaugluft folgt, erreicht das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis afw0 für die Steuerung der Kraftstoffeinspritzung, die im Mittel 62a zur Bestimmung des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses bestimmt wird, das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis, wodurch die Fettspitzenbehandlung erreicht wird, während das Ausgangsdrehmoment so gesteuert wird, dass es eine Zielbelastung ausgleicht.
Der magere homogene Verbrennungsmodus kann weggelassen werden. In diesem Fall erfolgt die Bestimmung eines Verbrennungsmodus im Mittel 53 zur Bestimmung des Motorbetriebsmodus unter Bezugnahme auf einen in 19 gezeigten Verbrennungsmodusplan anstelle des in 10 gezeigten. Der Verbrennungsmodusplan definiert einen Schichtladeverbrennungsmodus für eine Motorbetriebszone von niedrigeren Geschwindigkeiten und niedrigeren Belastungen, und einen stöchiometrischen Ladeverbrennungsmodus für eine Motorbetriebszone von höheren Geschwindigkeiten und höheren Belastungen. Die in 11 und 14 gezeigten Pläne für den mageren homogenen Ladeverbrennungsmodus sind zum Steuern der Öffnung des Drosselventils, des EGR-Ventil-Hubs, der Öffnung des Wirbelventils, der Menge der Kraftstoffeinspritzung, des Kraftstoffeinspritzungszeittakts und des Zündungszeittakts in der PCM 50 unnotwendig. Ferner wird die Bestimmung eines Verbrennungsmodus im Mittel 63 zur Bestimmung des Motorbetriebsmodus unter Bezugnahme auf einen in 20 gezeigten Verbrennungsmodusplan anstelle des in 13 gezeigten vorgenommen. Der Verbrennungsmodusplan definiert einen Schichtladeverbrennungsmodus für eine Motorbetriebszone von Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnissen afw0 für die Steuerung der Kraftstoffeinspritzung, die höher als ein bestimmtes Luft-Kraftstoff-Verhältnis an der mageren Seite einer Zone ist, in der NOx leicht gebildet werden, und einen stöchiometrischen Ladeverbrennungsmodus für eine Motorbetriebszone von Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnissen afw0 für die Steuerung der Kraftstoffeinspritzung, die niedriger als das bestimmte Luft-Kraftstoff-Verhältnis sind. Das Mittel 62a zur Bestimmung des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses verändert ein letztendliches Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis afw ohne Unterbrechung von einem bestimmten Luft-Kraftstoff-Verhältnis zum stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis, wenn das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis afw0 während eines Übergangs vom Schichtladeverbrennungsmodus zum stöchiometrischen Ladeverbrennungsmodus auf das bestimmte Luft-Kraftstoff-Verhältnis absinkt. Besonders im Schichtladeverbrennungszustand neigt das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, bei dem NOx leicht gebildet wird, dazu, sich im Vergleich zum homogenen Ladeverbrennungszustand zur mageren Seite hin zu verschieben, da ein Kraftstoffgemisch mit einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis für leichte Verbrennung zum Teil um die Zündkerze 20 herum verteilt ist, während es im Allgemeinen über die gesamten Verbrennungskammer hinweg mager ist. Unter Berücksichtigung dieses Punkts ist das Grenz-Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis afw0 zwischen den beiden Verbrennungsmodi im in 20 gezeigten Verbrennungsmodusplan auf ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis von zwischen ungefähr 19 und 20 festgelegt, was verhältnismäßig dicht an der mageren Seite ist. In diesem Fall wird der Zündungszeittakt thtigb trotz des Umstands, dass sich das Luft-Kraftstoff-Verhältnis während eines Übergangs vom Schichtladeverbrennungsmodus zum stöchiometrischen Verbrennungsmodus verhältnismäßig scharf verändert, wie in 14C gezeigt mit einem Korrekturwert thtigwd, der in einer Beziehung zum Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Unterschied dafw0 steht, hinsichtlich einer Verzögerung korrigiert, wodurch das Ausgangsdrehmoment leistungsgesteuert wird. Die Steuerung während eines derartigen Verbrennungsmodusübergang wird unter Bezugnahme auf 21 ausführlich beschrieben werden.
