Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung

专利摘要:
Wenn der von einer ECU 30 berechnete Basiseinspritzstarttakt in bezug auf den Schließzeitpunkt eines Auslaßventils (38) vorverlegt wird, berechnet die ECU (30) eine Verzögerungskorrekturgröße gemäß einer Differenz zwischen dem Basiseinspritzstarttakt und dem Auslaßventil-Schließzeitpunkt. Außerdem korrigiert die ECU (30) den Basiseinspritzstarttakt um diese Verzögerungskorrekturgröße, um den endgültigen Brennstoffeinspritzstarttakt vorzugeben. Dadurch besteht die Möglichkeit, die Beziehung zwischen dem Auslaßventil-Schließzeitpunkt und dem Brennstoffeinspritzstarttakt so zu steuern, daß selbst über einen Zeitraum, in welchem der Auslaßventiltakt und der Brennstofffeinspritzstarttakt vorverlegt sind, das Auslaßventil (38) geschlossen ist, bevor der eingespritzte Brennstoff den Abgaskanal (25) erreicht.
公开号:DE102004001825A1
申请号:DE200410001825
申请日:2004-01-13
公开日:2004-09-02
发明作者:Osamu Kariya Fukasawa
申请人:Denso Corp；
IPC主号:F02D13-02

专利说明:
[0001] Die vorliegende Erfindung betriffteine Steuervorrichtung füreine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung, welche einen Mechanismuszum Variieren des Öffnungs-/Schließzeitpunktesdes Ausstoßventilsaufweist.
[0002] In den vergangenen Jahren ist derBedarf an Direkteinspritzmaschinen mit geringem Brennstoffverbrauch,geringer Abgasemission und starker Leistung stark angestiegen. BeimBetreiben einer Direkteinspritzmaschine unter Niedriglast wird während desKompressionshubs eine kleine Brennstoffmenge direkt in den Zylindereingespritzt, um das Luft/Brennstoff-Gemisch in Schichten zu verbrennen.Beim Betreiben dieser Maschine unter Starklast wird während desAnsaughubs eine großeBrennstoffmenge direkt in den Zylinder eingespritzt, um das Luft/Brennstoff-Gemischgleichmäßig zu verbrennen.
[0003] Zu einer Direkteinspritzmaschine,zum Beispiel zu der im Dokument 1 (japanisches Patent 3147770) undder im Dokument 2 (ungeprüftejapanische Patentanmeldung 10-103093) offenbarten, gehört ein Mechanismuszum Variieren des Öffnungs-/ Schließzeitpunktesdes Einlaß-oder Auslaßventils, mitwelchem der Brennstoffverbrauch und die Abgasemission verringertwerden und die Leistung erhöht wird.
[0004] Bei einer Direkteinspritzmaschine,bei welcher Brennstoff direkt in den Zylinder gespritzt wird ist dieZeit, in welcher der eingespritzte Brennstoff den Auslaßkanal erreichensoll, sehr kurz. Wenn demzufolge der Brennstoffeinspritzstarttaktin einer Periode liegt, in welcher das Auslaßventil geöffnet ist (genauer ausgedrückt, wenndas Einspritzen beginnt, bevor das Auslaßventil geschlossen ist), gelangtein Teil des eingespritzten Brennstoffs in das Abgasrohr und erhöht somitAbgasemission.
[0005] Um dieses Problem zu beseitigen,wird im Dokument 2 (ungeprüftejapanische Patentanmeldung 10-103093) eine Technologie vorgeschlagen, beiwelcher in dem Fall, daß derBrennstoffeinspritzstarttakt vor dem Schließen des Auslaßventilsliegt, das Schließendes Auslaßventilsaber erfolgt, bevor der eingespritzte Brennstoff den Auslaßkanal erreicht.
[0006] Im allgemeinen kann als Reaktionauf eine Veränderungeines Einspritzzielzeitpunktes der Brennstoffeinspritzstarttaktmit einer geringen Verzögerungvariiert werden. Um aber eine Änderungdes Zielschließzeitpunktesdes Auslaßventilszu kompensieren, darf die Zeit, welche zum Ansteuern des Verstellmechanismusfür eine Änderungdes Auslaßventil-Schließzeitpunkteserforderlich ist, nicht vernachlässigtwerden. Das heißt,daß dieAnsprechzeit zum Steuern des Auslaßventil-Schließzeitpunkteslänger alsdie zum Steuern des Brennstoffeinspritzstarttakts. Daraus ergibtsich aber das nachfolgend beschriebene Problem.
[0007] Wenn zum Beispiel der Übergangvon in dem in 10(a) dargestelltenZustand, in welchem sowohl der Schließzeitpunkt des Auslaßventilsals auch der Brennstoffeinspritzstarttakt verzögert sind, zu dem in 10(c) dargestellten Zustand,in welchem sowohl der Schließzeitpunktdes Aus laßventilsals auch der Brennstoffeinspritzstarttakt vorverlegt sind, erfolgensoll, ist es wünschenswert,die Beziehung wischen dem Schließzeitpunkt des Auslaßventilsund dem Brennstoffeinspritzstarttakt so zu steuern, daß das Auslaßventilgeschlossen wird, bevor der eingespritzte Brennstoff in den Abgaskanalgelangt.
[0008] Beim herkömmlichen System wird zum Vorverlegendes Schließzeitpunktesdes Auslaßventils unddes Brennstoffeinspritzstarttakts, d.h. während des Übergangs von dem in 10(a) dargestellten Zustandzu dem in 10(c) dargestelltenZustand, der Brennstoffeinspritzstarttakt mit nur mit einer geringenVerzögerungvorverlegt.
[0009] Im Gegensatz dazu ist bei einer Änderung desSchließzeitpunktesdes Auslaßventilsals Reaktion auf eine Änderungdes Schließzielzeitpunktesdieses Ventils mit einer längerenAnsprechzeit zu rechnen. Das heißt, daß der Abschluß des Vorverlegens desBrennstoffeinspritzstarttakts, dargestellt in 10(b), vom Vorverlegen des Schließzeitpunktes desAuslaßventils überlagertwird. Dadurch gelangt ein Teil des eingespritzten Brennstoffs durchdas noch nicht vollständiggeschlossene Auslaßventilin das Abgasrohr und vergrößert somitdie Abgasemission.
[0010] Wie im Dokument 2 offenbart, isttrotz Steuerung des Vorverlegens des Auslaßventilschließzeitpunktesin bezug auf das Vorverlegen des Brennstoffeinspritzstarttakts eineZeitverzögerungzwischen beiden Vorgängenzu verzeichnen, wie 10(b) zeigt,da der Mechanismus zum Änderndes Auslaßventilschließzeitpunkteseine bestimmte Ansprechzeit benötigt,so daß immernoch eine bestimmte Menge des eingespritzten Brennstoffs aus demAuslaßventilaustritt.
[0011] Bei der im Dokument 3 (ungeprüfte japanischePatentanmeldung 2001-221091) offenbarten Direkteinspritzmaschinewird das erforderliche Drehmoment auf der Grundlage einer während der Schichtenverbrennungeintretenden Beschleunigung berechnet. Aus dem erforderlichen Drehmomentwird die Brennstoffeinspritzmenge berechnet und anschließend werdenverschiedene Steuerparameter wie der Einspritztakt, der Zündtakt,die Luftansaugmenge (Drosselöffnung)und die Abgasumwälzmenge(Ventilöffnungfür Abgasumwälzmenge)berechnet.
[0012] Bei der im Dokument 4 (ungeprüfte japanischePatentanmeldung 2000-38953) offenbarten Direkteinspritzmaschinewird währendder Schichtenverbrennung zu dem Zeitpunkt, in welchem eine Verschiebungder automatischen Übertragungerfolgt, die Brennstoffeinspritzmenge korrigiert, um einen durchdie Verschiebung verursachten Drehmomentstoß zu unterdrücken unddas Drehmoment entsprechend zu korrigieren.
[0013] Wenn während der Schichtenverbrennung aufder Grundlage der fürdas erforderliche Drehmoment berechneten Brennstoffeinspritzmengezum Zeitpunkt der Verschiebung der automatischen Übertragungeine Verringerung des Drehmoments sich erforderlich macht, wirddie Brennstoffeinspritzmenge vorübergehendverringert, um das Drehmoment zu korrigieren. Zu diesem Zeitpunktwerden als Reaktion auf die Veränderungder Brennstoffeinspritzmenge auch verschiedene Parameter wie Einspritztakt, Zündtakt,Luftansaugmenge (Drosselöffnung)und Abgasumwälzmenge(Öffnungdes Abgasumwälzmengenventils)verändert.
[0014] Mit einer Veränderung des erforderlichen Drehmomentskönnender Einspritztakt und der Zündtaktfast sofort, d.h. nur mit einer ganz geringen Verzögerung verändert werden.Dagegen erfolgt bei einer Drehmomentänderung die Veränderungder Luftansaugmenge und der Abgasumwälzmenge hinsichtlich derenZielwerte mit einer geringen Verzögerung. Wenn während derSchichtenverbrennung das Drehmoment (die Brennstoffeinspritzmenge)vorübergehendkorrigiert wird und die erforderliche Veränderung der Luftansaugmengeund der Abgasumwälzmengestark verzögerterfolgt, werden das Luft/Brennstoff-Verhältnisund das Drehmoment beeinflußt,so daß verstärkte Abgasemissionzu verzeichnen ist und die Drehmomentkorrektur schwierig wird.
[0015] Bei der im Dokument 5 (japanischesPatent 3201936) offenbarten Verbrennungsumschaltsteuerung werdendie Zielwerte der Steuerparameter des Luftsystems, des Brennstoffsystemsund des Zündsystemsmittels einer Tafel oder eines ähnlichen Hilfsmittelsfür jedeVerbrennungsart vorgegeben und somit zum Zeitpunkt des Umschaltensder Verbrennungsart verändert.
[0016] Beim Umschalten der Verbrennungsarthaben die Abgasumwälzmengesowie der Ventiltakt des Einlaßventilsund der Ventiltakt des Auslaßventilseinen großenEinfluß aufdie Verbrennungsstabilität. Wie 16(a) zeigt, besteht beieiner großenAbgasumwälzmengedie Wahrscheinlichkeit, daß derBereich, in welchem Schichtenverbrennung und gleichmäßige Verbrennungstabil ablaufen, eingeengt und der zwischen der Schichtenverbrennungund der gleichmäßigen Verbrennungliegende Bereich instabiler Verbrennung erweitert wird.
[0017] Wenn bei einem Verbrennungsart-Umschaltsystemgemäß dem Standder Technik auf eine andere Verbrennungsart umgeschaltet wird, werdenunmittelbar nach erteiltem Befehl zur Änderung der Verbrennungsartdie Abgasumwälzmengeund der Ventiltakt auf die entsprechenden Zielwerte eingestellt, wiees bei den anderen Steuerparametern (z.B. Drosselöffnung)des Luftsystems der Fall ist. Dieses Umschalten erfolgt, ohne denEinfluß derAbgasumwälzmengeund des Ventiltaktes auf eine stabile Verbrennung in Erwägung zuziehen.
[0018] Wenn beim Umschalten auf eine andereVerbrennungsart die Zielwerte der Abgasumwälzmenge und es Ventiltaktesden zwischen der Schichtenverbrennung und der gleichmäßigen Verbrennungliegenden instabilen Verbrennungsbereich erweitern, kann die verschlechterteVerbrennungsstabilitätzur Drehmomentänderungund zu Fehlzündungenführen.
[0019] Zur Verringerung des Brennstoffverbrauchs wurdeneine Direkteinspritzmaschine und eine unter dem stöchiometrischenLuft/Brennstoff-Verhältnis betriebeneMagerverbrennungsmaschine praktisch getestet. Im Vergleich zu herkömmlichenMaschinen wurden in den genannten Magerverbrennungsmaschinen größere Stickoxidmengen(NO_x) erzeugt. Deshalb wurde in vielen Fällen, zumBeispiel bei der im Dokument 6 (japanisches Patent 2586738) offenbartenMaschine in deren Abgasrohr ein NO_x-Katalysatormit NO_x-Adsorptions- und NO_x-Reduktionsvermögen installiert.Dieser NO_x-Katalysator hat die Eigenschaft,bei magerem Luft/Brennstoff-Verhältnis NO_x zu adsorbieren und bei annähernd stöchiometrischemoder fetten Luft/Brennstoff-Verhältnisdas adsorbierte NO_x zu reduzieren und zureinigen.
[0020] Im allgemeinen sind im Brennstoffund im Schmieröleiner Brennkraftmaschine mit Innenverbrennung Komponenten von Schwefel(S) enthalten, welche ins Abgas gelangen. Diese Schwefelkomponentenwerden im NO_x-Katalysator absorbiert und vergiftendiesen so stark, daß dessenAdsorptionsvermögensich verringert.
[0021] Bei der im Dokument 7 (ungeprüfte japanischePatentanmeldung 2000-34943) offenbarten Technologie wird im Falleeiner Ver schlechterung des NO_x-Adsorptionsvermögens desKatalysators das Luft/Brennstoff-Verhältnis abwechselnd fett undmager eingestellt, um dessen Temperatur zu erhöhen und dessen Schwefelvergiftungzu kurieren.
[0022] Um die bei dieser Regenerierungsteuerung durchdas abwechselnde Veränderndes Luft/Brennstoff-Verhältnissesvon fett auf mager und umgekehrt eintretende Drehmomentänderungzu unterdrücken, wurdeim Dokument 8 (ungeprüftejapanische Patentanmeldung 2001-227399) eine Steuerung zum Unterdrücken einerDrehmomentänderungoffenbart, welche bei einem von der Katalysatorregeneriersteuerungfett eingestellten Luft/ Brennstoff-Gemisch den Zündtakt verzögert undbei einem mager eingestellten Luft/Brennstoff-Verhältnis denZündtaktvorverlegt.
[0023] Wie zum Beispiel 11 zeigt, wird bei einer Verringerungdes NO_x-Adsorptionsvermögens des Katalysators die Katalysatorregeneriersteuerung durchgeführt, umdas Luft/Brennstoff-Verhältnis abwechselndfett und mager zu machen und als Reaktion darauf denn Zündtakt vorzuverlegenbzw. zu verzögern,damit Drehmomentänderungenverhindert werden; wenn aber währendder Katalysatorregenerierung das Luft/Brennstoff-Verhältnis fetteingestellt (d.h. der Zündtaktverzögert)wird, ergibt sich ein Drehmomentstoß und die Forderung nach Verringerungdes Drehmoments, woraus wiederum das nachfolgend beschriebene Problementsteht.
[0024] Wenn im Falle der Verringerung desDrehmoments das Luft/- Brennstoff-Verhältnis fetteingestellt und der Zündtaktverzögertwird, überschreitet diebereits bis fast auf den Grenzwert herabgesetzte Zündtaktverzögerung diesenGrenzwert. Das führtzu einer schlechten Verbrennung und somit zu einer höheren Abgasemission.Um das zu verhindern, wird bei einem System gemäß dem Stand der Technik im Falleeiner erforderlichen Drehmomentverringerung der Zündtakt nurso weit verschoben, daß keine Überschreitungdes Grenzwertes eintritt. Das heißt, daß ein System gemäß dem Standder Technik keinen Spielraum hinsichtlich der Zündtaktverzögerung (bei erforderlicherDrehmomentverringerung) zuläßt und einenDrehmomentstoß nichtausreichend verhindern kann.
[0025] Bei einer Brennkraftmaschine mitInnenverbrennung werden die Brennstoffeinspritzbedingungen in vielenFällenin Abhängigkeitvom verwendeten Brennstoff (Standardbrennstoff) eingestellt. Die aufdem Markt erhältlichenBrennstoffe zeigen beim Einspritzen durch das Einspritzventil jedochunterschiedliche Verdampfungs- und Zerstäubungseigenschaft. Bei Verwendungeines schweren Brennstoffs mit schlechten Zerstäubungseigenschaften besteht dieWahrscheinlichkeit, daß diesernicht ausreichend zerstäubtwird, wenn die Einspritzbedingungen auf einen Standardbrennstoffeingestellt sind, so daß eineschlechte Verbrennung stattfindet und zwangsläufig die Abgasemission steigtund die Maschinenleistung sinkt.
[0026] Um bei Verwendung eines schwerenBrennstoffs das Auftreten dieses Problem zu verhindern, wurde imDokument 9 (japanisches Patent 2596433) eine Technologie vorgeschlagen,nach welcher das Einspritzen von Brennstoff nicht während desAnsaughubs, sondern zu einem frühenZeitpunkt währenddes Kompressionshubs erfolgt, um die Zeit zum Einsaugen des Brennstoffsin den Zylinder (die zum Zerstäubendes Brennstoffs im Ansaugkanal erforderliche Zeit) zu verlängern.
[0027] Im Dokument 10 (japanisches Patent 2799021)wurde ebenfalls eine Technologie vorgeschlagen, nach welcher beiVerwendung eines schweren Brennstoffs das Einspritzen nicht während des Kompressionshubs,sondern zu einem späten Zeitpunktwährenddes Ansauhubs erfolgt, um den eingespritzten Brennstoff schnellmit der angesaugten Luft zu mischen und das Anhaften von Brennstoff ander Innenwand des Ansaugkanal (benetzen) zu verringern.
[0028] In den vergangenen Jahren ist derBedarf an Direkteinspritzmaschinen mit geringem Brennstoffverbrauch,geringer Abgasemission und starker Leistung erheblich angestiegen.Bei diesen Direkteinspritzmaschinen wird in Abhängigkeit von deren Betriebszustandvon der Schichtenverbrennung auf gleichmäßige Verbrennung und umgekehrtumgeschaltet. Bei der Schichtenverbrennung wird während desKompressionshubs eine geringe Brennstoffmenge direkt in den Zylindergespritzt, um in der Näheder Zündkerzeein geschichtetes Luft/Brennstoff-Verhältniszu erzeugen und dieses Gemisch zu zünden. Bei der gleichmäßigen Verbrennungwird währenddes Ansaughubs eine großeBrennstoffmenge direkt in den Zylinder gespritzt, um ein gleichmäßiges Luft/Brennstoff-Verhältnis zuerzeugen und dieses Gemisch zu zünden.
[0029] Bei der in den Dokumenten 9 und 10beschriebenen Brennstoffeinspritzsteuerung wird im Falle der Verwendungeines schweren Brennstoffs das Einspritzen von Brennstoff entwederim Ansaughub verzögertoder im Kompressionshub vorverlegt durchgeführt. Diese beiden Verfahrensind für Maschinen,bei welchen der Brennstoff in den Ansaugkanal gespritzt wird, sehreffektiv, bringen aber bei Direkteinspritzmaschinen Probleme hervor.
[0030] Bei einer Direkteinspritzmaschinewird der Brennstoff in Abhängigkeitvon der Verbrennungsart direkt in den Zylinder eingespritzt, d.h.bei der gleichmäßigen Verbrennungwährenddes Ansaughubs und bei der Schichtenverbrennung während des Kompressionshubs,um zu einem geeigneten ein Luft/Brennstoff-Gemisch zu erzeugen.Wenn die Technologie des Einspritzens von Brennstoff in den Ansaugkanalder Maschine auf eine Direkteinspritzmaschine übertragen wird, ein schwererBrennstoff verwendet werden und das Einspritzen vorverlegt oderverzögertbeim entsprechenden Hub erfolgen soll, kann aufgrund der Unterschiedein den Brennstoffeigenschaften kein für die Verbrennungsart (Schichtenverbrennungoder gleichmäßige Verbrennung)geeignetes Luft/Brennstoff-Gemisch erzeugt werden, so daß die Verbrennungnicht normal abläuft.
[0031] Die erste Aufgabe der vorliegendenErfindung ist die Bereitstellung einer Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschinemit Innenverbrennung, welche Ausstoßen von Brennstoff zuverlässig verhindert undwenig Abgase emittiert.
[0032] Um das zu erreichen, werden der Einspritztaktund der Zeitpunkt des Öffnens/Schließens des Auslaßventilsgesteuert. Außerdemwird gemäß dieserErfindung auf der Grundlage der tatsächlich erfaßten oder geschätzten Stellungdes Auslaßventils derEinspritztakt verzögert.
[0033] Auf diese Weise wird der Ansprechverzögerung beimVorverlegen des Auslaßventiltaktesin bezug auf den Einspritztakt begegnet. Das Vorverlegen des Einspritztakteskann aber verzögertund damit der Verzögerungdes Auslaßventiltaktesangepaßt werden.Auch in einer Übergangsperiode,in welcher der Auslaßventiltaktund der Einspritztakt vorverlegt werden, besteht die Möglichkeit,die Beziehung zwischen dem Auslaßventiltakt und dem Einspritztaktso zu steuern, daß dasAuslaßventilgeschlossen ist, bevor der eingespritzte Brennstoff den Abgaskanalerreicht. Dadurch kann Ausstoßenvon Brennstoff und somit verstärkteAbgasemission verhindert werden.
[0034] Auch wenn nur der Auslaßventiltaktoder nur der Einspritztakt vorverlegt wird, besteht die Möglichkeit,den Einspritztakt so zu verzögern,daß dasAuslaßventilgeschlossen ist, bevor der eingespritzte Brennstoff den Auslaßkanal erreicht.Dadurch wird Ausstoßenvon Brennstoff zuverlässigverhindert.
[0035] Die zweite Aufgabe der vorliegendenErfindung ist die Bereitstellung einer Steuervorrichtung für eine Direkteinspritzmaschinemit Innenverbrennung, welche in der Lage ist, auch dann ein stabiles Luft/Brennstoff-Verhältnis zuerzeugen, wenn währendder Schichtenverbrennung eine vorübergehende Drehmomentkorrekturerfolgt, so daß wenigerAbgas emittiert wird und die Drehmomentkorrektur exakt abläuft.
[0036] Wenn während der Schichtenverbrennung eineDrehmomentkorrektur sich erforderlich macht, werden zur Erfüllen dieserzweiten Aufgabe einige Steuerparameter vor der erforderlichen Drehmomentkorrekturund die anderen nach erfolgter Drehmomentkorrektur berechnet.
[0037] Wenn während der Schichtenverbrennung dasDrehmoment vorübergehendkorrigiert werden muß unddie berechneten Steuerparameter schnell auf die durchgeführte Korrekturreagieren, können dieseeiner Drehmomentänderungschnell folgen. Wenn aber auf eine Drehmomentkorrektur verzögert reagierendeSteuerparameter vor der erforderlichen Korrektur berechnet werden,könnendiese einer Drehmomentänderungnicht so schnell folgen. Wenn im Vergleich zum herkömmlichenSteuersystem alle Steuerparameter verändert werden, um die während derSchichtenverbrennung vorübergehendeerforderliche Drehmomentkorrektur durchzuführen, kann ein stabiles Luft/Brennstoff-Verhältniserhalten und die Drehmomentänderung verringertwerden, so daß wenigerAbgas emittiert wird und die Drehmomentkorrektur exakt erfolgt.
[0038] Die dritte Aufgabe der vorliegendenErfindung ist die Bereitstellung einer Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschinemit Innenverbrennung, welche in der Lage ist, während des Umschaltens auf eineandere Verbrennungsart eine stabile Verbrennung zu gewährleisten.
[0039] Um das zu erreichen, wird entsprechendErfordernis von der Schichtenverbrennung auf die gleichmäßige Verbrennungund umgekehrt geschaltet und je nach eingestellter Verbrennungsartmindestens einer der Steuerparameter Abgasumwälzmenge und Ventiltakt desEinlaßventilsund/oder des Auslaßventils(spezifischer Steuerparameter) verändert. Gemäß dieser Erfindung wird beimUmschalten auf eine andere Verbrennungsart ein Zielwert des jeweiligenspezifischen Steuerparameters gewählt, welcher in der Lage ist,währenddes Umschaltens eine stabile Verbrennung zu gewährleisten. Das heißt, daß der spezifischeSteuerparameter auf den Zielwert für stabile Verbrennung gebrachtund danach auf die andere Verbrennungsart umgestellt wird.
[0040] Die vierte Aufgabe der vorliegendenErfindung ist die Bereitstellung einer Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschinemit Innenverbrennung, welche in der Lage ist, während der abwechselnden Veränderungdes Luft/Brennstoff-Verhältnissesvon fett auf mager zur Durchführungder Katalysatorregenerierung den Zündtakt in einem geeignetenBereich zu verzögern,um die erforderliche Drehmomentverringerung vorzunehmen, gleichzeitigweniger Abgas zu emittieren und die Leistung beizubehalten (Drehmomentstoß zu verhindern).
[0041] Bei einer erforderlichen Regenerierungdes NO_x-Katalysators wird das Luft/Brennstoff-Verhältnis abwechselndfett und mager eingestellt und auf der Grundlage dieser Einstellungder Zündtaktso verändert,daß keineDrehmomentänderungeintritt. Wenn aber das Drehmoment verringert werden muß, wird derZündtaktvorverlegt. Wenn die Drehmomentverringerung während der Katalysatorregenerierungerfolgt, wird gemäß der vorliegendenErfindung das Luft/Brennstoff-Verhältnis auf den oder annähernd aufden stöchiometrischenWert eingestellt.
[0042] Wenn während der Katalysatorregenerierungdas Luft/Brennstoff-Verhältnisnicht fett oder mager, sondern auf den oder annähernd auf den stöchiometrischenWert eingestellt wird, ist ein Vorverlegen oder Verzögern desZündtakteswie bei einem fetten bzw. mageren Luft/Brennstoff-Verhältnis zwecksVerhinderung einer Drehmomentänderung nichterforderlich. Wenn währendder Katalysatorregenerierung bei einem fetten Luft/Brennstoff-Verhältnis dasDrehmoment verringert (d.h. zu diesem Zeitpunkt der Zündtakt verzögert) werdenmuß, geschiehtdas durch Einstellen des Luft/Brennstoff-Verhältnisses auf den oder nahezuauf den stöchiometrischenWert. In diesem Bereich ist genügendSpielraum vorhanden, um fürdie erforderliche Drehmomentverringerung den Zündtakt zu verzögern.