Wie in 21 gezeigt stellt das Mittel 53 zur Bestimmung des Motorbetriebsmodus den Schichtladeverbrennungsmodus mit einer Zunahme der Gaspedalbewegung zu einer Zeit t11 auf den stöchiometrischen Ladeverbrennungsmodus um, falls es während der Beschleunigung zu einem Übergang vom Schichtladeverbrennungsmodus zum stöchiometrischen Ladeverbrennungsmodus kommt, und wird dann die Öffnung des Drosselventils gemäß einer Veränderung im Ziel- Luft-Kraftstoff-Verhältnis afw0, die durch den Verbrennungsmodusübergang verursacht wird, verringert. Gleichzeitig wird der tatsächliche Luftladewirkungsgrad ce im Anschluss an die Verringerung der Menge der Ansaugluft verringert, dies jedoch aufgrund einer Verzögerung im Ansprechen allmählich. Das Mittel 62a zur Bestimmung des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses verändert das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis afw für einen Übergangsbetriebszustand dem tatsächlichen Luftladewirkungsgrad ce entsprechend. Der Schichtladeverbrennungsmodus dauert an, bis das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis afw so verringert ist, dass es ein bestimmtes Luft-Kraftstoff-Verhältnis von, zum Beispiel 19, erreicht. Zu dieser Zeit wird unter Bezugnahme auf den in 14C gezeigten Zündungszeittaktkorrektursteuerungsplan für den Schichtladeverbrennungsmodus ein Korrekturwert thtigwd gemäß dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Unterschied dafwbd eines Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses afwbd für einen gewöhnlichen Betriebszustand zu einem letztendlichen Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis afw (das ein Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis in einem Übergangsbetriebszustand ist) bestimmt. Ein richtiger Zündungszeittakt für einen Übergangsbetriebszustand wird durch Hinzufügen des Korrekturwerts thtigwd für einen gewöhnlichen Betriebszustand zum Basiszündungszeittakt thtigb bestimmt.
Wenn sich das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis afw0 unter das bestimmte Luft-Kraftstoff-Verhältnis von 19 verringert, wird, während das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis afw0 ohne Unterbrechung zum stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis von 14,7 verändert wird, bevor der tatsächliche Luftladewirkungsgrad ce einen gewöhnlichen Wert erreicht, wodurch die Menge der Kraftstoffeinspritzung zeitweilig erhöht wird, nichtsdestotrotz unter Bezugnahme auf den in 14C gezeigten Zündungszeittaktkorrektursteuerungsplan für den stöchiometrischen Ladeverbrennungsmodus ein Korrekturwert thtigwd gemäß dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Unterschied dafw0 eines Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses afw0 für einen Übergang zum stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis als letztendlichem Luft-Kraftstoff-Verhältnis afw bestimmt, wodurch der Zündungszeittakt vom richtigen Zündungszeittakt beim stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis verzögert wird. Diese Verzögerung des Zündungszeittakts löscht die Neigung des Ausgangsdrehmoments, aufgrund des zeitweiligen Anstiegs der Menge der Kraftstoffein spritzung anzusteigen, aus, was einen sanften Anstieg des Ausgangsdrehmoments mit einem Anstieg des Gaspedalwegs verursacht und das Verhindern des Auftretens eines Drehmomentstoßes zur Wirkung hat. Die Verzögerung des Zündungszeittakts wird fortgesetzt, bis der Luftladewirkungsgrad einen Wert für einen gewöhnlichen Betriebszustand erreicht.
Obwohl bei der Steuerung der Menge der Ansaugluft und des Zeittakts zum Steuern der Menge der Kraftstoffeinspritzung, die durch die Ablaufdiagramme in 7 und 8 veranschaulicht sind, sowohl die Technik des Bestimmens des angezeigten mittleren wirksamen Zieldrucks, der zum Steuern der Menge der Kraftstoffeinspritzung auf Basis des virtuellen Luftladewirkungsgrads verwendet wird, als auch die Technik des Durchführens der Vorwärtskorrektur erster Ordnung des Zielliefergrads, der zum Bestimmen einer Zielöffnung des Drosselventils verwendet wird, eingesetzt wird, kann eine dieser Techniken weggelassen werden. Während das Mittel zur Bestimmung der Ansaugluft beim oben beschriebenen Motorsteuersystem zum Bestimmen der Menge der Ansaugluft gemäß einem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis und einem auf Basis der Zielbelastung bestimmten Verbrennungsmodus ein Drosselventil einsetzt, das durch einen Motor 27 angetrieben wird, kann es die Form des Steuerns eines Ansaugluftstromsteuerventils annehmen, das ein mechanisch mit dem Gaspedal gekoppeltes Drosselventil umgeht. In diesem Fall kann anstelle des Mittels zum Feststellen eines Werts, der die Gaspedalbewegung darstellt, ein Drosselventilöffnungssensor verwendet werden, um die Öffnung des mechanisch mit dem Gaspedal gekoppelten Drosselventils festzustellen.
Das Motorsteuersystem kann in andere Motoren als Direkteinspritzungs-Vergasermotoren eingebaut werden. Derartige Motoren umfassen einen Motor, der mit einer Einspritzdüse in einer Ansaugöffnung ausgerüstet ist, und in einer Zone von niedrigeren Geschwindigkeiten und niedrigeren Belastungen eine magere Verbrennung durchführt, während ein Wirbel erzeugt wird, und der durch eine Steuerung gesteuert wird, die dazu geeignet ist, eine Zielbelastung zu bestimmen, auf deren Basis die Öffnung des Drosselventils und die Menge der Kraftstoffeinspritzung gesteuert werden.

Claims

Motorsteuersystem für einen Motor (10), der mit einer Kraftstoffeinspitzdüse (22), einem Ansaugluftstromsensor (26), der tätig ist, um eine Menge der Ansaugluft festzustellen, einem Motorgeschwindigkeitssensor (42), der tätig ist, um eine Motorgeschwindigkeit des Motors festzustellen, und einem Gaspedalsensor (43), der tätig ist, um eine Gaspedalbewegung festzustellen, ausgerüstet ist, um auf Basis von Zielbelastungen, die gemäß von Motorbetriebszuständen erstellt sind, ein Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu bestimmen, und die Einspritzdüse (22) zu steuern, damit sie gemäß dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis Kraftstoff liefert, gekennzeichnet durch ein Steuermittel (50), um auf Basis der Motorgeschwindigkeit und der Gaspedalbewegung eine Zielbelastung zu bestimmen, auf Basis der Menge der Ansaugluft und der Zielbelastung das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu bestimmen, und auf Basis des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses eine Menge der Kraftstoffeinspritzung zu bestimmen.
Motorsteuersystem nach Anspruch 1, wobei das Steuermittel (40) den Motor in mehreren Betriebsmodi steuert, die unterschiedliche Kraftstoffeinspritzungszeittakte definieren und gemäß dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis gewählt werden, und den Kraftstoffeinspritzungszeittakt bei jedem Betriebsmodus gemäß der Zielbelastung und der Motorgeschwindigkeit bestimmt.
Motorsteuersystem nach Anspruch 2, wobei die Einspritzdüse (22) von einer Art ist, die Kraftstoff direkt in eine Verbrennungskammer (15) des Motors (10) liefert, und das Steuermittel (40) den Betrieb des Motors zwischen einem Schichtladeverbrennungsmodus, in dem die Einspritzdüse (22) Kraftstoff in einem Verdichtungstakt liefert, um eine Schichtladeverbrennung zu verursachen, und einem homogenen Ladeverbrennungsmodus, in dem die Einspritzdüse Kraftstoff in einem Ansaugtakt liefert, um eine homogene Ladeverbrennung zu verursachen, verändert.
Motorsteuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Steuermittel (50) entweder einen Parameter eines virtuellen Luftladewirkungsgrads, der ein Ausgangsdrehmoment ausgleicht, welches unter der Annahme, dass der Motor mit einem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis tätig ist, für den Motor benötigt wird, oder einen Wert, der diesem virtuellen Ladewirkungsgrad entspricht, als die Zielbelastung bestimmt, und das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf Basis eines Verhältnisses dieses einen Parameters entweder zu einem Parameter eines praktischen Luftladewirkungsgrads, der auf Basis der Menge der Ansaugluft bestimmt wird, oder zu einem Wert, der diesem praktischen Luftladewirkungsgrad entspricht, bestimmt.