[0043] Selbst wenn während der Katalysatorregenerierungeine Drehmomentverringerung vorgenommen wird, besteht die Möglichkeit,die Größe der Zündtaktverzögerung,welche der Forderung hinsichtlich der Drehmomentverringerung genügt, zu gewährleisten,ohne dabei deren Grenze zu überschreiten,so daß dieAbgasemission verringert und gleichzeitig die Steuerbarkeit derMaschine verbessert wird.
[0044] Wenn während der Katalysatorregenerierungdie Forderung nach einer Drehmomentverringerung erhoben wird, istauch zu empfehlen, das Luft/Brennstoff-Verhältnis immer auf oder nahe den stöchiometrischenWert zu bringen, unabhängigdavon, ob die Steuerung auf ein fettes oder auf ein mageres Verhältnis zielt.Wenn währendder Katalysatorregenerierung nicht das stöchiometrische oder annähernd dasstöchiometrischeVerhältnis,sondern ein mageres Luft/Brennstoff-Verhältnis eingestellt wird, istaber durch die Vorverlegung des Zündtaktes ausreichend Spielraumzur Verzögerungdes Zündtaktesentsprechend der Forderung nach einer Drehmomentverringerung vorhanden.
[0045] Die fünfte Aufgabe der vorliegendenErfindung ist die Bereitstellung einer Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschinemit Innenverbrennung, welche eine von der Brennstoffeigenschaftunbeeinflußtestabile Verbrennung gewährleistet,dadurch die Steuerbarkeit der Maschine verbessert und die Abgasemissionverringert.
[0046] Um diese fünfte Aufgabe zu erfüllen, wirddie Brennkraftmaschine mit Innenverbrennung unter der Schichtenverbrennungoder/und der gleichmäßigen Verbrennungbetrieben, wobei bei der Schichtenverbrennung während des Kompressionshubs,bei der gleichmäßigen Verbrennungwährenddes Ansaughubs Brennstoff in den Zylinder gespritzt wird. Gemäß der vorliegendenErfindung wird die Eigenschaft des zu verwendenden Brennstoffs bestimmt, wobeiim Falle eines schweren Brennstoffs (Brennstoff mit Hochleistungseigenschaft)der entsprechende Brennstoffeinspritztakt vorverlegt wird. Mit anderenWorten, bei der gleichmäßigen Verbrennungwird der Einspritztakt fürdas Kompressionshubeinspritzen und bei der Schichtenverbrennungder Einspritztakt fürdas Ansaughubeinspritzen vorverlegt.
[0047] Wenn bei Verwendung eines schweren Brennstoffsder Brennstoffeinspritztakt vorverlegt wird, besteht die Möglichkeit,die Zeit zwischen dem Einspritzen und dem Zünden des Brennstoffs zu verlängern unddiesen dadurch ausreichend zu zerstäuben. Da das Vorverlegen desBrennstoffeinspritztaktes in Abhängigkeitvon dem der Verbrennungsart entsprechenden Hub erfolgen kann, bestehtdie Möglichkeitder Erzeugung entweder eines geschichteten oder eines gleichmäßigen Luft/Brennstoff-Gemischs imentsprechenden Takt ohne Beeinflussung durch den jeweiligen anderenHub. Auf diese Weise kann stabile Schichtenverbrennung oder gleichmäßige Verbrennungrealisiert werden, ohne daß dieBrennstoffeigenschaft einen Einfluß darauf hat, wodurch die Steuerbarkeitder Maschine verbessert und die Abgasemission verringert wird.
[0048] Diese und weitere Aufgaben, Merkmaleund Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden detailliertenBeschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen deutlicherzu erkennen.
[0049] 1 zeigtschematisch den Aufbau des Maschinensteuersystems gemäß einerersten Ausführungsformder vorliegenden Erfindung.
[0050] 2 zeigtim Flußplandas Hauptprogramm der Maschinensteuerung.
[0051] 3 zeigtim Flußplandas Programm zur Bestimmung der Verbrennungsart.
[0052] 4 zeigtim Flußplandas Programm zum Umschalten auf eine andere Verbrennungsart.
[0053] 5 zeigtim Flußplandas Programm zur Luftsystemsteuerung.
[0054] 6 zeigtim Flußplandas Programm zur Brennstoffsystemsteuerung.
[0055] 7 zeigtim Flußplandas Programm zur Zündsystemsteuerung.
[0056] 8 zeigtim Flußplandas Programm zur Korrektur des Einspritztaktes.
[0057] 9 zeigtein Verfahren zur Verzögerung desBrennstoffeinspritzstarttakts.
[0058] 10(a) zeigtden Auslaßventiltaktund den verzögertenEinspritzstart, 10(b) zeigtdas verzögerteVorverlegen des Auslaßventiltaktsund 10(c) den Auslaßventiltaktbei vorverlegtem Brennstoffeinspritzstarttakt.
[0059] 11 zeigtim Blockschaltbild ein Verfahren zur Berechnung der Steuerparameterwährendder Schichtenverbrennung gemäß einerzweiten Ausführungsform.
[0060] 12 zeigtin einer Zeittafel die Steuerung zum Zeitpunkt der Drehmomentkorrekturwährend derSchichtenverbrennung gemäß der zweitenAusführungsform.
[0061] 13 zeigtim Blockschaltbild ein Verfahren zur Berechnung der Steuerparameterwährend derSchichtenverbrennung gemäß einerModifikation der zweiten Ausführungsform.
[0062] 14 zeigtim Flußplanein Programm zur Ventiltaktsteuerung gemäß einer dritten Ausführungsform.
[0063] 15 zeigtim Flußplanein Programm zur Steuerung der Abgasumwälzmenge.
[0064] Die 16(a) und 16(b) zeigen den Bereich derSchichtenverbrennung und jenen der gleichmäßigen Verbrennung bei einergroßenbzw. kleinen Abgasumwälzmenge.
[0065] 17 zeigtin einer Zeittafel ein erstes praktisches Beispiel des Umschaltensvon einer Verbrennungsart auf eine andere gemäß dem Stand der Technik.
[0066] 18 zeigtin einer Zeittafel ein zweites praktisches Beispiel des Umschaltensvon einer Verbrennungsart auf eine andere gemäß dem Stand der Technik.
[0067] 19 zeigtin einer Zeittafel ein erstes praktisches Beispiel des Umschaltensvon einer Verbrennungsart auf eine andere gemäß der vorliegenden Erfindung.
[0068] 20 zeigtin einer Zeittafel ein zweites praktisches Beispiel des Umschaltensvon einer Verbrennungsart auf eine andere gemäß der vorliegenden Erfindung.
[0069] 21 zeigtin einer Zeittafel ein Beispiel der Steuerung bei erforderlicherDrehmomentverringerung bei der Katalysatorregenerierung gemäß dem Standder Technik.
[0070] 22 zeigtim Blockschaltbild ein Verfahren zur Berechnung des Einspritztaktesund der Brennstoffeinspritzmenge gemäß einer vierten Ausführungsform.
[0071] 23 zeigtin Diagrammform die Effizienz des Luft/Brennstoff-Verhältnisses.
[0072] 24 zeigtin Diagrammform die Effizienz des Zündtaktes.
[0073] 25 zeigtim Blockschaltbild ein Verfahren zur Berechnung der Verzögerung desZündtaktes beierforderlicher Drehmomentverringerung.
[0074] 26 zeigtim Flußplanein Programm zur Bestimmung der Verbrennungsart.
[0075] 27 zeigtim Flußplanein Programm zur Berechnung des Luft/Brennstoff-Zielverhältnisses.
[0076] 28 zeigtim Flußplanein Programm zur Durchführungder Katalysatorregenerierung.
[0077] 29 zeigtim Flußplan(Nr. 1) das Programm zur Durchführungder Katalysatorregenerierung gemäß der viertenAusführungsform.
[0078] 30 zeigtim Flußplan(Nr. 2) das Programm zur Durchführungder Katalysatorregenerierung gemäß der viertenAusführungsform.
[0079] 31 zeigtin einer Zeittafel ein praktisches Beispiel der Katalysatorregenerierunggemäß der viertenAusführungsform(wenn keine Notwendigkeit einer Drehmomentverringerung besteht).
[0080] 32 zeigtin einer Zeittafel ein praktisches Beispiel der Katalysatorregenerierunggemäß der viertenAusführungsform(wenn die Notwendigkeit einer Drehmomentverringerung besteht).
[0081] 33 zeigtim Flußplan(Nr. 1) das Programm zur Durchführungder Katalysatorregenerierung gemäß einerModifikation derb vierten Ausführungsform.
[0082] 34 zeigtim Flußplan(Nr. 2) das Programm zur Durchführungder Katalysatorregenerierung gemäß der modifiziertenvierten Ausführungsform.
[0083] 35 zeigtim Flußplandas Programm zur Berechnung der Einspritztakt-Korrekturgröße gemäß einerfünftenAusführungsform.
[0084] 36 zeigtim Flußplandas Programm zur Berechnung des Einspritztaktes gemäß der fünften Ausführungsform.
[0085] 37 zeigtin einer Zeittafel ein praktisches Beispiel der fünften Ausführungsform.
[0086] 38 zeigtim Flußplandas Programm zur Berechnung der Einspritztakt-Korrekturgröße beim Einspritzenwährenddes Ansaughubs gemäß einer erstenModifikation der fünftenAusführungsform.
[0087] 39 zeigtin einer Zeittafel ein praktisches Beispiel der ersten Modifikation.
[0088] 40 zeigtim Flußplandas Programm des Einspritztaktes gemäß der zweiten Modifikation.
[0089] 41 zeigtim Flußplandas Programm zur Berechnung der Anzahl an gesplitteten Einspritzvorgängen beimEinspritzen währenddes Ansaughubs gemäß einerdritten Modifikation.
[0090] 42 zeigtverschiedene Beispiele des Einspritzimpulses, (a) bei Verwendungeines leichten Brennstoffs gemäß der drittenbis fünftenModifikation der fünftenAusführungsform,(b) Verwendung eines schweren Brennstoffs bei der dritten Modifikation,(c) bei Verwendung eines schweren Brennstoffs bei der vierten Modifikationund (d) bei Verwendung eines schweren Brennstoffs bei der fünften Modifikation.
[0091] 43 zeigtim Flußplandas Programm zur Berechnung der Brennstoffeinspritzmenge bei gesplittetemEinspritzen währenddes Ansaughubs gemäß der viertenModifikation.
[0092] 44 zeigtim Flußplandas Programm zur Berechnung des gesplitteten Einspritzintervallsbeim Einspritzen währenddes Ansaughubs gemäß der fünften Modifikation.
[0093] 45 zeigtim Flußplandas Programm zur Berechnung der Brennstoffeinspritzmenge beim Einspritzenwährenddes Ansaug-/Kompressionshubs gemäß einersechsten Modifikation.
[0094] 46 zeigtBeispiele des Einspritzimpulses bei der sechsten Modifikation, (a)bei Verwendung eines leichten Brennstoffs und (b) bei Verwendungeines schweren Brennstoffs.
[0095] Nachfolgend werden anhand der entsprechendenAusführungsformverschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung detailliert beschrieben.
[0096] In Verbindung mit 1 wird der Aufbau des Maschinensteuersystemsbeschrieben. Im Ansaugrohr 12 der Direkteinspritzmaschine 11 mitInnenverbrennung ist ganz vorn ein Luftreiniger 13 angeordnet.Hinter diesem befindet sich ein Luftstrommesser 14 zumErfassen der Luftansaugmenge. Hinter diesem wiederum ist ein zumBeispiel von einem Gleichstrommotor 15 angetriebenes Drosselventil 16 angeordnet,dessen Öffnungsgradvon einem Sensor 17 erfaßt wird.
[0097] Hinter dem Drosselventil 16 istein Saugbehälter 18 miteinem Sensor 19 zum Erfassen des Drucks im Ansaugrohr undeinem Verteiler 20 zum Verteilen der angesaugten Luft aufdie einzelnen Zylinder der Maschine 11 angeordnet. In jedemStrang dieses Ansaugverteilers 20 ist ein Ventil 31 zum Steuerndes Luftstroms (Wirbelstrom und Luftstromunterbrechung) in den dazugehörendenZylinders angeordnet.
[0098] Im Oberteil jedes Zylinders dieserMaschine 11 ist ein Brennstoffeinspritzventil 21 zumDirekteinspritzen von Brennstoff in diesen angeordnet. Jeder Zylinderkopfist mit einer Zündkerze 22 versehen, welchedurch Funkenentladung das Luft/Brennstoff-Gemisch zündet. DasAnsaugventil 37 jedes Zylinders der Maschine 11 istan einen Mechanismus 39 angeschlossen, welcher dessen Takt(Öffnungs-und Schließzeitpunkt)verändert.Das Auslaßventil 38 jedesZylinders ist an einen Mechanismus 40 angeschlossen, welcherdessen takt (Öffnungs-und Schließzeitpunkt)verändert.
[0099] Am Zylinderblock der Maschine 11 sindein Klopfsensor 32 zum Erfassen eines eventuell auftretendenZylinderklopfens und ein Temperaturerfassungssensor 23 zumErfassen der Kühlwassertemperaturangeordnet. Am Außenumfangder Nockenwelle (nicht dargestellt) ist ein Kurbelwinkelsensor 24 zurErzeugung eines füreinen bestimmten Kurbelwinkel vorbestimmten Kurbelwinkelsignalsbefestigt. Auf der Grundlage des vom Kurbelwinkelsensor 24 gesendetenSignals werden der Kurbelwinkel und die Maschinendrehzahl bestimmt.Die Nockenwelle für dasAnsaugventil und die Nockenwelle für das Auslaßventil (beide nicht dargestellt)sind mit einem Sensor 41 bzw. 42 versehen.
[0100] In Abgasströmungsrichtung gesehen sindim Abgasrohr 25 ein Sensor 28 zum Erfassen des Luft/Brennstoff-Verhältnissesoder des fetten/mageren Zustandes des Abgases sowie zwei Katalysatoren 26 und 27 zumReinigen des Abgases angeordnet. Bei dieser Ausführungsform ist der Katalysator 26 einDreiwege-Katalysator zum Reinigen von CO, HC und NO_x imAbgas nahe einem theoretischen Luft/Brennstoff-Verhältnis undder Katalysator 27 ein NO_x-Adsorptions-/Reduktions-Katalysator.Dieser NO_x-Adsorptions-/Reduktions-Katalysatorhat die Eigenschaft, bei einem mageren Luft/Brennstoff-Verhältnis imAbgas NO_x zu adsorbieren und bei einem theoretischenoder fetten Luft/Brennstoff-Verhältnis dasadsorbierte NO_x zu reduzieren, zu reinigenund dann auszustoßen.
[0101] Von dem zwischen den beiden Katalysatoren 26 und 27 verlaufendenAbschnitt des Abgasrohres 25 ist eine zum Saugbehälter 18 aufder Ansaugseite führendeAbgasumwälzleitung 33 abgezweigt.In der Mitte dieser Leitung 33 ist ein Ventil 34 zurSteuerung der Abgasumwälzmengeangeordnet. Ein Beschleunigungssensor 36 erfaßt das Betätigen desBeschleunigungspedals 35. Die von den genannten Sensorenerzeugten Ausgangssignale werden an eine MaschinensteuerschaltungECU 30 gesendet. Diese ECU 30 ist hauptsächlich einMikrocomputer, welcher verschiedene im eingebauten ROM (Speichermedium)gespeicherte Steuerprogramme, zum Beispiel das Steuern der Brennstoffeinspritzmenge unddes Zeitpunktes zum Einspritzen von Brennstoff durch das Einspritzventil 21,des Zündtaktesder Zündkerze 22 usw,entsprechend dem Maschinenbetriebszustand durchführt.
[0102] Von der ECU 30 werden auchdie in den 2 bis 7 dargestellten, später detailliertbeschriebenen Programme durchgeführt,um in Abhängigkeit vomMaschinenbetriebszustand (erforderliches Drehmoment, Maschinendrehzahlusw.) von der Schichtenverbrennung auf die gleichmäßige Verbrennungund umgekehrt umzuschalten. Bei der Schichtenverbrennung wird während desKompressionshubs eine geringe Brennstoffmenge direkt in den Zylindergespritzt, um in der Umgebung der Zündkerze 22 ein Luft/Brennstoff-Schichtgemischzu erzeugen und dieses zu verbrennen und dadurch den Brennstoffverbrauchzu senken. Dagegen wird bei der gleichmäßigen Verbrennung während desAnsaughubs eine größere Brennstoffmengedirekt in den Zylinder gespritzt, um ein gleichmäßiges Luft/Brennstoff-Gemischzu erzeugen und dieses zu verbrennen und dadurch die Maschinenleistungzu erhöhen.
[0103] Bei der Schichtenverbrennung werdenin Abhängigkeitvom Maschinenbetriebszustand durch Verwendung entsprechender Datentabellenoder anderer Hilfsmittel fürdiese Verbrennungsart Verbrennungszielwerte, d.h. Zielwerte für Steuerparameter wieAnsaugventiltakt, Auslaßventiltakt,usw. des Luftsystems, wie Brennstoffeinspritzmenge, Einspritztakt usw.des Brennstoffsystems und Zündzeitdes Zündsystemsberechnet. Bei der gleichmäßigen Verbrennungwerden in Abhängigkeitvom Maschinenbetriebszustand durch Verwendung entsprechender Tabellenoder anderer Hilfsmittel fürdiese Verbrennungsart Zielwerte für Steuerparameter des Luftsystems,des Brennstoffsystems und des Zündsystems berechnet.
[0104] Von der ECU 30 wird auchein Ventiltaktsteuerprogramm (nicht dargestellt) durchgeführt, umauf der Grundlage der vom Kurbelwinkelsensor 24 und Nockenwinkelsensor 42 gesendetenSignale den tatsächlichenAuslaßventiltaktzu berechnen und diesen in Rückkopplungmit dem Ventiltakteinstellmechanismus 40 dem Zieltakt anzugleichen.In diesem Fall dient die Berechnung des tatsächlichen Auslaßventiltaktes(der tatsächlichenVorverlegungsgröße VTac) aufder Grundlage der vom Kurbelwinkelsensor 24 und vom Nockenwinkelsensor 42 erzeug tenAusgangssignale als Mittel zum Erfassen des Auslaßventiltaktes.
[0105] Wenn zum Beispiel von dem in 10(a) dargestellten Zustand,in welchem sowohl der Auslaßventiltaktals auch der Brennstoffeinspritzstarttakt verzögert sind, auf den in 10(c) dargestellten Zustand,in welchem sowohl der Auslaßventiltaktals auch der Brennstoffeinspritzstarttakt vorverlegt sind, übergegangenwird, ist es wünschenswert,vor Änderungdes in 10(a) dargestelltenZustandes bzw. nach Änderungdes in 10(c) dargestelltenZustandes die Beziehung zwischen dem Auslaßventiltakt und dem Brennstoffeinspritzstarttaktso vorzugeben, daß dasAuslaßventilgeschlossen ist, bevor der Eingespritzte Brennstoff den Abgaskanalerreicht.
[0106] Bei einem System gemäß dem Standder Technik wird zum Vorverlegen des Auslaßventiltaktes und des Brennstoffeinspritzstarttakts,d.h. bei Übergangvon dem in 10(a) dargestelltenZustand auf den in 10(c) dargestelltenZustand der Brennstoffeinspritzstarttakt nur mit einer ganz geringen Verzögerung nachSignalgabe vorverlegt. Da, wie 10(b) zeigt,die Änderungdes Auslaßventil-Zieltaktesverzögerterfolgt, ist zwischen dem Vorverlegen des Auslaßventiltaktes und dem Vorverlegendes Brennstoffeinspritzstarttakts eine Zeitspanne zu verzeichnen,in welcher der Brennstoffeinspritzstarttakt das Schließen desAuslaßventils überlagert.In dieser als „Brennstoffverlustperiode" genannten Zeitspanne gelangtein Teil des eingespritzten Brennstoffs durch das noch nicht vollständige geschlosseneAuslaßventilin das Abgasrohr, so daß dieAbgasemission steigt.
[0107] Deshalb wird von der ECU 30 dasin 8 dargestellte Programmzur Korrektur des Einspritztaktes durchgeführt, um Austreten von eingespritztemBrennstoff zu verhindern. Wenn von der ECU 30 auf der Grundlagedes Maschinenbetriebszustandes ermittelt wird, daß der Brennstoffeinspritzstarttakt hinsichtlichdes auf der Grundlage des tatsächlichen Auslaßventiltaktesberechneten Auslaßventilschließzeitpunktesvorverlegt werden muß (undbei diesem Vorgang das Brennstoffeinspritzen bei noch geöffnetemAuslaßventil 38 beginnt)könntees zu dem genannten Brennstoffverlust kommen, d.h. ein Teil des eingespritztenBrennstoffs könntein den Abgaskanal und somit in das Abgasrohr 25 gelangen,bevor das Auslaßventil 38 geschlossenist; deshalb wird von der ECU 30 infolge der Verzögerung zwischendem Brennstoffeinspritzstarttakt und dem Schließen des Auslaßventils 38 dieSteuerung so vorgenommen, daß dasAuslaßventil 38 geschlossenist, bevor der eingespritzte Brennstoff den Abgaskanal erreicht, unddadurch Austreten von Brennstoff verhindert wird.
[0108] Nachfolgend werden die in den 2 bis 8 dargestellten und von der ECU 30 dieserAusführungsformdurchgeführteProgramme detailliert beschrieben.
[0109] Das in 2 dargestellte Maschinenhauptsteuerprogrammwird nach Einschalten des Zündschalters(nicht dargestellt) in bestimmten Intervallen durchgeführt. BeiProgrammbeginn wird zuerst in Schritt 100 auf der Grundlage derBeschleunigungspedalstellung, der Maschinendrehzahl und weiterer Parameterdas erforderliche Drehmoment berechnet. Danach geht der Ablauf zuSchritt 200 über,in welchem nach dem in 3 dargestelltenProgramm die Verbrennungsart bestimmt wird. Im folgenden Schritt 300läuft dasin 4 dargestellte Verbrennungsartumschaltprogrammab, wenn das Umschalten von einer Verbrennungsart auf eine anderesich erforderlich macht. Danach geht der Ablauf zu den Schritten 400bis 600 über,in welchen das in 5 dargestellteLuftsystem-Steuerprogramm,das in 6 dargestellteBrennstoffsystem-Steuerprogramm bzw. das in 7 dargestellte Zündsystem-Steuerprogramm abläuft, umdie entsprechenden Steuerparameter des Luftsystems, des Brennstoffsystemsund des Zündsystemsauf die Zielwerte der Verbrennungsart, auf welche umgeschaltet werdensoll, einzustellen. Dieser Vorgang wird später detailliert beschrieben.
[0110] Das in 3 dargestellte und im Maschinenhauptsteuerprogrammgemäß 2 als Schritt 200 angedeuteteVerbrennungsart-Bestimmungsprogramm beginnt mit Schritt 201, inwelchem nach der benötigtenVerbrennungs-Bestimmungstafel gesucht wird, um auf der Grundlagedes momentanen Maschinenbetriebszustandes (z.B. Maschinendrehzahl underforderliches Drehmoment) entweder die Schichtenverbrennung oderdie gleichmäßige Verbrennungauszuwählen.Die benötigteVerbrennungsart-Bestimmungstafel ist so ausgeführt, daß in einem Bereich niedrigerDrehzahlen und geringer Drehmomente die Schichtenverbrennung ausgewählt wird,um der Verringerung des Brennstoffverbrauchs Priorität zu geben,währendin einem Bereich hoher Drehzahlen und großer Drehmomente die gleichmäßige Verbrennungausgewähltwird, um der Leistungsabgabe der maschine Priorität zu geben.
[0111] Danach geht der Ablauf zu Schritt202 über, inwelchem bestimmt wird, ob die entsprechend des momentanen Maschinenbetriebszustandesausgewählteerforderliche Verbrennungsart die Schichtenverbrennung oder diegleichmäßige Verbrennungist. Wenn die gleichmäßige Verbrennungausgewählt wurde,geht der Ablauf zu Schritt 203 über,in welchem bestimmt wird, ob die aktuelle Verbrennungsart die gleichmäßige Verbrennungist. Wenn das nicht der Fall ist, geht der Ablauf zu Schritt 204 über, um dasVerbrennungsmodus-Umschaltflag zu setzen, worauf dann in Schritt205 der Luftsystem-Steuermodusauf die gleichmäßige Verbrennungeingestellt wird. Wenn in Schritt 203 festgestellt wird, daß die aktuelleVerbrennungsart die gleichmäßige Verbrennungist, muß keinUmschalten erfolgen, so daß Schritt204 übersprungenwird und der Ablauf zu Schritt 205 übergeht, um den Luftsystem-Steuermodus,d.h. die gleichmäßige Verbrennungbeizubehalten.
[0112] Wenn aber ermittelt wird, daß die geforderte Verbrennungsartnicht die gleichmäßige Verbrennung(sondern die Schichtenverbrennung) ist, geht der Ablauf zu Schritt207 über,in welche bestimmt wird, ob die momentan tatsächlich ablaufende Verbrennungdie Schichtenverbrennung ist. Wenn das nicht der Fall ist, machtsich ein Umschalten erforderlich, so daß der Ablauf zu Schritt 208 übergeht,um das Verbrennungsart-Umschaltflag zu setzen und dann in Schritt209 auf die Schichtenverbrennung umzuschalten. Wenn die momentantatsächlichablaufende Verbrennungsart die Schichtenverbrennung ist, macht einUmschalten sich nicht erforderlich, so daß Schritt 208 übersprungenwird und der Ablauf zu Schritt 209 übergeht, um den Luftsystem-Steuermodus,d.h. die Schichtenverbrennung beizubehalten.
[0113] Das in 4 dargestellte und im Maschinenhauptsteuerprogrammgemäß 2 als Schritt 300 angedeuteteVerbrennungsart-Umsteuerprogramm beginnt mit Schritt 301, in welchemermittelt wird, ob das Verbrennungsart-Umschaltflag gesetzt istund das Umschalten auf die andere Verbrennungsart gerade erfolgt,und wenn das nicht der Fall ist, wird die weitere Verarbeitung nichtdurchgeführtund das Programm beendet.
[0114] Wenn aber das Umstellen gerade erfolgt, gehtder Ablauf zu Schritt 302 über,in welchem bestimmt wird, ob die erforderliche Verbrennungsart die Schichtenverbrennungist, und wenn die erforderliche Verbrennungsart nicht Schichtenverbrennung (sonderndie gleichmäßige Verbrennung)ist, geht der Ablauf zu Schritt 303 über, in welchem bestimmt wird, obdas tatsächlicheLuft/Brennstoff-VerhältnisA/F innerhalb des Bereichs der gleichmäßigen Verbrennung liegt, d.h.fetter ist als ein Kriteriumswert CAF2. Wenn das tatsächlicheLuft/ Brennstoff-Verhältnis A/Fmagerer ist als der fürden Bereich der gleichmäßigen Verbrennunggeltende Kriteriumswert CAF2 (das tatsächliche Luft/Brennstoff-Verhältnis liegtnicht im Bereich der gleichmäßigen Verbrennung),wird die weitere Verarbeitung nicht durchgeführt und das Programm beendet.
[0115] Wenn dann der Zeitpunkt gekommenist, zu welchem das tatsächlicheLuft/Brennstoff-Verhältnis fetterwird als der fürden Bereich der gleichmäßigen Verbrennunggeltende Kriteriumswert CAF2 und somit in den Bereich gelangt, inwelchem die gleichmäßige Verbrennungrealisiert werden kann, geht der Ablauf zu Schritt 304 über, umden Brennstoffsystem-Steuermodusauf die gleichmäßige Verbrennung einzustellenund das Einspritzen währenddes Ansaughubs durchzuführen,das Verbrennungsart-Umschaltflag zu entfernen und schließlich dasProgramm zu beenden.
[0116] Wenn das Umschalten auf die andereVerbrennungsart erfolgt und bestimmt wird, daß die erforderliche Verbrennungsartdie Schichtenverbrennung ist (d.h. in den Schritten 301 und 302eine positive Antwort „JA" erhalten wird),geht der Ablauf zu Schritt 306 über,in welchem ermittelt wird, ob das tatsächliche Luft/Brennstoff-Verhältnis innerhalbdes Bereichs der Schichtenverbrennung liegt, d.h. magerer ist alsder fürden Bereich der Schichtenverbrennung geltende Kriteriumswert CAF1.Wenn ermittelt wird, daß dastatsächlicheLuft/Brennstoff-Verhältnis A/Ffetter ist als der fürden Bereich der Schichtenverbrennung geltende Kriteriumswert CAF1(das tatsächlicheLuft/Brennstoff-VerhältnisA/F liegt nicht innerhalb des Bereichs der Schichtenverbrennung, wirddie weiter Verarbeitung nicht durchgeführt und das Programm beendet.
[0117] Wenn dann der Zeitpunkt gekommenist, zu welchem das tatsächlicheLuft/Brennstoff-Verhältnis A/Fmagerer wird als der fürden Bereich der Schichtenverbrennung geltende Kriteriumswert CAF1,d.h. in den Bereich gelangt, in welchem die Schichtenverbrennungrealisiert werden kann, geht der Ablauf zu Schritt 307 über, umden Brennstoffsystem-Steuermodus auf die Schichtenverbrennung einzustellen unddas Einspritzen währenddes Kompressionshubs durchzuführen,das Verbrennungsart-Umschaltflag zu entfernen und schließlich dasProgramm zu beenden.
[0118] Das in 5 dargestellte und im Maschinenhauptsteuerprogrammgemäß 2 als Schritt 400 angedeuteteLuftsystem-Steuerprogrammbeginnt mit Schritt 401, in welchem bestimmt wird, ob der Luftsystem-Steuermodusder gleichmäßigen Verbrennungentspricht.
[0119] Wenn die Luftsystemsteuerung aufdie gleichmäßige Verbrennungzielt, geht der Ablauf zu Schritt 402 über, in welchem in Abhängigkeitvom momentanen Maschinenbetriebszustand unter Nutzung der für die gleichmäßige Verbrennunggeltenden Tabellen die Zielwerte der entsprechenden Steuerparameter desLuftsystems (Ansaugventiltakt „ Auslaßventiltakt,Drosselöffnungsgrad, Öffnungsgraddes Abgasumwälzventils 34, Öffnungsgraddes Luftstromsteuerventils 31) berechnet werden.
[0120] Wenn in Schritt 401 bestimmt wird,daß nicht diegleichmäßige Verbrennung(sondern die Schichtenverbrennung) stattfindet, geht der Ablaufzu Schritt 403 über,in welchem in Abhängigkeitvom momentanen Maschinenbetriebszustand unter Nutzung der für die Schichtenverbrennunggeltenden Tabellen die Zielwerte der entsprechenden Steuerparameterdes Luftsystems berechnet werden.
[0121] Das in 5 dargestellte und im Maschinenhauptsteuerprogrammgemäß 2 als Schritt 500 angedeuteteBrennstoffsystem-Steuerprogramm beginnt mit Schritt 501, in welchembestimmt wird, ob der Brennstoffsystem-Steuermodus auf die gleichmäßige Verbrennungzielt. Wenn das der Fall ist, geht der Ablauf zu Schritt 502 über, inwelchem in Abhängigkeitvom momentanen Maschinenbetriebszustand unter Nutzung der für die gleichmäßige Verbrennunggeltenden Tabellen die Zielwerte der entsprechenden Steuerparameter(Brennstoffeinspritzzeit, Basiseinspritzstarttakt INJBS) als Zielwerteder entsprechenden Steuerparameter (Brennstoffeinspritzmenge, Brennstoffeinspritzstarttakt)des Luftsystems berechnet werden.
[0122] Wenn in Schritt 501 bestimmt wird,daß der Brennstoffsystem-Steuermodus nichtauf die gleichmäßige Verbrennung(sondern auf die Schichtenverbrennung) zielt, geht der Ablauf zuSchritt 503 über, inwelchem die Zielwerte (Brennstoffeinspritzzeit, BasiseinspritzstarttaktINJBS) fürdie Schichtenverbrennung in Abhängigkeitvom momentanen Maschinenbe triebszustand unter Nutzung der für die Schichtenverbrennunggeltenden Tabellen als Zielwerte (Brennstoffeinspritzmenge, Brennstoffeinspritzstarttakt)der entsprechenden Steuerparameter des Brennstoffsystems berechnetwerden.
[0123] Das in 7 dargestellte und im Maschinenhauptsteuerprogrammgemäß 2 als Schritt 600 angedeuteteZündsystem-Steuerprogramm beginnt mitSchritt 601, in welchem bestimmt wird, ob der Zündsystem-Steuermodus (= Brennstoffsystem-Steuermodus) aufdie gleichmäßige Verbrennungzielt. Wenn das der Fall ist, geht der Ablauf zu Schritt 602 über, inwelchem in Abhängigkeitvom momentanen Maschinenbetriebszustand unter Nutzung der für die gleichmäßige Verbrennunggeltenden Tabellen die Zielwerte für die gleichmäßige Verbrennungals Zielwerte der Steuerparameter des Zündsystems (Zündtakt)berechnet werden.
[0124] Wenn in Schritt 601 bestimmt wird,daß der Zündsystem-Steuermodus nichtauf die gleichmäßige Verbrennung(sondern auf die Schichtenverbrennung) zielt, geht der Ablauf zuSchritt 603 über,in welchem in Abhängigkeitvom momentanen Maschinenbetriebszustand unter Nutzung der für die Schichtenverbrennunggeltenden Tabellen die Zielwerte für die Schichtenverbrennungals Zielwerte der Steuerparameter des Zündsystems berechnet werden.
[0125] Das in 8 dargestellte Zündtakt-Korrekturprogramm läuft nachBetätigungdes Zündschalters(nicht dargestellt) in bestimmten Intervallen ab und dient als Mittelzum Korrigieren des Zündtaktes. DiesesProgramm beginnt mit Schritt 701, in welchem der im Luftsystem-Steuerprogrammgemäß 5 berechnete AuslaßventilzieltaktVTtg und der auf der Grundlage der vom Kurbelwinkelsensor 24 undvom Nockenwinkelsensor 42 erzeugten Signale berechnetetatsächlicheAuslaßventiltaktVTac gelesen werden. Danach geht der Ablauf zu Schritt 702 über, inwelchem bestimmt wird, ob der Unterschied zwischen dem tatsächlichenAuslaßventiltaktVTac und dem AuslaßventilzieltaktVTtg größer istals ein vorbestimmter Wert D1.
[0126] Wenn die Differenz nicht größer istals der wert D1, wird bestimmt, daß der tatsächliche AuslaßventiltaktVTac sich fast dem Auslaßventilzieltakt VTtgnähert.Danach geht der Ablauf zu Schritt 707 über, um die Verzögerungsgröße VTCMPauf „0" zu setzen. In diesemFall wird keine Verzögerungskorrekturdes Brennstoffeinspritzstarttakts vorgenommen.
[0127] Wenn in Schritt 702 bestimmt wird,daß der Unterschiedzwischen dem tatsächlichenAuslaßventiltaktVTac und dem AuslaßventilzieltaktVTtg größer istals die Differenz D1, bedeutet das ein Vorverlegen des tatsächlichenAuslaßventiltaktesVTac gegenüberden AuslaßventilzieltaktVTtg. Danach geht der Ablauf zu Schritt 703 über, in welchem der in Abhängigkeitvom Maschinenbetriebszustand und nach dem Brennstoffsystem-Steuerprogrammgemäß 6 berechnete BasiseinspritzstarttaktINJBS, der Wirkwinkel VT1 des Auslaßventils 38 und dievorgegebene Lage VT0 des Auslaßventiltaktgelesen werden. Die vorgegebene Lage VT0 des Auslaßventiltaktesist die Lage, in welcher ein Instruktionswert des Auslaßventiltaktesvorgegeben ist und dieser der am weitesten vorgezogenen Lage entspricht(tatsächlicherAuslaßventiltaktVTac = 0).
[0128] Wie 9 zeigt,entspricht die Lage, welche sich durch Subtrahieren des tatsächlichenAuslaßventiltaktesVTac von der vorgegebenen Lage VT0 des Auslaßventilstaktes ergibt, demZeitpunkt (VT0 – VTac),zu welchem das Auslaßventilge öffnetwird, währenddie Lage, welche sich durch Subtrahieren des Betätigungswinkels VT1 des Auslaßventils 38 vomVentilöffnungszeitpunkt(VT0 – VTac)ergibt, dem Zeitpunkt (VT0 – VTac – VT1) entspricht,zu welchem das Auslaßventilgeschlossen ist.
[0129] Danach geht der Ablauf zu Schritt704 über, inwelchem der Unterschied DANG zwischen dem BasiseinspritzstarttaktINJBS und dem Auslaßventil-Schließzeitpunkt(VT0 – VTac – VT1),d.h. DANG = INJBS – (VT0 – VTac – VT1).
[0130] Danach wird in Schritt 705 bestimmt,ob die Differenz DANG zwischen dem Basiseinspritzstarttakt INJBSund dem Auslaßventil-Schließzeitpunkt (VT0 – VTac – VT1) größer istals ein vorbestimmter Wert D2. Der vorbestimmte Wert D2 entsprichtder Zeit, welche der vom Einspritzventil 21 in den Zylindergespritzte Brennstoff bis zum Erreichen des Abgaskanals (Brennstoffankunftszeit)benötigt.Dieser vorbestimmte Wert D2 kann ein vorher eingegebener Festwertoder ein mit der Maschinendrehzahl Ne sich ändernder Wert sein. In diesemWert D2 könnenneben der Brennstoffankunftszeit die Ansprechverzögerung desBrennstoffeinspritzventils 21 und weitere Fehler enthaltensein, doch es wird empfohlen, diese Effekte zu vernachlässigen unddiesen Wert D2 einfach auf 0 zu setzen.
[0131] Wenn in Schritt 705 bestimmt wird,daß die DifferenzDANG zwischen dem Basiseinspritzstarttakt INJBS und dem Auslaßventil-Schließzeitpunkt (VT0 – VTac – VT1) nichtgrößer istals der vorbestimmte Wert D2 (Brennstoffankunftszeit), d.h., wenn derBasiseinspritzstarttakt INJBS gegenüber dem Auslaßventil-Schließzeitpunkt(VT0 – VTac – VT1) verzögert oder vorgezogenist, bedeutet das, daß das Auslaßventil 38 geschlossenist, bevor der eingespritzte Brennstoff den Abgaskanal erreicht,worauf der Ablauf zu Schritt 707 übergeht, um die Verzögerungsgröße VTCMPauf „0" zu setzen. In diesemFall wird keine Verzögerungskorrekturdes Brennstoffeinspritzstarttakts vorgenommen.
[0132] Wenn in Schritt 705 aber bestimmtwird, daß dieDifferenz DANG zwischen dem Basiseinspritzstarttakt INJBS und demAuslaßventil-Schließzeitpunkt(VT0 – VTac – VT1) größer istals der vorbestimmte Wert D2, d.h., wenn der Basiseinspritzstarttaktgegenüberdem Auslaßventil-Schließzeitpunkt (VT0 – VTac – VT1) ummehr als die vorbestimmte Größe D2 vorgezogenist, besteht die Wahrscheinlichkeit, daß ein Teil des eingespritztenBrennstoffs den Abgaskanal erreicht, bevor das Auslaßventil 38 geschlossenist, und ins Abgasrohr 25 gelangt. Danach geht der Ablaufzu Schritt 706 über,in welchem auf der Grundlage der Differenz DANG zwischen dem BasiseinspritzstarttaktINJBS und dem Auslaßventil-Schließzeitpunkt(VT0 – VTac – VT1) undder Maschinendrehzahl Ne unter Nutzung einer Tabelle die Verzögerungsgröße VTCMPberechnet wird.
[0133] Danach geht der Ablauf zu Schritt708 über, umden Basiseinspritzstarttakt INJBS um die Verzögerungsgröße VTCMP zu korrigieren undden entgültigenBrennstoffeinspritzstarttakt INJ = INJBS – VTCMPzubestimmen.
[0134] Wenn, wie aus 9 gemäß dieser Ausführungsformersichtlich ist, der auf der Grundlage des Maschinenbetriebszustandesberechnete Basiseinspritzstarttakt gegenüber dem Auslaß ventil-Schließzeitpunkt(VT0 – VTac – VT1) ummehr als D2 (Brennstoffankunftszeit) vorverlegt wird, besteht dieWahrscheinlichkeit, daß einTeil des eingespritzten Brennstoffs den Abgaskanal erreicht, bevordas Auslaßventil 38 geschlossenist, und ins Abgasrohr 25 gelangt. Dann wird als Reaktionauf die Differenz DANG zwischen dem Basiseinspritzstarttakt INJBSund dem Auslaßventil-Schließzeitpunkt(VT0 – VTac – VT1) dieVerzögerungsgröße VTCMPberechnet und mit dieser die Verzögerungskorrektur der entgültige BrennstoffeinspritzstarttaktINJ festgelegt.
[0135] Wenn bei diesem Beispiel der Übergangvon dem in 10(a) dargestelltenZustand, in welchem sowohl der Auslaßventiltakt als auch der Brennstoffeinspritzstarttaktverzögertsind, auf den in 10(c) dargestelltenZustand, in welchem sowohl der Auslaßventiltakt als auch der Brennstoffeinspritzstarttakt vorverlegtsind, erfolgt und dadurch der tatsächliche AuslaßventiltaktVTac vorverlegt wird, kann aufgrund der Ansprechverzögerung destatsächlichenAuslaßventiltaktesVTac der Brennstoffeinspritzstarttakt verzögert werden, wie 10(b) zeigt, wobei dasVorverlegen des Brennstoffeinspritzstarttakts der Ansprechverzögerung destatsächlichenAuslaßventiltaktesentspricht. Das heißt,daß auchin einer Übergangsperiode,in welcher der Auslaßventiltaktund der Brennstoffeinspritzstarttakt vorverlegt sind, die Möglichkeitbesteht, das Auslaßventil 38 zuschließen,bevor der eingespritzte Brennstoff den Abgaskanal erreicht. Dadurchkann Brennstoffaustritt zuverlässigverhindert und die Abgasemission verringert werden.
[0136] Auch wenn nur der Auslaßventiltaktoder nur der Brennstoffeinspritzstarttakt vorverlegt wird, kann dasVorverlegen des Brennstoffeinspritzstarttakts so verzögert werden,daß dasAuslaßventil 38 geschlossenist, bevor der einge spritzte Brennstoff den Abgaskanal erreicht.Auch in diesem Fall kann Brennstoffaustritt zuverlässig verhindertwerden.
[0137] Bei dieser Ausführungsform wird der Brennstoffeinspritzstarttaktverzögert,wenn der Basiseinspritzstarttakt INJBS gegenüber dem Auslaßventil-Schließzeitpunkt(VT0 – VTac – VT1) ummehr als D2 (Brennstoffankunftszeit) vorverlegt ist. Es wird aberauch empfohlen, den Brennstoffeinspritzstarttakt zu verzögern, wennder Basiseinspritzstarttakt INJBS gegenüber dem Auslaßventil-Schließzeitpunkt(VT0 – VTac – VT1) vorverlegtist, so daß auch indiesem Fall Brennstoffaustritt zuverlässig verhindert werden kann.
[0138] Auch wenn zum Zeitpunkt des Einstellens derVerzögerungsgröße VTCMPnur die minimale Verzögerungsgröße vorliegt,welche ausreicht, damit das Auslaßventil 38 geschlossenist, bevor der eingespritzte Brennstoff den Abgaskanal erreicht,kann das Problem des Brennstoffaustritts kaum auftreten. Wenn VTCMPdes Brennstoffeinspritzstarttakts weiter vergrößert wird, ist kaum zu erwarten,daß derEffekt der Verhinderung des Brennstoffaustritts sich ändert, dochein größerer WertVTCMP wirkt sich negativ auf die Verbrennung aus (d.h., der Brennstoffeinspritzstarttaktmuß gelegtwerden, daß dieVerbrennung nicht beeinflußtwird).
[0139] Demzufolge wird bei dieser Ausführungsformdie Verzögerungsgröße VTCMPin Abhängigkeit vonder Differenz zwischen dem Basiseinspritzstarttakt INJBS und demAuslaßventil-Schließzeitpunkt bestimmt.Das heißtaber, daß eineminimale Verzögerungsgröße genügt, um dasAuslaßventil 38 zu schließen, bevorder eingespritzte Brennstoff den Abgaskanal erreicht. Dadurch istes möglich,Brennstoffaustritt zu verhindern und dabei die Verbrennung nur minimalzu beeinflussen. Das heißt,daß dieVerbrennung wunschgemäß ablaufenund gleichzeitig Brennstoffaustritt verhindert werden kann.
[0140] Bei dieser Ausführungsform wird die Verzögerungsgröße VTCMPgemäß der Differenzzwischen dem Basiseinspritzstarttakt INJBS und dem Auslaßventil-Schließzeitpunktvorgegeben. Es wird aber auch empfohlen, die Verzögerungsgröße VTCMPgemäß der Differenzzwischen dem tatsächlichenAuslaßventiltaktVTac und dem AuslaßventilzieltaktVTtg vorzugeben. Mit steigender Differenz zwischen dem tatsächlichenAuslaßventiltaktVTac und dem AuslaßventilzieltaktVTtg wird die Zeit, in welcher die Angleichung des tatsächlichenAuslaßventiltaktesan den Auslaßventilzieltakterfolgt und Brennstoff austreten kann, größer. Bei Vorgabe der Verzögerungsgröße VTCMPdes Einspritztaktes gemäß der Differenzzwischen dem tatsächlichenAuslaßventiltaktVTac und dem Auslaßventil-Zieltakt VTtgkann das auf der Grundlage der Ansprechverzögerung erfolgen. Dadurch kannBrennstoffaustritt verhindert und der Einfluß auf die Verbrennung verringertwerden.
[0141] Obwohl bei dieser Ausführungsformder tatsächlicheAuslaßventiltaktVTac auf der Grundlage der vom Kurbelwinkelsensor 24 undvom Nockenwinkelsensor 42 erzeugten Signale berechnet wird,kann auch empfohlen werden, den tatsächlichen Auslaßventiltaktaus mindestens einem der Steuerparameter Öltemperatur, Kühlwassertemperaturund der Maschinendrehzahl schätzungsweisezu bestimmen. Im allgemeinen ist bei einem mit einem Auslaßventiltakt-Einstellmechanismus 40 ausgerüsteten System eine Ölpumpe vorhanden,welche von der Maschine 11 angetrieben wird und diesenMechanismus hydraulisch verstellt. Da der von dieser Pumpe erzeugteHydraulikdruck sich mit der Maschinendrehzahl ändert, erfolgt das Verstellendieses Mechanismus 40 zwangsläufig in Abhängigkeit von der Maschinendrehzahl.Da die Viskositätdes Hydraulikölstempe raturabhängigist, sind neben der Maschinendrehzahl auch die Öltemperatur und die Kühlwassertemperatur(Ersatz fürdie Öltemperatur)Parameter, welche das Ansprechen des Auslaßventiltakt-Einstellmechanismusbeeinflussen. Wenn mindestens einer der Steuerparameter Öltemperatur,Kühlwassertemperaturund Maschinendrehzahl herangezogen wird, besteht die Möglichkeit,die Verzögerungszeitbeim Angleichen des tatsächlichenAuslaßventiltaktesVTac an den AuslaßventilzieltaktVTtg zu schätzenund den tatsächlichenAuslaßventiltaktVTac aus dieser Angleichverzögerungzu schätzen.
[0142] Das Verändern des Auslaßventiltaktesist aber nicht auf die Nutzung von Hydraulikdruck beschränkt, denndie vorliegende Erfindung kann auch auf eine Brennkraftmaschinemit Innenverbrennung übertragenwerden, bei welcher der Ventiltakt elektromagnetisch verändert wird.
[0143] Bei dieser Ausführungsform wird der Einspritztaktso eingestellt, daß aufder Grundlage des tatsächlichenAuslaßventiltakteskein Brennstoffaustritt zu verzeichnen ist. Wenn der Auslaßventil-Schließzeitpunktauf einfache Weise durch Vorverlegung des Einspritztaktes vorverlegtwird, ist es ratsam, das Vorverlegen des Brennstoffeinspritzstarttaktsum eine bestimmte Zeit zu verzögern.
[0144] Auch dieser Vorgang kann die Verzögerung desVorverlegens des Brennstoffeinspritzstarttakts für eine Zeit, in welcher dieAnsprechverzögerung desAuslaßventiltaktessich entwikkelt, verzögern undsomit Brennstoffaustritt verhindern.
[0145] Die zweite Ausführungsform weist den gleichenAufbau wie die in 1 dargestellteerste Ausführungsformauf und auch die ECU 30 bewirkt das Umschalten von Schichtenverbrennung aufdie gleichmäßige Verbrennungund umgekehrt in Abhängigkeitvom Maschinenbetriebszustand (erforderliches Drehmoment, Maschinendrehzahlusw.).
[0146] Wie 11 zeigt,berechnet die ECU 30 währendder Schichtenverbrennung auf der Grundlage der Beschleunigungspedalstellung,der Maschinendrehzahl Ne, der Fahrzeuggeschwindigkeit usw. das erforderlicheWellendrehmoment (Schritt 2001) und schlägt diesem den inneren Drehmomentverlust, dasAußenlastmomentund das von einer Leerlaufdrehzahlsteuerung (LDS) berechnete Korrekturmomentzu (Schritt 2002), um ein angezeigtes erforderliches Drehmomentzu bestimmen.
[0147] Der dem erforderlichen Wellendrehmoment zugeschlageneinnere Drehmomentverlust setzt sich aus dem mechanische Reibungsverlustund dem Pumpverlust zusammen. Der mechanische Reibverlust wird aufder Grundlage der Maschinendrehzahl Ne und der Kühlwassertemperatur mittelseiner Tabelle usw. und der Pumpverlust auf der Grundlage der MaschinendrehzahlNe und des Drucks im Ansaugrohr mittels einer Tabelle usw. berechnet.Das dem erforderlichen Wellendrehmoment zugeschlagene Außenlastmomentist das Lastmoment der von der Maschine 11 angetriebenenHilfseinrichtungen (Kompressor der Klimaanlage, Wechselstrommaschineund Pumpe der Servolenkung) und wird durch das von der Klimaanlagegesendete Signal, durch den Laststrom der Wechselstrommaschine usw.vorgegeben. Das dem erforderlichen Wellendrehmoment von der LDSzugeschlagen Korrekturmoment wird auf der Grundlage der Leerlaufzielgeschwindigkeitund der momentanen Maschinendrehzahl Ne mittels einer Tabelle berechnetSchritt 2003).