Motorsteuersystem nach Anspruch 4, wobei das Steuermittel (50) das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis mit dem Anteil eines verbesserten Kraftstoffverbrauchs mischt, wenn das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis von einem Kraftstoffverbrauch bei einem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis zur mageren Seite hin verändert wird.
Motorsteuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Steuermittel (50) ferner ein Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis gemäß einer vorbestimmten Beziehung zwischen der Zielbelastung und der Motorgeschwindigkeit bestimmt, und auf Basis des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, welches auf Basis der Menge der Ansaugluft und der Zielbelastung während des Verbleibens des Motors in einem Übergangsbetriebszustand bestimmt wird, und auf Basis des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, das gemäß der vorbestimmten Beziehung zwischen der Zielbelastung und der Motorgeschwindigkeit während des Verbleibens des Motors in einem gewöhnlichen Betriebszustand bestimmt wird, ein letztendliches Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis bestimmt.
Motorsteuersystem nach Anspruch 6, wobei das Steuermittel (50) einen Zündungszeittakt gemäß einem Unterschied zwischen den Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnissen für den Übergangsbetriebszustand und den gewöhnlichen Betriebszustand korrigiert.
Motorsteuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, ferner umfassend ein Mittel zur Steuerung der Ansaugluft (28), um die Menge der Ansaugluft, mit der Ansaugluft in einen Ansaugtrakt oder einer Ansaugleitung (24) des Motors (10) eingebracht wird, zu steuern, wobei das Steuermittel (50) auf Basis der Zielbelastung einen Steuerparameter für das Mittel zur Steuerung der Ansaugluft (28) bestimmt.
Motorsteuersystem nach Anspruch 8, wobei das Steuermittel (50) entweder einen Parameter eines virtuellen Luftladewirkungsgrads, der ein Ausgangsdrehmoment ausgleicht, welches unter der Annahme, dass der Motor mit einem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis tätig ist, für den Motor benötigt wird, oder einen Wert, der diesem virtuellen Ladewirkungsgrad entspricht, als die Zielbelastung bestimmt, und das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf Basis eines Verhältnisses dieses einen Parameters entweder zu einem Parameter eines praktischen Luftladewirkungsgrads, der auf Ba sis der Menge der Ansaugluft bestimmt wird, oder zu einem Wert, der diesem praktischen Luftladewirkungsgrad entspricht, bestimmt.
Motorsteuersystem nach Anspruch 8, wobei das Steuermittel (50) ferner eine primäre Vorwärtskorrektur der Zielbelastung durchführt.
Motorsteuersystem nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die Einspritzdüse (22) von einer Art ist, die Kraftstoff direkt in eine Verbrennungskammer (15) des Motors (10) liefert, und das Steuermittel (50) den Betrieb des Motors (10) zwischen einem Schichtladeverbrennungsmodus, in dem die Einspritzdüse (22) Kraftstoff in einem Verdichtungstakt liefert, um eine Schichtladeverbrennung zu verursachen, während ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis größer als ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis bleibt, und einem homogenen Ladeverbrennungsmodus, in dem die Einspritzdüse (22) Kraftstoff in einem Ansaugtakt liefert, um eine homogene Ladeverbrennung zu verursachen, wobei ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis größer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis bleibt, verändert, eine Menge der Kraftstoffeinspritzung steuert, um ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das um einen bestimmten Wert größer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, während eines Übergangs vom homogenen Ladeverbrennungsmodus zum Schichtladeverbrennungsmodus ohne Unterbrechung zu einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu verändern, das kleiner als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, und einen Zündungszeittakt von einer Zeit, zu der das Luft-Kraftstoff-Verhältnis niedriger als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird, verzögert, bis ein Luftladewirkungsgrad einen Wert erreicht, der in einem gewöhnlichen Betriebszustand erreicht wird, wenn der Übergang auftritt.
Motorsteuersystem nach Anspruch 11, wobei das Steuermittel eine Verzögerung des Zündungszeittakts gemäß einem Unterschied zwischen Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnissen für einen Übergangsbetriebszustand und einen gewöhnlichen Betriebszustand bestimmt.