[0148] Bei normaler Schichtenverbrennung(wenn keine Drehmomentverringerung erforderlich ist) berechnet dieECU 30 auf der Grundlage des angezeigten erforderlichenDrehmoments und der Maschinendrehzahl Ne unter Verwendung von Tabellenoder anderer Hilfsmittel verschiedene Steuerparameter wie Brennstoffeinspritzmenge,Einspritztakt, Zündtakt, Intensität des Einströmens vonLuft in den Zylinder (Öffnungsgraddes Luftstromsteuerventils), Abgasumwälzmenge (Öffnungsgrad des Abgasumwälzventils),Ventiltakt, Brennstoffdruck, Luftansaugmenge (Drosselöffnungsgrad)und wirkt somit als Steuerparameterberechnungseinheit. Von der ECU 30 werdenauf der Grundlage dieser Steuerparameter das Brennstoffeinspritzventil 21,das Zündventil 22,das Luftstromsteuerventil 31, das Abgasumwälzventil 34, dieVentiltaktsteuermechanismen 39 und 40, eine Brennstoffpumpe(nicht dargestellt), das Drosselventil 16 usw. angesteuert.
[0149] Wenn zum Zeitpunkt des Schaltensauf Automatikbetrieb, der Rückkehrvon einem Brennstoffeinschnitt, des Beschleunigens usw. der Betriebszustandeintritt, welcher einen Drehmomentstoß verursacht, so daß eine Drehmomentverringerungerforderlich wird, berechnet die ECU 30 die zum Unterdrücken desDrehmomentstoßeserforderliche Drehmomentverringerung (Schritt 2004) und subtrahiertdiese vom angezeigten erforderlichen Drehmoment (Schritt 2005),um dieses vorübergehendzu korrigieren, und wirkt somit als Drehmomentkorrektureinheit.
[0150] Wenn während der Schichtenverbrennung eineDrehmomentverringerung erforderlich und das erforderliche angezeigteDrehmoment zeitweilig korrigiert wird, berechnet die ECU 30 aufder Grundlage des angezeigten erforderlichen Drehmoments nach derKorrektur und der Maschinendrehzahl unter Verwendung von Tabellenoder anderer Hilfsmittel die Brennstoffeinspritzmenge, den Einspritztakt,den Zündtaktund die Intensitätder in den Zylinder strömendenLuft (Öffnungsgraddes Luftstromsteuerventils) und auf der Grundlage des ange zeigtenerforderlichen Drehmoments vor der Korrektur und der MaschinendrehzahlNe unter Verwendung von Tabellen oder ähnlichen Hilfsmitteln die Abgasumwälzmenge (Öffnungsgraddes Abgasumwälzventils),den Ventiltakt, den Brennstoffdruck und die Luftansaugmenge (Drosselöffnungsgrad)(Schritt 2006).
[0151] Die auf der Grundlage des angezeigtenerforderlichen Drehmoments nach der Korrektur berechneten Parameterwie Brennstoffeinspritzmenge, Einspritztakt und Zündtakt sindschnell ansprechende Steuerparameter, während die Abgasumwälzmenge(Öffnungsgraddes Abgasumwälzventils),der Ventiltakt, der Brennstoffdruck und die Luftansaugmenge (Drosselöffnungsgrad)langsam ansprechende und eine große Verzögerung bewirkende Steuerparametersind.
[0152] Nachfolgend wird in Verbindung mitder in 12 dargestelltenZeittafel ein praktisches Beispiel der zweiten Ausführungsformbeschrieben. Bei normaler Schichtenverbrennung (wenn keine Drehmomentverringerungerforderlich ist), berechnet die ECU 30 auf der Grundlageder Beschleunigungspedalstellung usw. das erforderliche angezeigteDrehmoment und auf der Grundlage des angezeigten Drehmoments verschiedeneSteuerparameter wie die Brennstoffeinspritzmenge, den Einspritztakt,den Zündtakt,die Intensitätder in den Zylinder strömendenLuft (Öffnungsgraddes Luftstromsteuerventil), den Ventiltakt und den Brennstoffdruck.
[0153] Wenn dann zum Zeitpunkt der Verschiebung derautomatischen Übertragungusw. eine Drehmomentverringerung sich erforderlich macht, wird das erforderlicheangezeigte Drehmoment vorübergehendverringert und somit das Drehmoment zu korrigieren. Während dieserDrehmomentkorrektur werden die sehr schnell ansprechenden Steuerparameter(Brennstoffeinspritz menge, Einspritztakt, Zündtakt und Intensität der inden Zylinder strömenden Luft)auf der Grundlage des angezeigten erforderlichen Drehmoments nachder Korrektur berechnet, wobei diese sich mit einer sehr hohen Ansprechempfindlichkeitbei einer Änderungdes angezeigten erforderlichen Drehmoments verändern. Im Gegensatz dazu werdendie sehr langsam ansprechenden und eine große Verzögerung bewirkenden Steuerparameter(Abgasumwälzmenge,Luftansaugmenge, Ventiltakt und Brennstoffdruck) auf der Grundlage desangezeigten Drehmoments vor der Korrektur berechnet, wobei diesesich nicht sehr verändern.
[0154] Dadurch besteht im Vergleich zu einemSystem gemäß dem Standder Technik, bei welchem bei der vorübergehenden Korrektur während derSchichtenverbrennung alle Steuerparameter verändert werden, die Möglichkeit,das Verhalten des Luft/Brennstoff-Verhältnisses zu stabilisieren undDrehmomentänderungenzu verringern, so daß dieGenauigkeit der Drehmomentkorrektur verbessert und die Abgasemissionherabgesetzt wird.
[0155] Zur Durchführung der Schichtenverbrennung wirdBrennstoff in den Zylinder gespritzt, um ein geschichtetes Luft/Brennstoff-Verhältnis zuerzeugen und dieses im Bereich um die Zündkerze 22 zu zünden. Damitdiese Schichtenverbrennung effektiv abläuft, müssen die Intensität der inden Zylinder strömendenLuft, der Einspritztakt und der Zündtakt entsprechend aufeinanderabgestimmt werden.
[0156] Unter diesem Aspekt werden bei derzweiten Ausführungsformzum Zeitpunkt der Drehmomentkorrektur der Einspritztakt und derZündtaktund auch die Intensitätder in den Zylinder strömendenLuft auf der Grundlage des angezeigten erforderlichen Drehmomentsnach der Korrektur berechnet. Deshalb besteht auch bei einer Änderungder Intensitätder in den Zylinder strömendenLuft zum Zeitpunkt der Drehmomentkorrektur als Reaktion auf eine Änderungdes Einspritztaktes und des Zündtaktesdie Möglichkeit,eine geeignete Beziehung zwischen der Intensität der in den Zylinder strömenden Luft,dem Einspritztakt und dem Zündtaktbeizubehalten und somit eine ausgezeichnete Schichtenverbrennungzu gewährleisten.
[0157] Nachfolgend wird in Verbindung mit 13 eine Modifikation derzweiten Ausführungsformdieser Erfindung beschrieben. Bei normaler Schichtenverbrennungberechnet die ECU 30 auf der Grundlage des angezeigtenerforderlichen Drehmoments und der Maschinendrehzahl Ne unter Verwendung einerTabelle oder eines ähnlichenHilfsmittels die Brennstoffeinspritzmenge (Schritt 2006a) und aufder Grundlage dieser unter Verwendung von Tabellen oder andererHilfsmittel den Einspritztakt, den Zündtakt, die Intensität des Luftstromsin den Zylinder (Öffnungsgraddes Luftstromsteuerventils), die Abgasumwälzmenge (Öffnungsgrad des Abgasumwälzventils),den Ventiltakt, den Brennstoffdruck und die Luftansaugmenge (Öffnungsgraddes Drosselventils).
[0158] Wenn während der Schichtenverbrennung eineDrehmomentverringerung notwendig wird und das erforderliche angezeigteDrehmoment vorübergehendkorrigiert wird, berechnet die ECU 30 auf der Grundlagedes angezeigten erforderlichen Drehmoments nach der Korrektur undder Maschinendrehzahl Ne die Brennstoffeinspritzmenge und auf der Grundlagedieser nach erfolgter Korrektur und der Maschinendrehzahl Ne unterVerwendung von Tabellen oder anderer Hilfsmittel den Einspritztaktund die Intensitätder in den Zylinder strömendenLuft (Öffnungsgraddes Luftstromsteuerventils). Die ECU 30 berechnet auf derGrundlage des angezeigten erforderlichen Drehmoments vor der Korrekturund der Maschinendrehzahl Ne auch die Brennstoffeinspritzmenge vorder Korrektur und auf der Grundlage dieser und der MaschinendrehzahlNe unter Verwendung von Tabellen oder anderer Hilfsmittel die Abgasumwälzmenge(Öffnungsgraddes Abgasumwälzventils),den Ventiltakt, den Brennstoffdruck und die Luftansaugmenge (Öffnungsgraddes Drosselventils).
[0159] Bei dieser modifizierten zweitenAusführungsformbesteht wie bei der zweiten Ausführungsformzum Zeitpunkt der Drehmomentkorrektur die Möglichkeit, die auf eine Veränderungdes angezeigten erforderlichen Drehmoments schnell ansprechendenSteuerparameter (Brennstoffeinspritzmenge) zu ändern, dagegen langsam ansprechendeund sich zu langsam änderndeSteuerparameter zu vermeiden. Demzufolge ist es möglich, dasVerhalten des Luft/Brennstoff-Verhältnisses zu stabilisieren und häufige Drehmomentänderungenzu verhindern, so daß dieAbgasemission sinkt und eine hohe Genauigkeit der Drehmomentkorrekturgewährleistetwird.
[0160] Unter diesem Aspekt wird die zweiteAusführungsformund Modifikation dieser zweiten Ausführungsform auf eine Drehmomentkorrektursteuerung übertragen,um die zum Zeitpunkt der Verschiebung der automatischen Übertragung,der Rückkehrvon einer Brennstoffreduktion und der Beschleunigung verursachtenDrehmomentänderungenzu verhindern. Die Anwendung der vorliegenden Erfindung ist jedochnicht auf diese Steuerung beschränkt,denn die Erfindung kann auch auf eine Drehmomentkorrektursteuerung übertragenwerden, welche die bei einem Antiblockier-Steuersystem oder beieiner Traktionskontrolle verursachten Drehmomentänderungen verhindert.
[0161] Die dritte Ausführungsform weist den gleichenAufbau wie die erste Ausführungsformauf (1 bis 7). Die ECU 30 führt diein den 14 und 15 dargestellten Programmedurch und wirkt als Einheit zum Steuern spezifischer Steuerparameter. BeimUmschalten der Verbrennungsart schaltet die ECU 30 denZielwert des Ventiltaktes und jenen der Abgasumwälzmenge (beides spezifischeSteuerparameter) um.
[0162] Beim Umschalten der Verbrennungsartwählt dieECU 30 die entsprechenden Zielwerte zur Stabilisierungder gleichmäßigen Verbrennungbzw. der Schichtenverbrennung aus. Der Zielwert zur Verbrennungsstabilisierungist ein Wert, welcher den Verbrennungsvorgang beim Umschalten vonder gleichmäßigen Verbrennungauf die Schichtenverbrennung und umgekehrt stabilisiert (der Zielwertist z.B. in der Lage, den instabilen Verbrennungsbereich zwischender Schichtenverbrennung und der gleichmäßigen Verbrennung einzuengenoder zu eliminieren).
[0163] Beim Umschalten der Verbrennungsartwird auf die Zielwerte des Ventiltaktes und der Abgasumwälzmengeals die Zielwerte füreine stabile Verbrennung umgeschaltet. Das heißt, das Umschalten der Verbrennungsarterfolgt in einem Zustand, in welchem der Ventiltakt und die Abgasumwälzmengedie Zielwerte der umzuschaltenden Verbrennungsart erreicht haben(Zielwerte zur Verbrennungsstabilisierung).
[0164] Wenn aber vor dem Umschalten deraktuellen Verbrennungsart die Zielwerte des Ventiltaktes und derAbgasumwälzmengedie Zielwerte zur Stabilisierung der Verbrennung sind, werden beimUmschalten der aktuellen Verbrennungsart die Zielwerte des Ventiltaktesund der Abgasumwälzmengeauf die Zielwerte bei der umzuschaltenden Verbrennungsart geschaltet.Dadurch wird die Steuerung zum Umschalten der Verbrennungsart ineinem Zustand durchgeführt,in welchem der Ventiltakt und die Abgasumwälzmenge auf den Zielwertender Verbrennungsart vor dem Umschalten gehalten werden, und wenndiese Steuerung abgeschlossen und die aktuelle Verbrennungsart umgeschaltetist, werden der Ventiltakt und die Abgasumwälzmenge auf die Zielwerte derumzuschaltenden Verbrennungsart geschaltet.
[0165] Nachfolgend werden in Verbindungmit den 7, 14 und 15 die Programme beschrieben, welchedie ECU 30 zusätzlichzu den in den 2 bis 7 dargestellten Programmendurchführt.
[0166] Das in 14 dargestellte Ventiltakt-Steuerprogrammwird nach Betätigungdes Zündschalters (nichtdargestellt) in bestimmten Intervallen durchgeführt. Dieses Programm beginntmit Schritt 3701, in welchem in Abhängigkeit vom momentanen Maschinenbetriebszustandunter Verwendung einer Tabelle oder eines ähnlichen Hilfsmittels der VentiltaktzielwertTVTHm fürdie gleichmäßige Verbrennungberechnet wird. Gleichzeitig erfolgt auf der Grundlage des momentanenMaschinenbetriebszustandes unter Verwendung einer Tabelle oder eines ähnlichen Hilfsmittelsdie Berechnung des Ventiltaktzielwertes TVTSt für die Schichtenverbrennung.
[0167] Der Ansaugventiltakt wird in Bezugauf eine Standardlage (zum Beispiel maximale Verzögerung) durcheine Vorverlegungsgröße und derAuslaßventiltaktin Bezug auf eine Standardlage (zum Beispiel maximale Vorverlegung)durch eine Verzögerungsgröße repräsentiert.Wie 16(b) zeigt, wirdbei kleiner werdendem Ansaugventiltakt (Vorverlegungsgröße) oderkleiner werdendem Auslaßventiltakt (Verzögerungsgröße) dieAbgasumwälzmengegeringer, um zum Zeitpunkt des Umstellens der Verbrennungsart denzwischen dem Bereich der Schichtenverbrennung und dem Bereich dergleichmäßigen Verbrennungliegenden Bereich instabiler Verbrennung einzu engen oder zu eliminieren.Aus diesem Grund wird beim Ansaugventiltakt (Vorverlegungsgröße) undauch beim Auslaßventiltakt(Verzögerungsgröße) derkleinere der beiden Zieltaktwerte TVTHm und TVTSt für die gleichmäßige Verbrennungbzw. die Schichtenverbrennung zum Zielwert für die Verbrennungsstabilisierung.
[0168] Danach geht der Ablauf zu Schritt3702 über, inwelchem bestimmt wird, ob das Verbrennungsartumstellflag gesetztist und somit die Verbrennungsart gerade umgestellt wird. Wenn dasnicht der Fall ist, geht der Ablauf zu Schritt 3703 über, inwelchem bestimmt wird, ob die momentane Verbrennungsart die gleichmäßige Verbrennungist. Wenn das der Fall ist, geht der Ablauf zu Schritt 3704 über, umden Ventiltaktzielwert VTVHm fürdie gleichmäßige Verbrennungvorzugeben und danach das Programm zu beenden. Wenn aber bestimmtwird, daß diemomentane Verbrennungsart nicht die gleichmäßige Verbrennung (sondern dieSchichtenverbrennung) ist, geht der Ablauf zu Schritt 3705 über, umden Ventiltaktzielwert VTVSt fürdie Schichtenverbrennung vorzugeben und danach das Programm zu beenden.
[0169] Wenn in Schritt 3702 bestimmt wird,daß das Umstellender Verbrennungsart gerade erfolgt, geht der Ablauf zu Schritt 3706 über, inwelchem bestimmt wird, ob die erforderliche Verbrennungsart diegleichmäßige Verbrennungist. Wenn das der Fall ist, d.h., wenn von der Schichtenverbrennungauf die gleichmäßige Verbrennungumgestellt wird, geht der Ablauf zu Schritt 3707 über, inwelchem bestimmt wird, ob der Ventiltaktzielwert VTVHm für die gleichmäßige Verbrennungkleiner ist als der Ventiltaktzielwert TVTSt für die Schichtenverbrennung.
[0170] Wenn das der Fall ist, d.h., wennder Ventiltaktzielwert TVTHm fürdie umzustellende gleichmäßige Verbrennungzum Zielwert füreine stabile Verbrennung wird, geht der Ablauf zu Schritt 3708 über. Indiesem Schritt wird der Ventilzieltakt auf den VentiltaktzielwertVTVHm (Verbrennungsstabilisierwert) für die umzustellende gleichmäßige Verbrennung umgeschaltet.Damit ist das Programm beendet.
[0171] Wenn in Schritt 3707 aber bestimmtwird, daß derVentiltaktzielwert VTVHm fürdie gleichmäßige Verbrennungnicht kleiner ist als der Ventiltaktzielwert VTVSt für die Schichtenverbrennung,d.h., wenn der Ventiltaktzielwert VTVSt für die vor dem Umstellen durchgeführte Schichtenverbrennungzum Zielwert füreine stabile Verbrennung wird, wird Schritt 3708 übersprungen.Das Programm ist beendet, wenn der Ventiltaktzielwert TVTSt (Zielwertfür stabileVerbrennung) fürdie vor dem Umstellen durchgeführteSchichtenverbrennung beibehalten wird. Wenn die Steuerung zum Umstellender Verbrennungsart beendet und die momentane Verbrennung auf diegleichmäßige Verbrennungumgestellt ist, wird auf den Ventiltaktzielwert TVTHm für die umzustellendegleichmäßige Verbrennungumgeschaltet (Schritte 3703, 3704).
[0172] Wenn in Schritt 3706 aber bestimmtwird, daß dieerforderliche Verbrennungsart nicht die gleichmäßige Verbrennung (sondern dieSchichtenverbrennung) ist, d.h. wenn von der gleichmäßigen Verbrennungauf die Schichtenverbrennung umgestellt werden muß, gehtder Ablauf zu Schritt 3709 über.In Schritt 3709 wird bestimmt, ob der Ventiltaktzielwert TVTHm für die gleichmäßige Verbrennung kleinerist als der Ventiltaktzielwert VTVSt für die Schichtenverbrennung,d.h. wenn der Ventiltaktzielwert VTVSt für die umzustellende Schichtenverbrennungzum Zielwert füreine stabile Verbrennung wird, geht der Ablauf zu Schritt 3710 über. InSchritt 3710 wird auf den Ventiltaktzielwert TVTSt (Zielwert für stabileVerbrennung) fürdie umzustellende Schichtenverbrennung umgeschaltet, womit da Programm beendetist.
[0173] Wenn in Schritt 3709 bestimmt wird,daß der VentiltaktzielwertVTVHm fürdie gleichmäßige Verbrennungkleiner ist als der Ventiltaktzielwert VTVSt für die Schichtenverbrennung,d.h., wenn der Ventiltaktzielwert VTVHm für die gleichmäßige Verbrennungals die vor dem Umstellen durchgeführte Verbrennung zum Zielwertfür einestabile Verbrennung wird, wird Schritt 3710 übersprungen. Das Programm istbeendet, wenn der Ventiltaktzielwert TVTHm (Zielwert für stabileVerbrennung) fürdie vor dem Umstellen durchgeführtegleichmäßige Verbrennungbeibehalten wird. Wenn die Steuerung zum Umstellen der Verbrennungsartbeendet und die momentane Verbrennung auf die Schichtenverbrennungumgestellt ist, wird auf den Ventiltaktzielwert TVTSt für die umzustellendeSchichtenverbrennung umgeschaltet (Schritte 3703, 3705).
[0174] Das in 15 dargestellte Abgasmenge-Steuerprogrammwird nach betätigendes Zündschalters(nicht dargestellt) in bestimmten Intervallen durchgeführt. DiesesProgramm beginnt mit Schritt 3801, in welchem in Abhängigkeitvom momentanen Maschinenbetriebszustand unter Verwendung einer Tabelleoder eines ähnlichenHilfsmittels der AbgasumwälzmengenzielwertTEGRHm fürdie gleichmäßige Verbrennungberechnet. Gleichzeitig erfolgt in Abhängigkeit vom momentanen Maschinenbetriebszustandunter Verwendung einer Tabelle oder eines ähnlichen Hilfsmittels der AbgasumwälzmengenzielwertTEGRSt fürdie gleichmäßige Verbrennungberechnet.
[0175] Wie 16(b) zeigt,wird beim Umstellen der Verbrennungsart mit kleiner werdender Abgasumwälzmengeder Bereich in stabiler Verbrennung zwischen dem Bereich der Schichtenverbrennungund dem bereich der gleichmäßigen Verbrennungeingeengt oder eliminiert und dadurch eine stabile Verbrennung erreicht.Aus diesem Grund wird der kleinere der beiden AbgasumwälzmengenzielwerteTEGRHm fürdie gleichmäßige Verbrennungbzw. TEGRSt fürdie Schichtenverbrennung zum Zielwert für eine stabile Verbrennung.
[0176] Danach geht der Ablauf zu Schritt3802 über, inwelchem bestimmt wird, ob die Verbrennungsart gerade umgestelltwird, und wenn das nicht der Fall ist, geht der Ablauf zu Schritt3803 über.Wenn die momentane Verbrennungsart die gleichmäßige Verbrennung ist, wirdder Abgasumwälzmengenzielwert TEGRHmfür diegleichmäßige Verbrennungvorgegeben. Wenn die momentane Verbrennungsart die Schichtenverbtrennungist, wird der AbgasumwälzmengenzielwertTEGRSt fürdie Schichtenverbrennung vorgegeben und danach das Programm beendet(Schritte 3803, 3805).
[0177] Wenn in Schritt 3802 bestimmt wird,daß das Umstellender Verbrennungsart gerade erfolgt, geht der Ablauf zu Schritt 3806 über. Wennvon der Schichtenverbrennung auf die gleichmäßige Verbrennung umgestelltund der AbgasumwälzmengenzielwertTEGRHm fürdie umzustellende gleichmäßige Verbrennungzum Zielwert füreine gleichmäßige Verbrennungwird, erfolgt das Umschalten auf diesen Zielwert, worauf das Programmbeendet wird (Schritte 3806, 3808).
[0178] Wenn der Abgasumwälzmengenzielwert TEGRSt für die Schichtenverbrennungals Verbrennungsart vor dem Umstellen zum Zielwert für eine stabileVerbrennung wird, wird Schritt 3808 übersprungen. Das Programm wirdbeendet, wenn der AbgasumwälzmengenzielwertTEGRSt (Wert fürstabile Verbrennung) fürdie vor dem Umstellen durchgeführteSchichtenverbrennung beibehalten wird (Schritte 3806, 3807). Wenndie Steuerung zum Umstellen der Verbrennungsart beendet und diemomentane Verbrennung auf die gleichmäßige Verbrennung umgestelltist, wird auf den AbgasumwälzmengenzielwertTEGRHm fürdie umzustellende gleichmäßige Verbrennungumgeschaltet (Schritte 3803, 3804).
[0179] Wenn aber von der gleichmäßigen Verbrennungauf die Schichtenverbrennung umgestellt und der AbgasumwälzmengenzielwertTEGRSt fürdie umzustellende Schichtenverbrennung zum Zielwert für eine stabileVerbrennung wird, erfolgt die Umstellung auf diesen (Schritte 3806,3809 und 3810).
[0180] Wenn aber der AbgasumwälzmengenzielwertTEGRHm fürdie vor dem Umstellen durchgeführtegleichmäßige Verbrennungzum Zielwert für einestabile Verbrennung wird, wird Schritt 3810 übersprungen. Danach wird beiBeibehaltung des AbgasumwälzmengenzielwertesTEGRHm (Zielwert fürstabile Verbrennung) fürdie vor dem Umstellen durchgeführtegleichmäßige Verbrennungdas Programm beendet. Wenn die Steuerung zum Umstellen der Verbrennungsartbeendet und die momentane Verbrennung auf die Schichtenverbrennungumgestellt wird, erfolgt die Umschaltung auf den AbgasumwälzmengenzielwertTEGRSt fürdie umzustellende Schichtenverbrennung (Schritte 3803, 3805).
[0181] Nachfolgend wird in Verbindung mitden in den 17 bis 20 dargestellten Zeittafelnder Unterschied zwischen der Verbrennungsartumstellsteuerung gemäß der vorliegendenErfindung und der Verbrennungsartumstellsteuerung gemäß dem Stand derTechnik beschrieben. Die 17 und 18 zeigen praktische Beispieleder Verbrennungsartumstellsteuerung gemäß dem Stand der Technik. Beidem in 17 dargestelltenpraktischen Beispiel sind die Zielwerte der Abgasumwälzmenge undder Ventiltakt fürdie gleichmäßige Verbrennunggrößer alsjene für dieSchichtenverbrennung. Bei dem in 18 dargestelltenpraktischen Beispiel ist der Zielwert der Abgasumwälzmengefür dieSchichtenverbrennung größer alsjener fürdie gleichmäßige Verbrennungund der Ventiltaktzielwert fürdie gleichmäßige Verbrennunggrößer alsjener fürdie Schichtenverbrennung. Dagegen zeigen die 19 und 20 praktischeBeispiele der Verbrennungsartumstellsteuerung gemäß der vorliegendenErfindung. Bei dem in 19 dargestelltenpraktischen Beispiel sind die Zielwerte der Abgasumwälzmengeund des Ventiltaktes fürdie gleichmäßige Verbrennunggrößer alsjene fürdie Schichtenverbrennung. Bei dem in 20 dargestelltenpraktischen Beispiel ist der Zielwert der Abgasumwälzmengefür dieSchichtenverbrennung größer alsjener fürdie gleichmäßige Verbrennungund der Zielwert des Ventiltaktes für die gleichmäßige Verbrennunggrößer alsjener fürdie Schichtenverbrennung.
[0182] Wie bereits beschrieben, wird beigroßerAbgasumwälzmenge,bei großemAnsaugventiltakt (Vorverlegungsgröße) und bei großem Auslaßventiltakt(Verzögerungsgröße) derBereich instabiler Verbrennung zwischen dem Bereich der gleichmäßigen Verbrennungund dem Bereich der Schichtenverbrennung breiter. Wenn bei den inden 17 und 18 dargestellten praktischenBeispielen der Verbrennungsartumstellsteuerung gemäß dem Standder Technik das Umstellen der Verbrennungsart erfolgt, werden dieZielwerte der Abgasumwälzmengeund des Ventiltaktes sofort auf jene für die umzustellende Verbrennungsartgeschaltet. Wenn diese Zielwert für die umzustellende Verbrennungsartgrößer sindals jene fürdie vor der Umstellung durchgeführteVerbrennungsart, wird der beim Umstellen zu durchlaufende Bereichinstabiler Verbrennung breiter. Deshalb besteht in diesem Fall beider Umstellung der Verbrennungsart die Gefahr einer Verschlechterung der Verbrennungsstabilität und dieMöglichkeit,daß Drehmomentänderungenund Fehlzündungenauftreten.
[0183] Wenn dagegen bei den in 19 und 20 dargestellten praktischen Beispielender Verbrennungsartumstellsteuerung gemäß dieser Ausführungsformdie Zielwerte der Abgasumwälzmenge unddes Ventiltaktes fürdie umzustellende Verbrennungsart kleiner sind als jene für die Verbrennungsart vorder Umstellung, d.h., wenn diese Zielwerte zu Zielwerten für eine stabileVerbrennung werden, erfolgt unmittelbar nach der Umstellung aufdie erforderliche Verbrennungsart das Umstellen der Zielwerte desVentiltaktes und der Abgasumwälzmengeauf jene fürdie umstellende Verbrennungsart. Demzufolge wird die Verbrennungsartumstellsteuerungin dem Zustand durchgeführt,wenn der Ventiltakt und die Abgasumwälzmenge auf die Zielwerte (Zielwertefür stabileVerbrennung) fürdie umzustellende Verbrennungsart umgeschaltet werden, um eine hoheVerbrennungsstabilitätzu gewährleisten.
[0184] Wenn aber beim Umstellen der momentanen Verbrennungsartdie Zielwerte des Ventiltaktes und der Abgasumwälzmenge für die Verbrennungsart vor demUmstellen kleiner sind als jene für die umzustellende Verbrennungsart,d.h., wenn diese zu Zielwerten füreine stabile Verbrennung werden, erfolgt das Umschalten der Zielwertefür denVentiltakt und die Abgasumwälzmengeauf jene fürdie umzustellende Verbrennungsart. Demzufolge wird die Verbrennungsartumstellsteuerungin dem Zustand durchgeführt,wenn der Ventiltakt und die Abgasumwälzmenge auf den Zielwertenvor dem Umstellen (d.h. den Zielwerten für stabile Verbrennung) gehaltenwerden, um eine hohe Verbrennungsstabilität zu gewährleisten. Wenn die Verbrennungsartumstellsteuerungbeendet und die aktuelle Verbrennungsart umgestellt wird, werdender Ventiltakt und die Abgasumwälzmengeauf die Zielwerte fürdie umzustellende Verbrennungsart umgeschaltet.
[0185] Beim Umstellen der Verbrennungsartkann die Verbrennungsartumstellsteuerung dann durchgeführt werden,wenn das Umschalten des Ventiltaktes und der Abgasumwälzmengeauf die Zielwerte für einestabile Verbrennung erfolgt, um während des Umstellens eine stabileVerbrennung zu gewährleisten(zum Beispiel dann, wenn der Bereich instabiler Verbrennung zwischendem Bereich der Schichtenverbrennung und dem Bereich der gleichmäßigen Verbrennungeingeengt oder eliminiert wird. Dadurch besteht die Möglichkeit,zum Zeitpunkt des Umstellens der Verbrennungsart eine hohe Verbrennungsstabilität zu gewährleistenund Drehmomentänderungensowie Fehlzündungenzu verhindern.
[0186] Wenn bei dieser Ausführungsformdie erforderliche Verbrennungsart umgestellt wird, erfolgt das Umschaltendes Luft/ Brennstoff-Verhältnissesals Steuerparameter des Luftsystems (z.B. Drosselventilöffnungsgrad)auf den Zielwert fürdie umzustellende Verbrennungsart, und wenn dann das tatsächliche Luft/Brennstoff-Verhältnis geeignetist, bei der umzustellenden Verbrennungsart Brennstoff zu verbrennen,werden die Steuerparameter (z.B. Einspritztakt, Zündtakt usw.)des Brennstoffsystems und des Zündsystemsauf die Zielwerte fürdie umzustellende Verbrennungsart zu schalten, um die aktuelle Verbrennungsartumzustellen.
[0187] Wenn zum Zeitpunkt des Umstellensder Verbrennungsart das tatsächlicheLuft/Brennstoff-Verhältnisin bezug auf den Zeitpunkt des Umstellens dieses Luftsystemsteuerparametersverzögertreagiert, besteht aber die Möglichkeit,so lange zu warten, bis dieses den Wert erreicht, welcher das Verbrennenvon Brennstoff bei der umzustellenden Verbren nungsart gewährleistet,und danach die Steuerparameter des Brennstoffsystems und des Luftsystemsumzuschalten. Auf diese Weise kann die aktuelle Verbrennungsartumgestellt und beim Umstellen eine stabile Verbrennung gewährleistetwerden.
[0188] Unter diesem Aspekt werden bei dervorliegenden Ausführungsformzum Zeitpunkt des Umstellens der Verbrennungsart die Abgasumwälzmenge, derEinlaßventiltaktund auch der Auslaßventiltakt umgestellt.Die vorliegende Erfindung kann aber auch auf ein System übertragenwerden, bei welchem entweder nur die Abgasumwälzmenge, der Einlaßventiltaktoder der Auslaßventiltaktumgestellt wird oder zwei von diesen umgestellt werden.
[0189] Die vierte Ausführungsform weist den gleichenAufbau wie die in 1 dargestellteerste Ausführungsformauf. Bei dieser Ausführungsformführt dieECU 30 das in 26 dargestellteVerbrennungsart-Bestimmungsprogramm durch, um in Abhängigkeitvom Maschinenbetriebszustand (erforderliches Drehmoment, Maschinendrehzahlusw.) von der Schichtenverbrennung auf die gleichmäßige Verbrennungund umgekehrt zu schalten. Bei der Schichtenverbrennung wird während desKompressionshubs nur eine geringe Brennstoffmenge direkt in denZylinder gespritzt, um im Bereich der Zündkerze 22 ein geschichtetesLuft/Brennstoff-Verhältniszu erhalten, dieses in Schichten zu verbrennen (magere Verbrennung)und den Brennstoffverbrauch zu senken. Bei der gleichmäßigen Verbrennungwird währenddes Ansauhubs eine größere Brennstoffmenge direktin den Zylinder gespritzt, um ein gleichmäßiges Luft/Brennstoff-Verhältnis zuerhalten und dieses gleichmäßig zu verbrennen(fette Verbrennung), um die Maschinenleistung zu erhöhen.
[0190] Die ECU 30 führt auchdie in den 27 bis 30 dargestellten Steuerprogrammezur Katalysatorregenerierung durch. Wie aus der in 31 dargestellten Zeittafel hervor geht,wird der Befehl zur Durchführungdieser Regenerierung gegeben, wenn der NO_x-Katalysator 27 dieim Abgas enthaltene Schwefelkomponente aufgenommen hat und die sogenannte „Schwefelvergiftung" zeigt und dadurch nichtmehr genügendAdsorptionskapazitäthat, und diese Regenerierung erfolgt auf die Weise, daß das Luft/Brennstoff-Verhältnis abwechselndfett oder mager eingestellt wird, um die Katalysatortemperatur zu erhöhen, dadurchdie „Schwefelvergiftung" des NO_x-Katalysators 27 zubeseitigen und dessen Adsorptionskapazität wieder zu erhöhen. Vonder ECU 30, in 22 alsVorrichtung 4000 zur Unterdrückungvon Drehmomentänderungenangedeutet, wird zum Zeitpunkt der Durchführung der Katalysatorregeneriersteuerungauf der Grundlage des Luft/Brennstoff-Zielverhältnisses und verschiedener Korrekturgrößen (z.B.Korrekturgrößen beimWarmfahren der Maschine und bei hoher Maschinenbelastung) das entgültige Luft/Brennstoff-Verhältnis berechnet.Auf der Grundlage des Luft/Brennstoff-Zielverhältnisses berechnet die ECU 30 unterNutzung der Effizienz des Luft/Brennstoff-Verhältnisses und der Effizienzdes Zündtaktesdie Korrekturgröße für den Zündtakt undkorrigiert den Zündtaktals Reaktion auf eine Veränderungdes Luft/Brennstoff-Verhältnisses,um Drehmomentänderungenzu verhindern.
[0191] Die Luft/Brennstoff-Effizienz istein dimensionsloser Parameter zur Bewertung des Einflusses des Luft/Brennstoff-Verhältnissesauf das Drehmoment und auf der Ordinate des in 23 dargestellten Diagramms aufgetragen.Die Luft/ Brennstoff-Effizienz drückt die Größe des Drehmoments aus, bezogenauf die Basis 1 bei stöchiometrischem Luft/Brennstoff-Verhältnis.
[0192] Die Zündtakteffizienz ist ein dimensionsloser Parameterzur Bewertung des Einflusses des Zündtaktes auf das Drehmomentund auf der Ordinate des in 24 dargestelltenDiagramms aufgetragen. Die Zündtakteffizienzdrücktdie Größe des Drehmomentsaus, bezogen auf die Basis 1 bei einem Zündtakt MTB(größtes Drehmoment).Diese beiden Diagramme werden experimentell oder durch Simulationenerstellt und in Tabellenform im ROM der ECU 30 gespeichert.
[0193] Wenn zum Beispiel das Luft/Brennstoff-Zielverhältnis vomstöchiometrischenWert auf fett eingestellt wird, ergibt die Korrekturgröße für den Zündtakt sichdaraus, daß zudiesem Zeitpunkt ein Inkrement ΔAder Luft/Brennstoff-Effizienz (23)durch ein Inkrement –ΔA der Zündtakteffizienz(24) aufgehoben wird,um Drehmomentänderungenzu unterdrücken.Wenn aber das Luft/Brennstoff-Zielverhältnis vom stöchiometrischenWert auf mager eingestellt wird, ergibt die Korrekturgröße für den Zündtakt sichdaraus, daß einInkrement –ΔB der Luft/Brennstoff-Effizienz(23) durch ein Inkrement ΔB des Zündtaktes(24) aufgehoben wird,um Drehmomentänderungenzu unterdrücken.
[0194] Wie 22 zeigt,berechnet die ECU 30 dann auf der Grundlage der Korrekturgröße des Zündtaktes,ermittelt aus dem Luft/Brennstoff-Zielverhältnis, dem Basiszündtakt undverschiedenen Korrekturgrößen (zumBeispiel Verzögerungskorrekturgröße zum Zeitpunktder erforderlichen Drehmomentverringerung) den entgültigen Zündtakt.Außerdemberechnet die ECU 30 auf der Grundlage des Luft/Brennstoff-Zielverhältnisses,der Luftansaugmenge und verschiedener Korrekturgrößen (zum BeispielKorrekturgrößen beimWarmfahren der Maschine und hoher Maschinenbelastung) die Brennstoffeinspritzmenge.
[0195] Wie 25 zeigt,berechnet die ECU 30 auf der Grundlage der Beschleunigungspedalstellung, derMaschinendrehzahl Ne, der Fahrzeuggeschwindigkeit usw. das erforderlicheWellendrehmoment und ergänztdieses um den inneren Drehmomentverlust, den äußeren Drehmomentverlust unddas durch die Leerlaufgeschwindigkeitssteuerung (LDS) berechneteKorrekturdrehmoment und bestimmt dadurch das erforderliche angezeigteDrehmoment.
[0196] Der dem erforderlichen Wellendrehmoment zuaddierteinnere Drehmomentverlust setzt sich aus dem mechanischen Reibungsverlustund dem Pumpverlust zusammen. Der mechanische Reibungsverlust wirdauf der Grundlage der Maschinendrehzahl Ne und der Kühlwassertemperaturunter Verwendung einer Tabelle oder eines anderen Hilfsmittels berechnet.Der Pumpverlust wird auf der Grundlage der Maschinendrehzahl Neund des Ansaugrohrdrucks unter Verwendung einer Tabelle oder eines anderenHilfsmittels berechnet. Der dem erforderlichen Wellendrehmomentzuaddierte äußere Drehmomentverlustist das Lastdrehmoment der von der Maschine 11 angetriebenenHilfseinheiten (Kompressor der Klimaanlage, die Wechselstrommaschineund die Pumpe fürdie Servolenkung) und wird gemäß einemvon der Klimaanlage gesendeten Signal, dem Laststrom der Wechselstrommaschineusw. vorgegeben. Das durch die LDS berechnete und dem erforderlichenWellendrehmoment zuaddierte Korrekturdrehmoment wird auf der Grundlageder Leerlaufzieldrehzahl und der Maschinendrehzahl Ne unter Verwendungeiner Tabelle oder eines anderen Hilfsmittels berechnet.
[0197] Wenn die Betriebsbedingung sich einstellt, beiwelcher ein Drehmomentstoß entsteht,zum Beispiel zum Zeitpunkt des Umschaltens auf Automatikbetrieb,bei Rückkehrvon einem Brennstoffeinschnitt und beim Beschleunigen, und die Forderungnach einer Drehmomentverringerung besteht, berechnet die ECU 30 diezur Unterdrückungeines Drehmomentstoßeserforderliche Größe und subtrahiertdiese vom angezeigten erforderlichen Drehmoment, um dieses vorübergehendzu korrigieren. Danach dividiert die ECU 30 das erforderlicheangezeigte Drehmoment nach der Korrektur durch das erforderliche angezeigteDrehmoment vor der Korrektur, um das Drehmomentverringerungsverhältnis zubestimmen, und berechnet unter Verwendung einer Zündtakteffizienztabelledie Verzögerungdes Zündtaktes,um dieses Drehmomentverringerungsverhältnis zu realisieren. Schließlich wirdals Reaktion auf die Forderung nach einer Drehmomentverringerungvon der Einheit 4001 der ECU 30 die Verzögerungskorrektur desZündtaktesdurchgeführt.
[0198] Wie aus der in 31 dargestellten und für die vierteAusführungsformgeltenden Zeittafel hervor geht, wird bei Verringerung der NO_x-Adsorptionskapazität des NO_x-Katalysators 27 bisauf eine bestimmte Größe eineKatalysatorregenerierung in der Form durchgeführt, daß das Luft/Brennstoff-Verhältnis abwechselndfett und mager eingestellt wird. Zu diesem Zeitpunkt wird in Abhängigkeitvom Luft/Brennstoff-Verhältnis derZündtaktentweder vorverlegt oder verzögert,um Drehmomentänderungen zuverhindern.
[0199] Wenn während der Durchführung derKatalysatorregenerierung das Luft/Brennstoff-Verhältnis fetteingestellt, d.h. der Zündtaktverzögertwird, entsteht ein Betriebszustand, welcher einen Drehmomentstoß verursachtund eine Drehmomentverringerung erforderlich macht, doch wenn durchEinstellen eines fetten Luft/Brennstoff-Verhältnisses der Zündtakt bereitsbis fast auf den Grenzwert verzögertwurde, ist hinsichtlich Gewährleistungeiner Verzögerung desZündtakteszur erforderlichen Drehmomentverringerung kein ausreichender Spielraumvorhanden.
[0200] Deshalb wird von der ECU 30 dasin den 29 und 30 dargestellte Katalysatorregenerierprogrammdurchgeführt.Wenn währendder Katalysatorregenerierung bei Einstellung eines fetten Luft/Brennstoff-Verhältnissesdie Forderung nach einer Drehmomentverringerung besteht, wird dasLuft/ Brennstoff-Verhältnisvorübergehendauf den stöchiometrischenWert eingestellt und die durch Einstellen eines fetten oder einesmageren Luft/Brennstoff-VerhältnissesdurchgeführteKatalysatorregenerierung unterbrochen. Dabei erfolgt die Drehmomentverringerungin einem Zustand, in welchem der Zündtakt nicht durch Einstelleneines fetten Luft/Brennstoff-Verhältnisses verzögert wird,(d.h, in einem Zustand, in welchem als Reaktion auf eine Forderung nacheiner Drehmomentverringerung ausreichend Spielraum hinsichtlichGewährleistungeiner Verzögerungdes Zündtaktesverfügbarist), um die der Drehmomentverringerung genügende Verzögerung des Zündtakteszu gewährleistenund den Zündtakt trotzdemin einem geeigneten Bereich zu halten.
[0201] Nachfolgend werden die in den 26 bis 30 dargestellten und von der ECU 30 durchgeführten Programmedetailliert beschrieben.
[0202] Das in 26 dargestellte Verbrennungsartbestimmungsprogrammwird zum Beispiel nach Betätigendes Zündschalters(nicht dargestellt) in bestimmten Intervallen durchgeführt. DiesesProgramm beginnt mit Schritt 4101, in welchem nach der entsprechendenTabelle gesucht wird, nach welcher in Abhängigkeit vom Maschinenbetriebszustand(z.B. Maschinendrehzahl Ne und angezeigtes erforderliches Drehmoment)die Auswahl entweder die Schichtenverbrennung oder der gleichmäßigen Verbrennungerfolgt. Diese Tabelle zur Bestimmung der erforderlichen Verbrennungsartist so aufgebaut, daß inei nem Bereich geringer Drehzahlen und kleiner Drehmomente der Verringerungdes Brennstoffverbrauchs größere Priorität gegebenund demzufolge die Schichtenverbrennung ausgewählt wird, während in einem Bereich hoherDrehzahlen und großerDrehmomente der Maschinenleistung größere Priorität gegebenund demzufolge die gleichmäßige Verbrennungausgewähltwird.
[0203] Danach geht der Ablauf zu Schritt4102 über, inwelchem bestimmt wird, ob die gemäß dem MaschinenbetriebszustandausgewählteVerbrennungsart die gleichmäßige Verbrennungist. Wenn das der all ist, geht der Ablauf zu Schritt 4103 über, inwelchem auf die gleichmäßige Verbrennungumgestellt (oder diese beibehalten) wird.
[0204] Wenn aber in Schritt 4102 bestimmtwird, daß dieerforderliche Verbrennungsart nicht die gleichmäßige Verbrennung ist, gehtder Ablauf zu Schritt 4104 über,in welchem auf die Schichtenverbrennung umgestellt (oder diese beibehalten)wird.
[0205] Das in 27 dargestellte Programm zur Berechnungdes Luft/Brennstoff-Zielverhältnisses wirdzum Beispiel nach Betätigendes Zündschalters (nichtdargestellt) in bestimmten Intervallen durchgeführt. Dieses Programm beginntmit Schritt 4201, in welchem nach der Tabelle für das Luft/ Brennstoff-Basiszielverhältnis AFbasegesucht wird, um in Abhängigkeitvom momentanen Maschinenbetriebszustand (zum Beispiel MaschinendrehzahlNe und angezeigtes erforderliches Drehmoment) das Luft/Brennstoff-Basiszielverhältnis AFbasezu berechnen.
[0206] Danach geht der Ablauf zu Schritt4202 über, inwelchem bestimmt wird, ob das Flag für das stöchiometrische Verhältnis Xstöch gesetztwurde (Xstöch =AN). Wenn das der Fall ist, geht der Ablauf zu Schritt 4207 über, inwelchem gemäß dem momentanenMaschinenbetriebszustand das Luft/Brennstoff-Basiszielverhältnis AFbasewie es ist als entgültigesLuft/ Basis-ZielverhältnisAF vorgegeben wird, d.h. AF = AFbase.
[0207] Wenn aber in Schritt 4202 bestimmtwird, daß dasstöchiometrischeVerhältnisnicht erforderlich ist, geht der Ablauf zu Schritt 4203 über, inwelchem bestimmt wird, ob das Flag Xfett für ein fettes Verhältnis gesetztist und ein fettes Verhältniseingestellt werden muß.Wenn das der Fall ist (Xfett = AN), geht der Ablauf zu Schritt 4205 über, inwelchem das um einen vorbestimmten Wert α in Richtung fettes Verhältnis korrigierte,aus dem momentanen Maschinenbetriebszustand berechneten Luft/Brennstoff-BasiszielverhältnissesAFbase als entgültiges Luft/Brennstoff-Zielverhältnis AF,d.h. AF = AFbase – αvorgegeben wird.
[0208] Wenn in Schritt 4203 bestimmt wird,daß keineForderung nach einem fetten Verhältnisbesteht (Xfett = AUS), geht der Ablauf zu Schritt 4204 über, in welchembestimmt wird, ob das Flag Xmager für ein mageres Verhältnis gesetztwurde. Wenn das der Fall ist (Xmager = AN), geht der Ablauf zu Schritt4206 über,in welchem das um einen vorbestimmten Wert ß in Richtung mageres Verhältnis korrigierte,aus dem momentanen Maschinenbetriebszustand berechnete Luft/Brennstoff-Basis zielverhältnis AFbase alsentgültigesLuft/Brennstoff-ZielverhältnisAF, d.h. AF = AFbase – βvorgegeben wird.
[0209] Das in 28 dargestellte Katalysatorregenerier-Nachfrageprogrammwird zum Beispiel nach Betätigendes Zündschalters(nicht dargestellt) in bestimmten Intervallen durchgeführt. DiesesProgramm beginnt mit Schritt 4301, um zu bestimmen, ob die Katalysatorregenerierungdurchgeführtwird. Wenn das nicht der Fall ist, geht der Ablauf zu Schritt 4302 über, inwelchem die vom NO_x-Katalysator 27 adsorbierbareNO_x-Menge berechnet wird. Diese Berechnungkann auf der Grundlage eines vom NO_x-Sensor erzeugtenAusgangssignals (NO_x-Konzentration in demdurch den Katalysator strömendenpassierenden Abgas)erfolgen. Es wird aber auch empfohlen, die vom NO_x-Katalysator 27 adsorbierbareNO_x-Menge auf der Grundlage der Menge derfetten Komponente und der NO_x-Menge, welchedem NO_x-Katalysator 27 während desBetreibens bei einem fetten Luft/Brennstoff-Verhältnis zum Reduzieren und Reinigendes von diesem NO_x zugeführt werden, zu schätzen.
[0210] Nach Berechnung der vom NO_x-Katalysator 27 adsorbierbarenNO_x-Menge geht der Ablauf zu Schritt 4303 über, inwelchem bestimmt wird, ob die vom NO_x-Katalysator 27 adsorbierbareNO_x-Menge kleiner ist als ein KriteriumswertK1. Wenn das Fall ist, d.h. der NO_x-Katalysator 27 verringertesNO_x-Adsorptionsvermögen zeigt, geht der Ablaufzu Schritt 4304 über,in welchem die Forderung nach Durchführung der Katalysatorregenerierunggestellt wird.
[0211] Wenn aber in Schritt 4303 bestimmtwird, daß dievom NO_x-Katalysator 27 adsorbierbare NO_x-Menge nicht kleiner ist als der Kriteriumswert K1,d.h. der NO_x-Katalysator 27 nochgenügend NO_x-Adsorptionsvermögen zeigt, geht der Ablaufzu Schritt 4306 über,in welchem die Forderung nach Durchführung der Katalysatorregenerierungnicht erhoben wird.
[0212] Wenn in Schritt 4301 die Durchführung der Katalysatorregenerierungbestimmt wird, geht der Ablauf zu Schritt 4305 über, um zu ermitteln, ob die Regenerierungbeendet ist, und wenn das der Fall ist, geht der Ablauf zu Schritt4306 über,in welchem die Forderung nach Durchführung der Katalysatorregenerierungnicht erhoben wird.
[0213] Das in den 29 und 30 dargestellteKatalysatorregenerier-Steuerprogramm wird zum Beispiel nach Betätigen desZündschalters(nicht dargestellt) in bestimmten Intervallen durchgeführt undist ein Mittel zur Steuerung der Katalysatorregenerierung. DiesesProgramm beginnt mit Schritt 4401, in welchem bestimmt wird, obdie Forderung nach einer Katalysatorregenerierung besteht. Wenndas der Fall ist, geht der Ablauf zu Schritt 4402 über, umzu bestimmen, ob die Bedingungen zur Durchführung der Katalysatorregenereierunggegeben sind, d.h., ob die Maschine in einem Bereich mittlerer oderhoher Belastung betrieben wird und die Maschinendrehzahl und dasDrehmoment im Normalbereich liegen. Im Niedriglastbereich, in welchemkeine allzu hohe Abgastemperatur vermutet wird, und in einem Übergangsbereich,in welchem eine stabile Steuerung des Luft/Brennstoff-Verhältnissesin Richtung fett oder mager nicht möglich ist, sind die Voraussetzungenzur Durchführungeiner Katalysatorregenerierung nicht gegeben.
[0214] Wenn in Schritt 4401 keine Forderungnach einer Katalysatorregenerierung erhoben wird oder wenn in Schritt4402 festgestellt wird, daß dieVoraussetzungen füreine Katalysatorregenerierung nicht gegeben sind, geht der Ablaufnicht zu dem die Steuerung der Katalysatorregenerierung beinhaltendenSchritt 4403 überund das Programm beendet.
[0215] Wenn aber in Schritt 4401 die Forderung nachDurchführungeiner Katalysatorregenereierung erhoben wird und im anschließenden Schritt4402 festgestellt wird, daß dieVoraussetzungen füreine Katalysatorregenerierung gegeben sind, geht der Ablauf zunächst zuSchritt 4403 über,in welchem bestimmt wird, ob die momentan durchgeführte Verbrennungdie gleichmäßige Verbrennungist. Wenn das nicht der Fall ist (sondern die Schichtenverbrennungdurchgeführtwird), geht der Ablauf zu Schritt 4404 über, in welchem auf die gleichmäßige Verbrennungumgestellt wird.
[0216] Wenn in Schritt 4403 als momentaneVerbrennungsart die gleichmäßige Verbrennungermittelt wird, geht der Ablauf zu Schritt 4405 über, um zu ermitteln, ob dieForderung nach einer Drehmomentverringerung besteht. Wenn dieseForderung nicht besteht, geht der Ablauf zu Schritt 4408 über, inwelchem keine Forderung nach dem stöchiometrischen Verhältnis erhobenund das Flag fürdas stöchiometrischeVerhältnisauf AUS gestellt wird.
[0217] Danach geht der Ablauf zu Schritt4409 gemäß 30 über, in welchem bestimmt wird,ob die auf dem Regenerierungszeitzähler angezeigte Regenerierungszeiteinen kritischen Wert K2 überschreitet.Wenn das nicht der Fall ist, geht der Ablauf zu Schritt 4411 über, umdie Regenerierungszeit vorwärtszu zählen.
[0218] Danach geht der Ablauf zu Schritt4412 über, inwelchem bestimmt wird, ob das Flag für ein fettes Verhältnis XfettAN ist. Wenn das nicht der Fall ist (Xfett = AUS), geht der Ablaufzu Schritt 4416 über,in welchem bestimmt wird, ob das Flag für ein mageres Verhältnis XmagerAN ist und somit die Forderung nach einem mageren Verhältnis besteht.Wenn in einer ersten Verarbeitung der Regenerierungssteuerung ermitteltwird, daß dieForderung weder nach einem fetten Verhältnis noch nach einem magerenVerhältnisbesteht, geht der Ablauf zu Schritt 4419 über, in welchem das Flag Xfettfür einfettes Verhältnisauf AN und das Flag Xmager fürein mageres Verhältnis aufAUS gestellt, ein ZählerZfett fürein fettes Verhältnis(Rückwärtszähler) zumZählender erforderlichen Zeit fürdas Einstellen eines fetten Verhältnisses aufeinen vorbestimmten Wert KR und ein Zähler Zmager für ein mageresVerhältnis(Rückwärtszähler) zumZählender erforderlichen Zeit fürdas Einstellen eines mageren Verhältnisses auf Null eingestelltwird.
[0219] In dem Zeitraum, in welchem das FlagXfett fürein fettes VerhältnisAN ist, wird nach dem in 27 dargestelltenProgramm das Luft/Brennstoff-Zielverhältnis AF in bezug auf das Luft/Brennstoff-Basiszielverhältnis AFbaseauf einen fetten Wert eingestellt (AF = AFbase – α). Wenn in Schritt 4412 ermitteltwird, daß dieForderung nach einem fetten Verhältnisbesteht, geht der Ablauf zu Schritt 4413 über, in welchem bestimmt wird,ob die vom ZählerZfett angezeigte Zahl größer alsNull ist. Wenn das der Fall ist, geht der Ablauf zu Schritt 4414 über, inwelchem der ZählerZfett rückwärts zählt.
[0220] Wenn in Schritt 4413 bestimmt wird,daß die vomZählerZfett angezeigte Zahl nicht größer als Nullist, geht der Ablauf zu Schritt 4415 über, um das Flag Xfett aufAUS, das Flag Xmager auf AN, den Zähler Zfett auf Null und denZählerZmager auf den vorbestimmten Wert KL zu setzen (mit KL = KR).
[0221] In dem Zeitraum, in welchem das FlagXmager fürein mageres VerhältnisAN ist, wird nach dem in 27 dargestelltenProgramm das Luft/Brennstoff-Zielverhältnis AF in bezug auf das Luft/Brennstoff-Basiszielverhältnis AFbasezur mageren Seite hin eingestellt (AF = AFbase + β verschoben.Danach wird in den Schritten 4412 und 4616 bestimmt, daß keineForderung hinsichtlich eines fetten Verhältnisses bzw. eine Forderunghinsichtlich eines mageren Verhältnissesbesteht, worauf der Ablauf zu Schritt 4417 übergeht, in welchem bestimmtwird, ob der auf dem ZählerZmager angezeigte Wert größer alsNull ist. Wenn das der Fall ist, geht der Ablauf zu Schritt 4418 über, inwelchem der ZählerZmager rückwärts zählt.
[0222] Wenn in Schritt 4417 bestimmt wird,daß der aufdem ZählerZmager angezeigte Wert nicht größer alsNull ist, geht der Ablauf zu Schritt 4419 über, um das Flag Xfett aufAN, den ZählerZfett auf den vorbestimmten Wert KR und den Zähler Zmager auf Null zu setzen.
[0223] In den Schritten 4412 bis 4419 wirddas Luft/Brennstoff-Verhältnis abwechselndfett oder mager eingestellt, um ein fettes Abgas mit einer hohen Konzentrationan CO und HC und ein mageres Abgas mit einer hohen CO₂-Konzentrationausgeglichen ins Abgasrohr 25 auszustoßen. Dabei werden das fetteAbgas und das magere Abgas im Abgasrohr 25 und im NO_x-Katalysator 27 gemischt,um eine Oxidationsreaktion auszulösen. Durch die bei der Oxidationsreaktionerzeugte Wärmewird die Katalysatortemperatur erhöht und der NO_x-Katalysator 27 regeneriert.
[0224] Wenn in Schritt 4409 bestimmt wird,daß der vomRegenerierzeitzählerangezeigte Wert den Kriteriumswert K2 überschreitet, geht der Ablaufzu Schritt 4410 über,in welchem das Flag zum Beendigen des Steuerprogramms auf AN undder Regenerierzeitzählerauf Null gesetzt und danach das Programm beendet wird.
[0225] Wenn aber während der Katalysatorregenerierungein Zustand eintritt, welcher einen Drehmomentstoß verursacht,wie zum Beispiel beim Schalten auf Automatikbetrieb, bei Rückkehr voneinem Brennstoffeinschnitt und bei Beschleunigen, und dadurch indem in 29 angedeutetenSchritt 4405 die Forderung nach einer Drehmomentverringerung erhobenwird, geht der Ablauf zu Schritt 4406 über, um zu bestimmen, ob dieForderung nach einem fetten Verhältnisbesteht (Xfett = AN).
[0226] Wenn das der Fall ist, d.h., wennwährend derKatalysatorregenerierung die Forderung nach einer Drehmomentverringerungerhoben wird und das Luft/Brennstoff-Verhältnis fett eingestellt werdenmuß (d.h.der Zündzeitpunktverzögertwird), geht der Ablauf zu Schritt 4407 über, in welchem die Forderung nachdem stöchiometrischenVerhältniserhoben und das Flag XStöchauf AN gesetzt und danach das Programm beendet wird.
[0227] In dem Zeitraum, in welchem das FlagXStöchAN ist, wird nach dem in 27 dargestellten Programmdas Luft/Brennstoff-ZielverhältnisAF auf das Luft/Brennstoff-Basiszielverhältnis eingestellt (AF = AFbase).Dadurch wird währendder Katalysatorregenerierung das Luft/Brennstoff-Verhältnis auf denstöchiometrischenWert eingestellt und die Steuerung in Richtung fett oder mager vorübergehendunterbrochen. Somit wird die Drehmomentverringerung in einem Zustanddurch geführt,in welchem ein Verzögerndes Zündtaktesdurch Einstellen eines fetten Luft/Brennstoff-Verhältnissesnicht erfolgt (d.h. in einem Zustand, in welchem für eine Verzögerung des Zündtaktesals Reaktion auf die Forderung nach einer DrehmomentverringerunggenügendSpielraum vorhanden ist).
[0228] Wenn in Schritt 4405 bestimmt wird,daß eineForderung hinsichtlich einer Drehmomentverringerung nicht bestehtund die Steuerung der Drehmomentverringerung beendet ist, geht derAblauf zu Schritt 4408 über,um das Flag XStöchauf AUS zu setzen, die Steuerung auf das stöchiometrische Luft/Brennstoff-Verhältnis zubeenden und das Einstellen eines fetten oder mageren Luft/Brennstoff-Verhältnisseswieder aufzunehmen.
[0229] Wenn in dieser Hinsicht, in 4406 bestimmt wird, daß keine Forderung nach einemfetten Verhältnisbesteht (Xfett = AUS), d.h., wenn während der Katalysatorregenerierungein mageres Luft/Brennstoff-Verhältniserforderlich ist und die Forderung nach einer Drehmomentverringerungbesteht, kehrt der Ablauf zu Schritt 4408 zurück, in welchem bei AUS desFlags XStöchund beim Steuern auf ein mageres Luft/Brennstoff-Verhältnis dieDrehmomentverringerung durchgeführtwird. In diesem Fall erfolgt die Drehmomentverringerung durch Einstelleneines mageren Luft/Brennstoff-Verhältnisses, d.h. durch eine Korrekturdes Zündtaktsin Richtung Verzögerung.
[0230] Nachfolgend wird in Verbindung mitden in den 31 und 32 dargestellten Zeittafelnein Beispiel der Steuerung bei der vierten Ausführungsform beschrieben. Indem Zeitraum, in welchem der NO_x-Katalysator 27 eineverringertes NO_x-Adsorptionsvermögen zeigtund somit die Forderung nach einer Kata lysatorregenerierung besteht,wird das Luft/Brennstoff-Verhältnisabwechselnd fett oder mager eingestellt und als Reaktion auf dieseEinstellungen den Zündtaktzu verzögernoder vorzuverlegen, um Drehmomentänderungen zu unterdrücken.
[0231] Wenn während der Katalysatorregenereierungein fettes Verhältniseingestellt (der Zündtakt verzögert) wird,kommt es zu einer Situation, welche einen Drehmomentstoß verursachtund eine Drehmomentverringerung erforderlich macht, so daß das Luft/Brennstoff-Verhältnis aufden stöchiometrischen Werteingestellt und die Steuerung in Richtung fettes oder mageres Verhältnis vorübergehendunterbrochen wird, wie 32 zeigt.Dadurch kann das Drehmoment verringert werden, ohne daß ein Verzögern desZündtaktesdurch Einstellen eines fetten Verhältnisses sich erforderlichmacht (da füreine Verzögerungdes Zündtaktesals Reaktion auf eine erforderliche Drehmomentverringerung genügend Spielraum vorhandenist). Selbst wenn währendeiner Katalysatorregenerierung eine Verringerung des Drehmomentsvorgenommen wird, besteht die Möglichkeit, dieVerzögerungdes Zündtaktes,welche der geforderten Drehmomentverringerung gerecht wird, innerhalbdes Grenzbereichs zu halten, so daß keine Verschlechterung derAbgasemission eintritt und die Maschine gut gesteuert werden kann(Verhinderung eines Drehmomentstoßes).
[0232] Beim Einstellen eines mageren Luft/Brennstoff-Verhältnisses(d.h. bei einer Korrektur des Zündtaktesin Richtung Vorverlegung) währendder Katalysatorregenerierung wird die Drehmomentverringerung beiBeibehaltung des mageren Luft/Brennstoff-Verhältnisses durch die Katalysatorregnereiersteuerungdurchgeführt.Beim Einstellen eines mageren Luft/Brennstoff-Verhältnisseswährendder Katalysatorregenereierung wird der Zündtakt vorverlegt. Selbst wennnicht beim stöchiometrischen Luft/Brennstoff-Verhältnis, sondernbei einem mageren Verhältnis(vorverlegter Zündtakt)eine Drehmomentverringerung vorgenommen und der Zündtakt verzögert wird,besteht keine Möglichkeitder Überschreitungder Verzögerungsgrenzedes Zündtaktes, jedochkann eine der erforderlichen Drehmomentverringerung entsprechendeVerzögerungdes Zündtaktesgewährleistetwerden, ohne den geeigneten Zündtaktbereichzu verlassen.
[0233] Selbst wenn in dem Zeitraum, in welchem während derKatalysatorregenerierung ein mageres Luft/Brennstoff-Verhältnis eingestelltwird, eine Drehmomentverringerung sich erforderlich macht, besteht dieMöglichkeit,ein mageres Luft/Brennstoff-Verhältnisbeizubehalten, um den Katalysator zu regenerieren, und trotzdemdie der erforderlichen Drehmomentverringerung entsprechende Verzögerung des Zündtakteszu gewährleisten.Das heißt,daß dieRegenerierung des NO_x-Katalysators 27 durchgeführt werdenkann, ohne daß einDrehmomentstoß entsteht.
[0234] Wenn bei der vierten Ausführungsformwährendder Katalysatorregenerierung bei stöchiometrischem Luft/Brennstoff-Verhältnis dieDurchführung derDrehmomentverringerung beendet wird, geht die Katalysatorregeneriersteuerungwieder zum Einstellen eines fetten oder eines mageren Luft/Brennstoff-Verhältnisses über. Unmittelbarnach Beendigung der Drehmomentverringerung kann die Katalysatorregenerierungssteuerungwieder aufgenommen und der NO_x-Katalysator 27 wiederregeneriert werden.
[0235] Wenn bei der vierten Ausführungsformwährendder Durchführungder Katalysatorregenersteuerung bei einem mageren Luft/Brennstoff-Verhältnis dieForderung nach einer Drehmomentverringerung besteht, wird dieseunter Beibehaltung des mageren Verhältnisses vorgenommen. Es wirdaber auch empfoh len, die erforderliche Drehmomentverringerung beistöchiometrischemLuft/Brennstoff-Verhältnisvorzunehmen. Dieses Verfahren ist besonders effektiv bei einer Maschine,bei welcher bei einem mageren Luft/Brennstoff-Verhältnis undeinem verzögertenZündtaktdie Verbrennung sich verschlechtert.
[0236] Nachfolgend wird in Verbindung mitden 33 und 34 eine modifizierte vierteAusführungsformbeschrieben.
[0237] Bei Durchführung der Katalysatorregeneriersteuerungwird das Luft/Brennstoff-Verhältnisabwechselnd fett oder mager eingestellt, wobei das fette Abgas miteiner hohen Konzentration an CO und HC und das magere Abgas miteiner hohen CO₂-Konzentration abwechselnd gut ausgeglichenins Abgasrohr 25 ausgestoßen und in diesem und im NO_x-Katalysator 27 gemischt werdenund eine Oxidationsreaktion stattfindet. Durch die bei dieser Oxidationsreaktionentstehende Wärmewird die Temperatur des NO_x-Katalysators 27 undsomit dieser regeneriert.
[0238] Wenn bei der Katalysatorregeneriersteuerungdas Luft/Brennstoff-Verhältnisfett (oder mager) eingestellt wird, kommt es beim Umstellen zurErzeugung des stöchiometrischenVerhältnisses,wodurch zwischen dem abwechselnd ins Abgasrohr 25 ausgestoßenem fettenAbgas und magerem Abgas ein Ungleichgewicht eintritt und somit diegewünschteRegenerierung des NO_x-Katalysators 27 nichterfolgt, so erhöhteAbgasemission zu verzeichnen ist.
[0239] Wenn während des Ablaufs des in den 33 und 34 ablaufenden Programms zur Steuerungder Katalysatorregenereierung die Forderung nach einer Drehmomentverringerungerhoben wird und die Gesamtzeit zum Einstellen eines fetten Luft/Brenn stoff-Verhältnissesder Gesamtzeit zum Einstellen eines mageren Luft/Brennstoff-Verhältnissesentspricht, kommt es zur Erzeugung des stöchiometrischen Verhältnisses,bei welchem die Drehmomentverringerung erfolgt.
[0240] [Programm zur Steuerung der Katalysatorregenerierung]Bei Beginn des in den 33 und 34 dargestellten Programmszur Steuerung der Katalysatorregenerierung wird in den Schritten4501 und 4502 ermittelt, ob die Forderung nach einer Katalysatorregenerierungbesteht bzw. die Voraussetzung für eineKatalysatorregenerierung gegeben ist. Wenn in Schritt 4501 keineForderung nach einer Katalysatorregenerierung gesellt wird oderin Schritt 4502 die Voraussetzung für eine Katalysatorregenerierung nichtgegeben ist, geht der Ablauf zu Schritt 4505 über, in welchem ein Zähler zumZählender Anzahl an Einstellungen eines fetten Verhältnisses und ein Zähler zumZählender Anzahl an Einstellungen eines mageren Verhältnisses auf Null zurückgestelltwerden, worauf dann das Programm beendet wird.
[0241] Wenn aber in Schritt 4501 die Forderung nachDurchführungder Katalysatorregenerierung erhoben wird und in Schritt 4502 dieVoraussetzung für dieKatalysatorregenerierung gegeben ist, geht der Ablauf zu Schritt4503 über,in welchem bestimmt wird, ob die momentane Verbrennungsart die gleichmäßige Verbrennungist. Wenn das nicht der Fall ist (Schichtenverbrennung findet statt),geht der Ablauf zu Schritt 4504 über,um auf die gleichmäßige Verbrennungumzustellen.
[0242] Wenn aber in Schritt 4503 bestimmtwird, daß diemomentane Verbrennungsart die gleichmäßige Verbrennung ist, gehtder Ablauf zu Schritt 4506 über,um zu bestimmen, ob die Forderung nach einer Drehmomentverringerungbesteht. Wenn das nicht der Fall ist, geht der Ablauf zu Schritt4511 über,in welchem bestimmt wird, daß keineForderung hinsichtlich Einstellens des stöchiometrischen Luft/Brennstoff-Verhältnissesbesteht und demzufolge das Flag XStöch auf AUS gesetzt wird.
[0243] Danach geht der Ablauf zu Schritt5412 gemäß 34 über und wenn in diesem bestimmtwird, daß dievom Regenerierzeitzählerangezeigte zeit den Kriteriumswert K2 nicht überschreitet, geht der Ablaufzu Schritte 4514, in welchem dieser Zähler vorwärts zählt.
[0244] In der ersten Phase der Katalysatorregenerierunggeht der Ablauf zu Schritt 4515 → Schritt4519 → Schritt4522 über,um den Zeitzählerfür fetteEinstellungen und den Zeitzählerfür magereEinstellungen auf Null zu setzen. Danach geht der Ablauf zu Schritt4524 über,in welchem das Flag Xfett fürfette Verhältnisauf AN und das Flag Xmager fürmagere Verhältnisseauf AUS gesetzt und der ZählerZfett für fetteVerhältnisse(Rückwärtszähler) aufden vorbestimmten Wert KR und der Zähler Zmager für magere Verhältnisse(Rückwärtszähler) auf0 eingestellt wird.
[0245] In dem Zeitraum, in welchem das FlagXfett AN ist, zähltder ZählerZfett so oft rückwärts, bisdie von diesem angezeigte Zahl nicht größer als 0 ist (Schritte 4516,4517). Wenn das dann der Fall ist, geht der Ablauf zu Schritt 4518 über, inwelchem das Flag Xfett auf AUS und das Flag Xmager auf AN gesetzt,der ZählerZfett auf 0 zurückgestelltund der ZählerZmager auf den vorbestimmten Wert KL (wobei KL = KR) eingestelltwird und der Zählerzum Zählender Anzahl an fetten Einstellungen aufwärts gezählt wird.
[0246] In dem Zeitraum, in welchem das FlagXmager AN ist, zähltder ZählerZmager AN wiederholt rückwärts, bisder angezeigte Wert nicht größer als0 ist (Schritte 4520, 4521), und wenn dann der von diesem Zähler angezeigteWert nicht größer als0 ist, geht der Ablauf zu Schritt 4523, in welchem der Zähler Zmagerrückwärts zählt, undanschließendzu Schritt 4524 über,in welchem das Flag Xfett auf AN und das Flag Xmager auf AUS gesetzt,der Zähler Zfettauf den vorbestimmten Wert KR eingestellt und der Zähler Zmagerauf 0 zurückgesetzt wird.
[0247] In diesen Schritten 45 bis 4524 wirddas Luft/Brennstoff-Verhältnis abwechselndfett oder mager eingestellt und die Anzahl der jeweiligen Einstellungengezählt,wobei das fette Abgas und das magere Abgas gut ausgeglichen abwechselndins Abgasrohr 25 ausgestoßen werden. Das fette und das magereAbgas werden im Abgasrohr 25 vermischt und durch die imNO_x-Katalysator 27 stattfindende Oxidationsreaktionwird Wärmeerzeugt, welche dessen Temperatur erhöht und die Regenerierung des Katalysatorsbewirkt.
[0248] Wenn danach in Schritt 4512 bestimmtwird, daß dievom Regenerierzeitzählerangezeigte Zahl den Kriteriumswert K2 überschreitet, geht der Ablauf zuSchritt 4513 über,in welchem das Regenerierungsbeendigungsflag auf AN gestellt, dieRegenereiersteuerung abgeschlossen und der Regenerierzeitzähler auf0 zurückgesetzt wird und der Zähler zumZählender Anzahl an fetten Einstellungen sowie der Zähler zum Zählen der Anzahl an magerenEinstellungen auf 0 zurückgesetzt werden. Damit ist das Programm beendet.
[0249] Wenn aber in Schritt 4506 gemäß 33 bestimmt wird, daß während derKatalysatorregenerierung die Forderung nach einer Drehmomentverringerungbesteht, wird ermittelt, ob die bei der Katalysatorregenerierungaufgewendete Gesamtzeit fürdas Steuern auf ein fettes Luft/Brennstoff-Verhältnis gleich ist der Gesamtzeitfür dasSteuern auf ein mageres Luft/ Brennstoff-Verhältnis und ob die Voraussetzungen(1) bis (3) erfülltsind. (1) Die Anzahl der Einstellungen aufein fettes Verhältnisentspricht der Anzahl der Einstellungen auf ein mageres Verhältnis (Schritt4507). (2) Der vom ZählerZfett angezeigte Wert ist KR, d.h. der Wert, bei welchem das Einstelleneines fetten Verhältnissesbegonnen wird (Schritt 4508). (3) Der vom ZählerZmager angezeigte Wert ist 0, d.h. der Wert, bei welchem das Einstelleneines mageren Verhältnissesbeendet ist (Schritt 4509).
[0250] Wenn alle diese Voraussetzungen erfüllt sind,wird bestimmt, daß diefür dasSteuern auf ein fettes Luft/Brennstoff-Verhältnis aufgewendete Gesamtzeitgleich ist der fürdas Steuern auf ein mageres Luft/Brennstoff-Verhältnis aufgewendeten Gesamtzeit.Wenn aber mindestens eine dieser Voraussetzungen (1) bis (3) nichterfülltist, wird bestimmt, daß diefür dasSteuern auf ein fettes Luft/Brennstoff-Verhältnis aufgewendete Gesamtzeitnicht gleich ist der fürdas Steuern auf ein mageres Luft/Brennstoff-Verhältnis aufgewendeten Gesamtzeit.
[0251] In diesem Fall geht der Ablauf zuSchritt 4511 über,in welchem das Flag XStöchauf AUS bleibt und von der Katalysatorregeneriersteuerung das Einstelleneines fetten oder eines mageren Verhältnisses fortgesetzt wird.
[0252] Wenn in den Schritten 4507 bis 4509bestimmt wird, daß diefür dasSteuern auf ein fettes Luft/Brennstoff-Verhältnis aufgewendete Gesamtzeit gleichist der fürdas Steuern auf ein mageres Luft/Brennstoff-Verhältnis aufgewendeten Gesamtzeit,geht der Ablauf zu Schritt 4510 über,in welchem das Flag XStöchauf AN gesetzt und anschließend dasProgramm be endet wird. Sobald die für das Steuern auf ein fettesLuft/ Brennstoff-Verhältnisaufgewendete Gesamtzeit der fürdas Steuern auf ein mageres Luft/Brennstoff-Verhältnis aufgewendeten Gesamtzeitangeglichen ist, wird das stöchiometrischeLuft/Brennstoff-Verhältniseingestellt und bei diesem die Drehmomentverringerung vorgenommen.
[0253] Wenn in Schritt 4506 bestimmt wird,daß die Forderungnach einer Drehmomentverringerung nicht besteht und die Drehmomentverringerungssteuerungabgeschlossen ist, geht der Ablauf zu Schritt 4511 über, inwelchem das Flag XStöchauf AUS gesetzt, die Steuerung auf das stöchiometrische Verhältnis beendetund von der Katalysatorregeneriersteuerung das Einstellen einesfetten oder eines mageren Verhältnisseserneut begonnen wird.
[0254] Wenn bei der beschriebenen modifizierten Ausführungsformwährendder Katalysatorregenerierung die Forderung nach einer Drehmomentverringerungerhoben wird und die fürdas Steuern auf ein fettes Luft/Brennstoff-Verhältnis aufgewendete Gesamtzeitgleich ist der fürdas Steuern auf ein mageres Luft/Brennstoff-Verhältnis aufgewendeten Gesamtzeit,wird das stöchiometrischeLuft/Brennstoff-Verhältniseingestellt und die Drehmomentverringerung durchgeführt. Selbstwenn in der Mitte des Zeitraum, in welchem ein fettes Verhältnis (oderein mageres Verhältnis)eingestellt ist, und zu dem Zeitpunkt, zu welchem die für das Steuernauf ein fettes Luft/Brennstoff-Verhältnis aufgewendete Gesamtzeit derfür dasSteuern auf ein mageres Luft/Brennstoff-Verhältnis aufgewendeten Gesamtzeitentspricht, die Forderung nach einer Drehmomentverringerung erhobenwird, besteht die Möglichkeit,das stöchiometrischeVerhältniseinzustellen und die Drehmomentverringerung durchzuführen. Dadurch istes möglich,auch ohne eine Zerstörungdes Gleichgewichts zwi schen der Menge an fettem Abgas und der Mengean magerem Abgas, welche abwechselnd ins Abgasrohr 25 ausgestoßen werden, dasstöchiometrischeVerhältniseinzustellen und die Drehmomentverringerung durchzuführen. Somit reichtdie von der Katalysatorregeneriersteuerung vorgegebene Regenerierzeitaus, die Regeneierung des Katalysators vorzunehmen, ohne daß während derdabei durchgeführtenDrehmomentverringerung die Abgasemission ansteigt.
[0255] Wenn bei dieser Modifikation wiebei der vierten Ausführungsformwährendder Katalysatorregenerierung die Forderung nach einer Drehmomentverringerungerhoben wird, kann diese auch bei einem mageren Luft/Brennstoff-Verhältnis durchgeführt werden.
[0256] Wie bereits erwähnt, kann eine während der Katalysatorregenerierunggeforderte Drehmomentverringerung bei stöchiometrischem Verhältnis durchgeführt werden,doch es besteht auch die Möglichkeit,diese bei einem in der Nähedes stöchiometrischenVerhältnissesliegenden Verhältnisses(leicht in Richtung fett oder mager) zu realisieren.
[0257] Die vorliegende Erfindung kann nichtnur auf eine Direkteinspritzmaschine, sondern auch auf eine Magerverbrennungsmaschine übertragenwerden, bei welcher das Einspritzen in den Ansaugkanal und die Katalysatorregenerierungdurch abwechselndes Einstellen eines fetten oder eines mageren Luft/Brennstoff-Verhältnisseserfolgt.
[0258] Die fünfte Ausführungsform hat den gleichen Aufbauwie die erste Ausführungsform.Die ECU 30, welche die in den 2 bis 4 dargestelltenProgramme durchführt,dient auch als Verbrennungsarteinstelleinheit, welche in Abhängigkeitvom Maschinenbetriebszustand (erforderliches Drehmoment, Maschinendrehzahlusw.) entweder auf die Schichtenverbrennung oder die gleichmäßige Verbrennung umstellt.Bei der Schichtenverbrennung wird während des Kompressionshubsnur eine geringe Brennstoffmenge direkt in den Zylinder gespritzt,um in der Näheder Zündkerze 22 eingeschichtetes Luft/Brennstoff-Gemisch zu erzeugen und dieses zu verbrennenund dadurch den Brennstoffverbrauch zu senken. Dagegen wird beider gleichmäßigen Verbrennungwährenddes Ansaughubs eine größere Brennstoffmengedirekt in den Zylinder gespritzt, um ein gleichmäßiges Luft/Brennstoff-Gemischzu erzeugen und dieses zu verbrennen und dadurch die Maschinenleistungzu steigern.
[0259] Diesmal führt die ECU 30 diein den 35 und 36 dargestellten Programmedurch und wirkt als Brennstoffeinspritzkorrektureinheit. Wenn einschwerer Brennstoff verwendet wird, erfolgt eine Korrektur des Einspritztaktesin Richtung Vorverlegung, d.h. währendder Schichtenverbrennung beim Kompressionshub und während dergleichmäßigen Verbrennungbeim Ansaughub. Das heißt,daß diezwischen dem Einspritzen von Brennstoff in den Zylinder und demZündendes Brennstoffs liegende Zeit länger wird,um ausreichendes Zerstäubendes Brennstoffs zu gewährleisten.
[0260] Hier führt die ECU 30 einProgramm zur Bestimmung der Brennstoffeigenschaft durch (nicht dargestellt)und bestimmt auf der Grundlage der Verbrennungsstabilität nach demStarten der Maschine (Drehzahländerungen),einer Abweichung im Luft/ Brennstoff-Verhältnis bei Übergangsbetrieb usw. die Eigenschaftendes zu verwendenden Brennstoffs. Alternativ dazu können dieEigenschaften des zu verwendenden Brennstoffs auch auf der Grundlagedes von einem Brennstoffeigenschafts sensor (Brennstoffzerstäubung) erzeugtenAusgangssignals bestimmt werden.
[0261] Das in 35 dargestellte und dem Schritt 500gemäß 2 entsprechende Programmzur Berechnung der Einspritztaktkorrektur beginnt mit Schritt 5401,in welchem bestimmt wird, ob der zu verwendende Brennstoff ein schwererBrennstoff ist. Wenn das der Fall ist, geht der Ablauf zu Schritt5402 über,in welchem bestimmt wird, ob die durchgeführte Verbrennungsart die Schichtenverbrennungist.
[0262] Wenn die Schichtenverbrennung abläuft, gehtder Ablauf zu Schritt 5403 über,in welchem nach der Tabelle fürdas Korrigieren des Einspritztaktes beim Kompressionshubeinspritzenwährendder Schichtenverbrennung gesucht wird, um in Abhängigkeit vom momentanen Maschinenbetriebszustand (z.B.Maschinendrehzahl Ne und erforderliches Drehmoment) die Korrekturgröße AC1 zuberechnen. Diese späterbeschriebene Größe AC1 istdie Größe, um welcheder Basiseinspritztakt AC0 beim Kompressionshubeinspritzen vorverlegtwird.
[0263] Wenn in Schritt 5402 aber bestimmtwird, daß nichtdie Schichtenverbrennung (sondern die gleichmäßige Verbrennung) abläuft, gehtder Ablauf zu Schritt 5404 über,um nach der Tabelle fürdas Korrigieren des Einspritztaktes beim Ansaughubeinspritzen während dergleichmäßigen Verbrennungzu suchen und in Abhängigkeitvom momentanen Maschinenbetriebszustand (z.B. MaschinendrehzahlNe und erforderliches Drehmoment) die Korrekturgröße AI1 zuberechnen. Diese späterbeschriebene Größe AI1 istdie Größe, um welcheder Basiseinspritztakt AI0 beim Ansaughubeinspritzen vorverlegtwird.
[0264] Wenn in Schritt 5401 bestimmt wird,daß der zuverwendende Brennstoff kein schwerer (sondern ein leichter) Brennstoffist, geht der Ablauf zu Schritt 5405 über, in welchem die Korrekturgröße AC1 für den Einspritztaktbeim Kompressionshubeinspritzen und die Korrekturgröße AI1 für den Einspritztaktbeim Ansaughubeinspritzen auf 0 gesetzt werden.
[0265] Das in 36 dargestellte und Schritt 500 gemäß 2 entsprechende Programmzur Berechnung des Brennstoffeinspritztaktes beginnt mit Schritt 5501,in welchem bestimmt wird, ob momentan die Schichtenverbrennung abläuft. Wenndas der Fall ist, geht der Ablauf zu Schritt 5502 über, inwelchem nach der Tabelle zur Berechnung des BasiseinspritztaktesAC0 beim Kompressionshubeinspritzen während der Schichtenverbrennunggesucht und in Abhängigkeitvom momentanen Maschinenbetriebszustand (z.B. MaschinendrehzahlNe und erforderliches Drehmoment) der Basiseinspritztakt AC0 berechnet wird.Diese Tabelle zur Berechnung des Basiseinspritztaktes AC0 für das Kompressionshubeinspritzenwährendder Schichtenverbrennung wurde unter Verwendung des für einenStandardbrennstoff geeigneten Wertes (Brennstoff mit Standardeigenschaften)erstellt.
[0266] Danach geht der Ablauf zu Schritt5503 über, inwelchem unter Verwendung der Korrekturgröße AC1 der BasiseinspritztaktAC0 beim Kompressionshubeinspritzen vorverlegt wird, um den entgültigen EinspritztaktAC beim Kompressionshubeinspritzen während der Schichtenverbrennung,d.h. AC = AC0 + AC1zu bestimmen.
[0267] Wenn in Schritt 5501 aber bestimmtwird, daß nichtdie Schichtenverbrennung (sondern die gleichmäßige Verbrennung) abläuft, gehtder Ablauf zu Schritt 5504 über,in welchem nach der Tabelle zur Berechnung des BasiseinspritztaktesAI0 beim Ansaughubeinspritzen währendder gleichmäßigen Verbrennunggesucht und in Abhängigkeitvom momentanen Maschinenbetriebszustand (z.B. MaschinendrehzahlNe und erforderliches Drehmoment) der Basiseinspritztakt AI0 berechnetwird. Diese Tabelle zur Berechnung des Basiseinspritztaktes AI0für dasAnsaughubeinspritzen währendder gleichmäßigen Verbrennungwurde unter Verwendung des füreinen Standardbrennstoff geeigneten Wertes (Brennstoff mit Standardeigenschaften)erstellt.
[0268] Danach geht der Ablauf zu Schritt5505 über, inwelchem unter Verwendung der Korrekturgröße AI1 der BasiseinspritztaktAI0 beim Ansaughubeinspritzen vorverlegt wird, um den entgültigen EinspritztaktAI beim Kompressionshubeinspritzen während der gleichmäßigen Verbrennung,d.h. AI = AI0 + AI1zu bestimmen.
[0269] Ein praktisches Beispiel der fünften Ausführungsformwird in Verbindung mit der in 37 dargestelltenZeittafel beschrieben. Beim Betreiben der Maschine unter der Schichtverbrennungwird zunächstder Basiseinspritztakt AC0 beim Kompressionshubeinspritzen in Abhängigkeitvom Maschinenbetriebszustand bei einem Standardbrennstoff berechnet.Wenn der zu verwendende Brennstoff ein schwerer Brennstoff ist,wird in Abhängigkeitvom Maschinenbetriebszustand der Basiseinspritztakt AC0 beim Kompressionshubeinspritzenum die Korrekturgröße AC1 vorverlegt,um den entgültigenEinspritztakt AC vorzugeben.
[0270] Beim Betreiben der Maschine unterder gleichmäßigen Verbrennungwird zunächstder Basiseinspritztakt AI0 beim Ansaughubeinspritzen in Abhängigkeitvom Maschinenbetriebszustand bei einem Standardbrennstoff berechnet.Wenn der zu verwendende Brennstoff ein schwerer Brennstoff ist,wird in Abhängigkeitvom Maschinenbetriebszustand der Basiseinspritztakt AI0 beim Ansaughubeinspritzen umdie Korrekturgröße AI1 vorverlegt,um den entgültigenEinspritztakt AI vorzugeben.
[0271] Wenn der zu verwendende Brennstoffein schwerer Brennstoff ist, besteht durch das Vorverlegen der Brennstoffeinspritztaktefür dasKompressionshubeinspritzen und das Ansaughubeinspritzen auf AC bzw.AI die Möglichkeit,die Zeit zwischen dem Einspritzen des Brennstoffs in den Zylinderund dem Zündendes eingespritzten Brennstoffs zu verlängern, um ausreichendes Brennstoffzerstäuben zu gewährleisten.Durch das Vorverlegen des Einspritztaktes beim Kompressionshubeinspritzenund des Einspritztaktes beim Ansaughubeinspritzen auf AC bzw. AIentsprechend der Verbrennungsart besteht die Möglichkeit, entweder ein Luft/Brennstoff-Schichtengemischoder ein gleichmäßige Luft/Brennstoff-Gemischzu erzeugen, ohne daß eineBeeinflussung durch den anderen Hub zu verzeichnen ist. Dadurchkann unabhängigvon der Brennstoffeigenschaft eine stabile Verbrennung gewährleistetwerden, so daß dasVerhalten der Maschine besser gesteuert und die Abgasemission verringertwird.
[0272] Nachfolgend wird in Verbindung mitden 38 und 39 die erste Modifikationder fünftenAusführungsformbeschrieben. Wie aus diesen beiden Figuren hervor geht, wird beimAnsaug hub während dergleichmäßigen Verbrennungin einigen Fällender Basiseinspritztakt AI0 bezüglicheines Standardbrennstoffs in die Nähe des oberen Totpunktes gelegt.Das heißt,daß derBrennstoff auf den Kolben gespritzt wird, welcher sich in diesemFall fast am oberen Totpunkt und somit noch nahe am Brennstoffeinspritzventil 21.Wenn nun bei Verwendung eines schweren Brennstoffs der BasiseinspritztaktAI0 vorverlegt wird, befindet zum Einspritzzeitpunkt der Kolbensich noch näheram Brennstoffeinspritzventil 21 als vor der Korrektur,so daß mehrBrennstoff am Kolben haften bleiben (nasser Kolben). Dadurch wirdder Brennstoff schlechter zerstäubt.
[0273] Aus diesem Grund wird bei dieserModifikation bei Verwendung eines schweren Brennstoffs und im Falledes Betreibens der Maschine bei der gleichmäßigen Verbrennung der BasiseinspritztaktAI0 währenddes Ansaughubs um eine bestimmte Größe verzögert, d.h., das Brennstoffeinspritzenerfolgt erst dann, wenn der Kolben sich vom oberen Totpunkt ausum eine bestimmte Längenach unten bewegt hat und nicht mehr so nahe am Brennstoffeinspritzventil 21 liegt.
[0274] Das in 38 dargestellte Programm zur Berechnungder Korrekturgröße des Rnsaughubeinspritztakteswird in bestimmten Intervallen durchgeführt. Dieses Programm beginntmit Schritt 5601, in welchem bestimmt wird, ob der zu verwendende Brennstoffein schwerer Brennstoff ist. Wenn das der Fall ist, geht der Ablaufzu Schritt 5602 über,in welchem bestimmt wird, ob der momentane Basiseinspritztakt AI0beim Ansaughubeinspritzen während dergleichmäßigen Verbrennungnahe am oberen Totpunkt liegt (C1 < AI0 > C2). Wenn das derFall ist, muß derBasiseinspritztakt AI0 verzögertwerden, so daß derAblauf zu Schritt 5603 übergeht,in welchem nach der Korrekturtabelle für den Ansaughubeinspritztaktgesucht und in Abhängigkeitvom momentanen Maschinenbetriebszustand (z.B. MaschinendrehzahlNe und erforderliches Drehmoment) die Verzögerungsgröße AI1 berechnet wird. DieseKorrekturgröße AI1 zurVerzögerungdes Basiseinspritztaktes AI0 liegt innerhalb des Ansaughubbereichs.
[0275] Wenn aber bestimmt wird, daß der momentaneBasiseinspritztakt AI0 beim Ansaughub nicht in der Nähe des oberenTotpunktes liegt, muß derBasiseinspritztakt AI0 vorverlegt werden, so daß der Ablauf zu Schritt 5605 übergeht,in welchem nach der Korrekturtabelle für den Ansaughubeinspritztaktgesucht und in Abhängigkeitvom momentanen Maschinenbetriebszustand (Maschinendrehzahl Ne underforderliches Drehmoment) die Vorverlegungsgröße AI1 berechnet wird. DieseKorrekturgröße AI1 zur Vorverlegungdes Basiseinspritztaktes AI0 liegt innerhalb des Ansaughubbereichs.
[0276] Wenn in Schritt 5601 aberbestimmtwird, daß derzu verwendende Brennstoff kein schwerer (sondern leichter) Brennstoffist, geht der Ablauf zu Schritt zu Schritt 5605 über, um die Korrekturgröße AI1 auf 0zu setzen.
[0277] Wie die in 39 dargestellte Zeittafel für dieseModifikation zeigt, wird beim Betreiben der Maschine bei der gleichmäßigen Verbrennungin dem Fall, daß derzu verwendende Brennstoff ein schwerer Brennstoff ist, der für einenStandardbrennstoff geltende und in die Nähe des oberen Totpunktes gelegteBasiseinspritztakt AI0 um die Korrekturgröße AI1 verzögert, um den entgültigen BrennstoffeinspritztaktAI zu erhalten. Das heißt,daß dasBrennstoffeinspritzen erst dann erfolgt, wenn der Kolben sich vomoberen Totpunkt aus um eine bestimmte Länge nach unten bewegt hat undnicht mehr so nahe am Brennstoffeinspritzventil 21 liegt.Dadurch kann das Benetzen des Kolbens vermindert, der schwere Brennstoffbesser zerstäubtund somit stabiler verbrannt werden.
[0278] (Zweite Modifikation der fünften Ausführungsform)Bei der Schichtenverbrennung wird im allgemeinen während derAufwärtsbewegungdes Kolbens im Kompressionshub Brennstoff in den Zylinder gespritzt,damit die Oberseite des Kolbens den eingespritzten Brennstoff zurZündkerze 22 leitet,um dort ein geschichtetes Luft/Brennstoff-Gemisch zu erzeugen unddieses zu verbrennen. Dadurch ist aber der Bereich, in welchem derEinspritztakt korrigiert werden kann, eingeschränkt, so daß bei Vorverlegung des Einspritztaktesim Kompressionshub die Erzeugung eines geschichteten Luft/ Brennstoff-Gemischsnormalerweise nicht möglichist, die Verbrennung verschlechtert wird und Fehlzündungenentstehen.
[0279] Aus diesem Grund wird bei der zweitenModifikation der fünftenAusführungsformdas in 40 dargestellteund späterdetailliert beschriebene Programm zur Berechnung des Brennstoffeinspritztaktesdurchgeführt,nach welchem in dem Moment, in dem bei Verwendung eins schwerenBrennstoffs und bei Durchführungder Schichtenverbrennung die Korrekturgröße zur Vorverlegung des KompressionshubeinspritztaktesAC einen Bezugswert G1 überschreitet,das Umstellen auf die gleichmäßige Verbrennungerfolgt.
[0280] Dieses Programm unterscheidet sichvon dem in 36 dargestelltenund bei der fünftenAusführungsformverwendeten Programm nur darin, daß hinter dem Schritt 5503 dieSchritte 5606 und 5607 eingefügtwurden.
[0281] Wenn bei diesem Programm die Schichtenverbrennungabläuft,wird in Abhängigkeitvom Maschinenbetriebszustand zunächstder Basiseinspritztakt AC0 fürdas Kompressionshubeinsprit zen füreinen Standardbrennstoff berechnet und danach dieser BasiseinspritztaktAC0 um die Korrekturgröße AC1 vorverlegt,um den entgültigenEinspritztakt AC fürdie Schichtenverbrennung AC = AC0 + AC1zubestimmen (Schritte 5501 bis 5503).
[0282] Danach geht der Ablauf zu Schritt5506 über, inwelchem bestimmt wird, ob der vorverlegte Einspritztakt AC beimKompressionshubeinspritzen den Bezugswert G1 überschreitet. Wenn das derFall ist und keine weiteren Veränderungenvorgenommen werden, heißtdas, daß eingeschichtetes Luft/ Brennstoff-Gemisch nicht erzeugt werden kann,die Verbrennung verschlechtert wird und Fehlzündungen entstehen, worauf derAblauf zu Schritt 5507 übergeht,um von der Schichtenverbrennung auf die gleichmäßige Verbrennung umzustellen.Somit werden in einem vorbestimmten Takt die Luftsystemsteuerungund die Brennstoffsystemsteuerung (Zündsystemsteuerung) auf diegleichmäßige Verbrennung umgestellt,so daß dieUmstellung der momentanen Verbrennungsart auf die gleichmäßige Verbrennung erfolgt.
[0283] Wenn in Schritt 5506 bestimmt wird,daß der EinspritztaktAC fürdas Kompressionshubeinspritzen den Vorverlegungsbezugswert G1 nicht überschreitet,wird Schritt 5507 übersprungenund das Programm beendet. In diesem Fall wird in Schritt 5503 imvorverlegten Einspritztakt AC beim Kompressionshub Brennstoff eingespritzt.
[0284] Wenn bei der zweiten Modifikationder fünftenAusführungsformbei Verwendung eines schweren Brennstoffs während des Betreibens der Maschineunter der Schichtenverbrennung der vorverlegte Einspritztakt ACden Bezugswert G1 überschreitet, wirdvon der Schichtenverbrennung auf die gleichmäßige Verbrennung umgestellt.Wenn durch den vorverlegten Einspritztakt AC für das Kompressionshubeinspritzeneine ausreichende Zerstäubungeines schweren Brennstoffs nicht gewährleistet ist, besteht dieMöglichkeit,von der Schichtenverbrennung auf die gleichmäßige Verbrennung (Ansaughubeinspritzen)umzustellen, so daß genügend Zeitvorhanden ist, auch einen schweren Brennstoff ausreichend zu zerstäuben, damitdieser stabil verbrannt werden kann.
[0285] Es wird auch empfohlen, nicht dieVorverlegungsgröße G1, sonderneine andere Größe als Kriteriumswertfür dasUmstellen der Verbrennungsart vorzugeben, und wenn dann bei Verwendungeines schweren Brennstoffs und beim Betreiben der Maschine unterder Schichtenverbrennung der vorverlegte Einspritztakt AC für das Kompressionshubeinspritzenden Kriteriumswert überschreitet,wird von der Schichtenverbrennung auf die gleichmäßige Verbrennungumgestellt. Auch wenn währenddes Betreibens der Maschine unter der Schichtenverbrennung die Brennstoffeigenschaftals Hochleistungseigenschaft eingestuft wird, ist das Umstellenvon der Schichtenverbrennung auf die gleichmäßige Verbrennung immer zu empfehlen.
[0286] Nachfolgend wird in Verbindung mitden 41 und 42 eine dritte Modifikationder fünften Ausführungsformbeschrieben. Wie 42 zeigt, zählt zurDirekteinspritzmaschine 11 auch eine Maschine, bei welcherwährenddes Ansaughubs der Brennstoff in mehreren (separaten) Takten inden Zylinder gespritzt wird, um das Vermischen des Brennstoffs mitLuft zu verbessern oder die Zylindertemperatur herabzusetzen undsomit die Klopfgrenze zu erweitern und das Drehmoment zu vergrößern. Beider dritten Modifikation wird bei ermittel tem schweren Brennstoffund Durchführungdes Ansaughubeinspritzens nach dem in 41 dargestellten und später detailliertbeschriebenen Programm die Anzahl an Einspritzvorgängen während desAnsaughubs erhöht,um das Zerstäubendes eingespritzten schweren Brennstoffs zu verbessern. Das in 41 dargestellte Programmzur Berechnung der Anzahl an Einspritzvorgängen während des Ansaughubs wird nach Betätigen desZündschalters(nicht dargestellt) in vorbestimmten Intervallen durchgeführt. DiesesProgramm beginnt mit Schritt 5701, um zu bestimmen, ob die Forderungnach gesplittetem Einspritzen besteht. Diese Forderung wird erhoben,wenn beim Warmfahren der Maschine oder bei hoher Maschinenlast dieVoraussetzungen dafürgegeben sind.
[0287] Bei hoher Maschinenlast müssen zumBeispiel die nachfolgend aufgeführtenVoraussetzungen (1) bis (3) fürdie Durchführungdes gesplitteten Einspritzens gegeben sein. (1)Die Maschinendrehzahl ist geringer als ein vorbestimmter Wert CNE1. (2) Das erforderliche Drehmoment ist größer als ein vorbestimmter WertCTQ1. (3) Die Kühlwassertemperaturist höherals ein vorbestimmter Wert CW1.
[0288] Bei hoher Maschinenlast wird gesplittetes Einspritzennur unter diesen drei Voraussetzungen durchgeführt, aber nicht, wenn mindestenseine dieser drei Voraussetzungen nicht gegeben ist.
[0289] Beim Warmfahren der Maschine müssen zumBeispiel die nachfolgend aufgeführtenVoraussetzungen (4) bis (6) fürdie Durchführungdes gesplitteten Einspritzens gegeben sein. (4)Die Maschinendrehzahl ist geringer als ein vorbestimmter Wert CNE2. (5) Das erforderliche Drehmoment ist kleiner als ein vorbestimmterWert CTQ2. (6) Die Kühlwassertemperaturist niedriger als ein vorbestimmter Wert CW2.
[0290] Beim Warmfahren der Maschine wirdgesplittetes Einspritzen nur unter diesen drei Voraussetzungen durchgeführt, abernicht, wenn mindestens eine dieser drei Voraussetzungen nicht gegebenist.
[0291] Wenn entweder bei hoher Maschinenlast oderbeim Warmfahren der Maschine die entsprechenden Voraussetzungenfür gesplittetesEinspritzen gegeben sind und die Forderung nach Durchführung diesesEinspritzverfahrens erhoben wird, geht der Ablauf zu Schritt 5702 über, umzu bestimmen, ob der zu verwendende Brennstoff ein schwerer Brennstoff(Brennstoff mit Hochleistungseigenschaft) ist.
[0292] Wenn das der Fall ist, geht der Ablaufzu Schritt 5703 über,in welchem nach der Tabelle zur Ermittlung der Anzahl N an Einspritzvorgängen bei einemschweren Brennstoff gesucht und in Abhängigkeit vom momentanen Maschinenbetriebszustand (zumBeispiel Maschinendrehzahl Ne und erforderliches Drehmoment) dieerforderliche Anzahl N an Einspritzvorgängen berechnet wird. Bei gleichemMaschinenbetriebszustand ist die Anzahl N an Einspritzvorgängen für einenschweren Brennstoff größer als jenefür einenleichten Brennstoff.
[0293] Wenn in Schritt 5702 bestimmt wird,daß der zuverwendende Brennstoff kein schwerer (sondern ein leichter) Brennstoffist, geht der Ablauf zu Schritt 5704 über, in welchem nach der Tabellezur Anzahl N an Einspritzvorgängenbei einem leichten Brennstoff gesucht und in Abhängigkeit vom momentanen Maschinenbetriebszustand(zum Beispiel Maschinendrehzahl Ne und erforderliches Drehmoment)die erforderliche Anzahl N an Einspritzvorgängen für einen leichten Brennstoffberechnet wird.
[0294] Wenn in Schritt 5701 bestimmt wird,daß wederbei einer hohen Last noch beim Warmfahren der Maschine die entsprechendenVoraussetzungen für gesplittetesEinspritzen gegeben sind und die Forderung nach Durchführung desgesplitteten Einspritzens nicht besteht, geht der Ablauf zu Schritt5705 über,um gesplittetes Einspritzen zu negieren (Anzahl an Einspritzvorgängen = 1).
[0295] Wenn bei der dritten Modifikationder fünften Ausführungsformdie Maschine unter gesplittetem Einspritzen betrieben und ein leichterBrennstoff (Brennstoff mit Niedrigleistungseigenschaft) verwendetwird, werden weniger Einspritzvorgänge durchgeführt, wie 42(a) zeigt. Bei Verwendungeines schweren Brennstoffs (Brennstoff mit Hochleistungseigenschaft)werden mehr Einspritzvorgängedurchgeführt,wie 42(b) zeigt. Somitbesteht durch die größere AnzahlN an Einspritzvorgängenbei einem schweren Brennstoff die Möglichkeit, den Brennstoff besserzu zerstäubenund mit Luft zu vermischen und somit stabil zu verbrennen.
[0296] Wenn bei der vierten Modifikationder fünften Ausführungsformbestimmt wird, daß zumZeitpunkt des gesplitteten Einspritzens während des Ansaughubs der BrennstoffHochleistungseigenschaft hat, und das in 43 dargestellte und später detailliertbeschriebene Programm zur Berechnung der Brennstoffeinspritzmengeabläuft,wird fürden ersten der zahlreichen Einspritzvorgänge eine geringere Brennstoffmenge vorgegeben,um diesen schweren Brennstoff besser zu zerstäuben.
[0297] Das in 43 dargestellte Programm zur Berechnungder Brennstoffeinspritzmenge bei gesplittetem Einsspritzen während desAnsauhubs wird nach betätigendes Zündschalters(nicht dargestellt) in vorbestimmten Intervallen durchgeführt. Dieses Programmbeginnt mit Schritt 5801, um zu bestimmen, ob die Forderung nachDurchführungdes gesplitteten besteht. Wenn das der Fall ist, geht der Ablaufzu Schritt 5802 über,in welchem bestimmt wird, ob der zu verwendende Brennstoff ein schwerer Brennstoffist (Brennstoff mit Hochleistungseigenschaft).
[0298] Wenn das der Fall ist, geht der Ablaufzu Schritt 5803 über,in welcher nach der Tabelle fürdie Teilungsrate KSP bei schwerem Brennstoff gesucht und diese Ratein Abhängigkeitvom momentanen Maschinenbetriebszustand (zum Beispiel MaschinendrehzahlNe und erforderliches Drehmoment) berechnet wird. Die TeilungsrateKSP ist die erste Rate QI1 der gesamten BrennstoffeinspritzmengeQtotal (bei zwei Einspritzvorgängen= erste Brennstoffeinspritzmenge QI1 + zweite Brennstoffeinspritzmenge QI2).Bei gleichem Maschinenbetriebszustand ist die Teilungsrate KSP für schwerenBrennstoff kleiner als jene fürleichten Brennstoff und die erste Brennstoffeinspritzmenge QI1 wirdkleiner.
[0299] Wenn in Schritt 5802 bestimmt wird,daß der zuverwendende Brennstoff keine schwerer (sondern ein leichter) Brennstoffist, geht der Ablauf zu Schritt 5804 über, in welcher nach der Tabellezur Berechnung der Teilungsrate KSP bei leichtem Brennstoff gesuchtund diese Teilungsrate in Abhängigkeitvom momentanen Maschinenbetriebszustand (zum Beispiel Ma schinendrehzahlNe und erforderliches Drehmoment) berechnet wird.
[0300] Nach Berechnung der TeilungsrateKSP geht der Ablauf zu Schritt 5806 über, in welchem die gesamteBrennstoffeinspritzmenge Qtotal mit der Teilungsrate KSP multipliziertwird, um die erste Brennstoffeinspritzmenge für den Ansaughub zu bestimmen,diese von der gesamten Brennstoffeinspritzmenge Qtotal zu subtrahierenund damit die zweite Brennstoffeinspritzmenge QI2 für den Ansaughubzu bestimmen (bei zwei Einspritzvorgängen), d.h. QI1= Qtotal × KSPQI2 = Qtotal – QI1.
[0301] Wenn in Schritt 5801 bestimmt wird,daß keineForderung nach gesplittetem Einspritzen besteht, geht der Ablaufzu Schritt 5805 über,um gesplittetes Einspritzen zu negieren (Teilungsrate KSP = 100%).
[0302] Wenn bei der vierten Modifikationder fünften Ausführungsformdei Maschine unter gesplittetem Einspritzen während des Ansaughubs betriebenwird und der zu verwendende Brennstoff ein leichter Brennstoff ist(Brennstoff mit Niedrigleistungseigenschaft), wird die TeilungsrateKSP vergrößert, umdie erste Einspritzmenge QI1 fürden Ansaughub zu vergrößern, wie 42(a) zeigt. Wenn der zuverwendende Brennstoff ein schwerer Brennstoff ist (Brennstoff mitHochleistungseigenschaft), wird die Teilungsrate KSP verkleinert,um die erste Brennstoffeinspritzmenge QI1 für den Ansaughub zu verringern, wie 42(c) zeigt. Bei gesplittetemEinspritzen währenddes Ansaughubs wird der erste der zahlreichen Einspritzvorgänge zu demZeitpunkt durchgeführt,wenn der Kolben den geringsten Abstand zum Brennstoffeinspritz ventil 21 hat.Wenn bei einem schweren Brennstoff die erste BrennstoffeinspritzmengeQI1 verringert wird, besteht die Möglichkeit, die Benetzung desKolbens effektiv zu verringern, so daß der Brennstoff ausreichendzerstäubtwird und somit stabil verbrannt werden kann.
[0303] Die Anzahl an Einsprotzvorgängen istjedoch nicht auf zwei beschränkt,sondern kann auch drei oder mehr sein.
[0304] Bei der fünften Modifikation der fünften Ausführungsformwird das in 44 dargestellteund späterdetailliert beschriebene Programm zur Berechnung des Einspritzintervallsbeim gesplitteten Einspritzen durchgeführt, wobei im Falle der Verwendungeines schweren Brennstoffs, d.h. eines Brennstoffs mit Hochleistungseigenschaft,die Anzahl an Einspritzvorgängenwährenddes Ansaughubs vergrößert wird,um diesen schweren Brennstoff ausreichend zu zerstäuben.
[0305] Dieses Programm wird nach Betätigen des Zündschalters(nicht dargestellt) in vorbestimmten Intervallen durchgeführt. DiesesProgramm beginnt mit Schritt 5901, um zu bestimmen, ob die Forderung nachgesplittetem Einspritzen besteht. Wenn das der Fall ist, geht derAblauf zu Schritt 5902 über,in welchem bestimmt wird, ob der zu verwendende Brennstoff ein schwererBrennstoff (ein Brennstoff mit Hochleistungseigenschaft) ist.
[0306] Wenn das der Fall ist, geht der Ablaufzu Schritt 5903 über,in welchem nach der Tabelle für denEinspritzintervall ITV bei einem schweren Brennstoff gesucht unddieser Intervall in Abhängigkeitvom momentanen Maschinenbetriebszustand (zum Beispiel erforderlichesDrehmoment und Maschinendrehzahl Ne) berechnet wird. Unter dem gleichen Maschinenbetriebszustand istbei gesplittetem Einspritzen der Einspritzintervall bei einem schweren Brennstofflängerals einem leichten Brennstoff.
[0307] Wenn aber bestimmt wird, daß der zuverwendende Brennstoff ein leichter Brennstoff ist (Brennstoff mitNiedrigleistungseigenschaft), geht der Ablauf zu Schritt 5904 über, inwelchem nach der Tabelle fürden Einspritzintervall ITV bei einem leichten Brennstoff gesuchtund dieser in Abhängigkeit vommomentanen Maschinenbetriebszustand (zum Beispiel MaschinendrehzahlNe und erforderliches Drehmoment) berechnet wird.
[0308] Nach der Berechnung des Einspritzintervalls ITVgeht der Ablauf zu Schritt 5905 über,in welchem der erste Brennstoffeinspritztakt TI1 während desAnsaughubs um den Einspritzintervall ITV verzögert wird, um den zweiten Einspritztaktzu bestimmen (bei zwei Einspritzvorgängen), d.h. TI2= TI1 – ITV.
[0309] Wenn in Schritt 5901 aber bestimmtwird, daß keineForderung nach gesplittetem Einspritzen besteht, geht der Ablaufzu Schritt 5906 über,um gesplittetes Einspritzen zu negieren (Einspritzintervall = 0).
[0310] Wenn bei der fünften Modifikation die Maschineunter gesplittetem Einspritzen betrieben und ein leichter Brennstoffverwendet wird, erfolgt eine Verkürzung des EinspritzintervallsITV, wie 42(a) zeigt.Wenn aber ein schwerer Brennstoff verwendet wird, erfolgt eine VerlängerungEinspritzintervalls ITV. Wenn bei einem schweren Brennstoff derEinspritzintervall ITV verlängertwird, wird der zuletzt eingespritzte Brennstoff bis zu einem bestimmtenGrad zerstäubtund danach die nächsteBrennstoffmenge eingespritzt, so daß schwerer Brennstoff ausreichend zerstäubt undstabil verbrannt werden kann.
[0311] Die Anzahl an Einspritzvorgängen während desAnsaughubs ist nicht auf zwei beschränkt, sondern kann auch dreioder mehr sein. Es wird aber auch empfohlen, zwei oder drei dieserModifikationen zu kombinieren.
[0312] (Sechste Modifikation der fünften Ausführungsform)Nachfolgend wird in Verbindung mit den 45 und 46 diesechste Modifikation der fünften Ausführungsformbeschrieben. Zur Direkteinspritzmaschine 11 zählt aucheine Maschine, bei welcher sowohl während des Ansaughubs als auchwährend desKompressionshubs Brennstoff in den Zylinder gespritzt wird, wie 46 zeigt.
[0313] Wenn bei der sechsten Modifikationder fünftenAusführungsformdas in 45 dargestellteProgramm durchgeführtund bei Verwendung eines schweren Brennstoffs sowohl während desAnsaughubs als auch währenddes Kompressionshubs Brennstoff in den Zylinder gespritzt wird,ist die Brennstoffeinspritzmenge beim Ansaughub größer, umden schweren Brennstoff besser zu zerstäuben.
[0314] Das in 45 dargestellte Programm zur Berechnungder Brennstoffeinspritzmenge fürdas kombinierte Einspritzen währenddes Ansaug- und Kompressionshubs wird nach betätigen des Zündschalters (nicht dargestellt)in vorbestimmten Intervallen durchgeführt. Dieses Programm beginntmit Schritt 5001, in welchem bestimmt wird, ob die Forderung nachgesplittetem Einspritzen besteht. Wenn das der Fall ist, geht derAblauf zu Schritt 5002 über, inwelchem bestimmt wird, ob der zu verwendende Brennstoff ein schwererBrennstoff (Brennstoff mit Hochleistungseigenschaft) ist.
[0315] Wenn das wiederum der Fall ist, gehtder Ablauf zu Schritt 5003 über,in welchem nach der Tabelle fürdie Teilungsrate KSP bei schwerem Brennstoff gesucht und diese inAbhängigkeitvom momentanen Maschinenbetriebszustand (zum Beispiel MaschinendrehzahlNe und erforderliches Drehmoment) berechnet wird. Die TeilungsrateKSP ist das Verhältnis ausder Brennstoffeinspritzmenge QI1 für den Ansaughub und der gesamtenBrennstoffeinspritzmenge Qtotal (Brennstoffeinspritzmenge QI für den Ansaughub+ Brennstoffeinspritzmenge QC fürden Kompressionshub). Die Tabelle ist so aufgebaut, daß bei gleichemMaschinenbetriebszustand die Teilungsrate KSP für schweren Brennstoff größer istals jene fürleichten Brennstoff und die Brennstoffeinspritzmenge QI1 für den Ansaughubgrößer wird.
[0316] Wenn aber in Schritt 5002 bestimmtwird, daß derzu verwendende Brennstoff kein schwerer (sondern ein leichte) Brennstoffist, geht der Ablauf zu Schritt 5004 über, in welchem nach der Tabellefür dieTeilungsrater KSP bei leichtem Brennstoff gesucht und diese in Abhängigkeitvom momentanen Maschinenbetriebszustand (zum Beispiel MaschinendrehzahlNe und erforderliches Drehmoment) berechnet wird.
[0317] Nach Berechnung der TeilungsrateKSP geht der Ablauf zu Schritt 5008 über, in welchem die gesamteBrennstoffeinspritzmenge Qtotal mit der Teilungsrate multipliziertwird, um die Einspritzmenge QI fürden Ansaughub zu berechnen, diese von der gesamten BrennstoffeinspritzmengeQtotal zu subtrahieren und die Brennstoffeinspritzmenge QC für den Kompressionshubzu bestimmen, d.h. QI = Qtotal × KSPQC = Qtotal – QI.
[0318] Wenn aber in Schritt 5001 bestimmtwird, daß keineForderung nach gesplittetem Einspritzen besteht, geht der Ablaufzu Schritt 5005 über,in welchem bestimmt wird, ob der Brennstoffsystem-Steuermodus dieSchichtenverbrennung ist. Wenn das der Fall ist, geht der Ablaufzu Schritt 5006 über,um gesplittetes Einspritzen zu negieren (Teilungsrate KSP = 0 %)und nur währenddes Kompressionshubs Brennstoff einzuspritzen.
[0319] Wenn aber in Schritt 5005 bestimmtwird, daß derBrennstoffsystem-Steuermodus nicht die Schichtenverbrennung (sonderndie gleichmäßige Verbrennung) ist, geht der Ablauf zu Schritt 5007 über, um gesplittetes Einspritzenzu negieren (Teilungsrate KSP = 100 %) und nur während des Ansaughubs Brennstoffeinzuspritzen.
[0320] Wenn bei der sechsten Modifikationder fünftenAusführungsformdie Maschine im Ansaug-/Kompressionshub-Einspritzmodus betriebenwird und der zu verwendende Brennstoff ein leichter Brennstoff ist, wirddie Teilungsrate KSP verkleinert, um die BrennstoffeinspritzmengeQI fürden Ansaughub zu verringern, wie 46(a) zeigt.Wenn der zu verwendende Brennstoff ein schwerer Brennstoff ist,wird die Teilungsrate KSP vergrößert, umdie Brennstoffeinspritzmenge QI für den Ansaughub zu erhöhen, wie 46(b) zeigt. Bei Verwendungeines schweren Brennstoffs und Erhöhung der BrennstoffeinspritzmengeQI fürden Ansaughub wird die Zeit zwischen dem Einspritzen und dem Zünden desBennstoffs (erforderliche Zeit zum Zerstäuben des Brennstoffs) länger, während beiVerringerung der Brennstoffeinspritzmenge QC für den Kompressionshub dieseZeit kürzerwird. Dadurch kann schwerer Brennstoff ausreichend zerstäubt undstabil verbrannt werden.
[0321] Bei der fünften Ausführungsform und deren Modifikationenwird die Brennstoffeigenschaft in zwei Schritten (schwer und leicht)bestimmt und das Umstellen der Brennstoffeinspritzbedingungen inzwei Schritten vorgenommen. Es wird aber auch empfohlen, die Brennstoffeigenschaftin drei und mehr Schritten zu bestimmen und das Umstellen der Brennstoffeinspritzbedingungenin drei und mehr Schritten vorzunehmen.
[0322] Wenn der von der ECU 30 berechneteBasiseinspritzstarttakt in Bezug auf den Schließzeitpunkt des Auslaßventils(38) vorverlegt wird, berechnet die ECU 30 eineVerzögerunggemäß der Differenzzwischen dem Basiseinspritzstarttakt und dem Auslaßventil-Schließzeitpunkt.Die ECU (30) korrigiert den Basiseinspritzstarttakt umdiese Verzögerungsgröße, um denendgültigenBrennstoffeinspritzstarttakt vorzugeben. Dadurch besteht die Möglichkeit,die Beziehung zwischen dem Auslaßventil-Schließzeitpunkt unddem Brennstoffeinspritzstarttakt so zu steuern, daß selbstin einem Zeitraum, in welchem der Auslaßventiltakt und der Brennstoffeinspritzstarttaktvorverlegt sind, das Auslaßventil(38) geschlossen ist, bevor der eingespritzte Brennstoffden Abgaskanal (25) erreicht.

权利要求:
Claims (27)
[1] Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine mitinnerer Verbrennung, welche aufweist: ein Brennstoffeinspritzventil(21) zum direkten Einspritzen von Brennstoff in den Zylinder, einenAuslaßventiltaktänderungsmechanismus(40) zum Änderndes Auslaßventiltakteshinsichtlich Öffnen/Schließen desRuslaßventils(38) und eine Steuereinheit (30) zum Steuerndes Brennstoffeinspritztaktes des Brennstoffeinspritzventils unddes Auslaßventiltaktesin Abhängigkeitvom Betriebszustand der Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung,gekennzeichnet durch eine Auslaßventiltaktbestimmungseinheit(30, 701) zum Bestimmen oder Veranschlagen desAuslaßventiltaktesund eine Einspritztaktkorrektureinheit (30, 702-708)zur Durchführungeiner Verzögerungskorrekturdes Brennstoffeinspritztaktes auf der Grundlage des von der Auslaßventiltaktbestimmungseinheitbestimmten oder veranschlagten tatsächlichen Auslaßventiltaktes.
[2] Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine mitinnerer Verbrennung gemäß Anspruch1, außerdemdadurch gekennzeichnet, daß beiVorverlegen des Brennstoffeinspritztaktes hinsichtlich dem auf derGrundlage des tatsächlichenAuslaßventiltakteserfaßtentatsächlichenAuslaßventil-Schließzeitpunktesdie Einspritztaktkorrektureinheit (30, 702 bis 708)am Brennstoffeinspritztakt einer Verzögerungskorrektur durchführt.
[3] Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine mitinnerer Verbrennung gemäß Anspruch1 oder 2, außerdemdadurch gekennzeichnet, daß dieEinspritztaktkorrektureinheit (30, 702-708) dieVerzögerungskorrekturdes Brennstoffeinspritztaktes entsprechend einer Differenz zwischendem Brennstoffeinspritztakt und dem auf der Grundlage des tatsächlichenAuslaßventiltakteserfaßtentatsächlichen Auslaßventil-Schließzeitpunktdurchführt.
[4] Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine mitinnerer Verbrennung gemäß einemder Ansprüche1 bis 3, außerdemdadurch gekennzeichnet, daß dieEinspritztaktkorrektureinheit (30, 702-708) die Verzögerungskorrekturgröße des Brennstoffeinspritztaktesgemäß der Differenzzwischen dem tatsächlichenAuslaßventiltaktund einem Auslaßventilzieltaktvorgibt und die Auslaßventiltaktbestimmungseinheit(30, 701) den tatsächlichen Auslaßventiltaktauf der Grundlage von mindestens einem der Steuerparameter Öltemperatur,Kühlwassertemperaturund Maschinendrehzahl veranschlagt.
[5] Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine mitinnerer Verbrennung (11), welche aufweist: ein Brennstoffeinspritzventil(21) zum direkten Einspritzen von Brennstoff in den Zylinder,einen Auslaßventiltaktänderungsmechanismus(40) zum Ändern desAuslaßventiltakteshinsichtlich Öffnen/Schließen desAuslaßventils(38) und eine Steuereinheit (30) zum Steuerndes Brennstoffeinspritztaktes des Brennstoffeinspritzventils unddes Auslaßventil taktesin Abhängigkeitvom Betriebszustand der Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung,gekennzeichnet dadurch, daß imFalle des Vorverlegens des Brennstoffeinspritztaktes und des Vorverlegensdes Auslaßventiltaktesauf der Grundlage der Betriebsbedingungen das Vorverlegen des Brennstoffeinspritztaktesum eine vorbestimmte Zeit verzögertwird.
[6] Steuervorrichtung für eine unter Schichtenverbrennungbetriebene Direkteinspritz-Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung(11), bei welcher währenddes Kompressionshubs Brennstoff in den Zylinder gespritzt und dieserin einen Schichtenverbrennungszustand gebacht wird, wobei die Steuervorrichtungaufweist; eine Steuerparameter-Berechnungseinheit (30, 2006)zum Berechnen mehrerer Steuerparameter auf der Grundlage des beimBetreiben der Maschine unter Schichtenverbrennung erforderlichenDrehmoments und eine Drehmomentkorrektureinheit (30, 2005)zum vorübergehendenKorrigieren des erforderlichen Drehmoments, wenn die Voraussetzungdafür gegeben ist,dadurch gekennzeichnet, daß beider Korrektur des erforderlichen Drehmoments durch die Drehmomentkorrektureinheit(30, 2005) währendder Durchführungder Schichtenverbrennung die Steuerparameter-Berechnungseinheit(30, 2006) einen Teil der Steuerparameter aufder Grundlage des erforderlichen Drehmoments nach der Korrekturund die anderen Steuerparameter auf der Grundlage des erforderlichenDrehmoments vor der Korrektur berechnet.
[7] Steuervorrichtung für eine Direkteinspritzbrennkraftmaschinemit innerer Verbrennung (11) gemäß Anspruch 6, außerdem dadurchgekennzeichnet, daß zuden auf der Grundlage des erforderlichen Drehmoments nach der Korrekturberechneten Steuerparametern mindestens einer der Steuerparameterwie Brennstoffeinspritzmenge, Brennstoffeinspritztakt und Zündtakt und zuden auf der Grundlage des erforderlichen Drehmoments vor der Korrekturberechneten Steuerparameter mindestens einer der Steuerparameterwie Luftansaugmenge, Abgasumwälzmenge,Ventiltakt und Brennstoffdruck gehören und wobei einer der auf derGrundlage des erforderlichen Drehmoments nach der Korrektur berechnetenSteuerparameter die Luftstromintensität im Zylinder ist.
[8] Steuervorrichtung für eine unter der Schichtenverbrennungbetriebene Direkteinspritzmaschine mit innerer Verbrennung (11),bei welcher währenddes Kompressionshubs Brennstoff in den Zylinder gespritzt und ineinen Schichtenverbrennungszustand gebracht wird und welche aufweist: eineSteuerparameter-Berechnungseinheit (30, 2006)zum Berechnen mehrerer Steuerparameter auf der Grundlage des beimBetreiben der Maschine unter Schichtenverbrennung erforderlichenDrehmoments und eine Drehmomentkorrektureinheit (30, 2005)zum vorübergehendenKorrigieren des erforderlichen Drehmoments, wenn die Voraussetzungdafür gegeben ist,dadurch gekennzeichnet, daß beider Korrektur des erforderlichen Drehmoments durch die Drehmomentkorrektureinheit(30, 2005) währendder Durchführungder Schichtenverbrennung die Steuerparameter-Berechnungseinheit(30, 2006) einen Teil der Steuerparameter aufder Grundlage des erforderlichen Drehmoments nach der Korrekturund die anderen Steuerparameter auf der Grundlage des erforderlichenDrehmoments vor der Korrektur berechnet.
[9] Steuervorrichtung für eine Direkteinspritzbrennkraftmaschinemit innerer Verbrennung (11) gemäß Anspruch 8, außerdem dadurchgekennzeichnet, daß zuden auf der Grundlage der Brennstoffeinspritzmenge nach der Korrekturberechneten Steuerparametern mindestens einer der Steuerparameterwie Brennstoffeinspritztakt und Zündtakt und und zu denauf der Grundlage der Brennstoffeinspritzmenge vor der Korrekturberechneten Steuerparametern mindestens einer der Steuerparameter wieLuftansaugmenge, Abgasumwälzmenge,Ventiltakt und gehörtund daß einerder auf der Grundlage der Brennstoffeinspritzmenge nach der Korrekturberechneten Steuerparameter die Luftstromintensität im Zylinderist.
[10] Steuervorrichtung für eine Direkteinspritzbrennkraftmaschinemit innerer Verbrennung (11) gemäß einem der Ansprüche 6 bis9, außerdemdadurch gekennzeichnet, daß dieVoraussetzung zum Korrigieren des Drehmoments bei Vorliegen vonmindestens einer der Situationen wie Umschalten auf Automatikbetrieb,Rückkehrvon einem Brennstoffeinschnitt und Beschleunigen gegeben ist.
[11] Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine mitinnerer Verbrennung (11), welche aufweist: eine Verbrennungsart-Umstellsteuereinheit(30, 300) zum Umstellen der Verbrennungsart vonder Schichtenverbrennung auf die gleichmäßige Verbrennung und umgekehrtentsprechend der geforderten Verbrennungsart und eine Sonderparameter-Umstelleinheit(30, 3701-3810) zum Umstellen von mindestens einem derSteuerparameter wie AbgasumwälzmengeVentiltakte des Einlaßventilsund/oder des Auslaßventils (Sondersteuerparameter)zum Zeitpunkt des Umstellens der Verbrennungsart, dadurch gekennzeichnet, daß beim Umstellender Verbrennungsart die Sonderparameter-Umstellsteuereinheit (30, 3701 bis 3810)entweder den Zielwert des Sonderparameters für die gleichmäßige Verbrennung oderden Zielwert des Sonderparameters für die Schichtenverbrennung auswählt unddiesen auf den die Verbrennungsstabilität verbessernden Verbrennungsstabilisierungszielwertbringt und die Verbrennungsart-Umstellsteuereinheit (30, 300) dasUmstellen der Verbrennungsart vornimmt, wenn der Sondersteuerparameterden Verbrennungsstabilisierungszielwert erreicht hat.
[12] Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine mitinnerer Verbrennung (11), außerdem dadurch gekennzeichnet,daß beigefordertem Umstellen der Verbrennungsart die Verbrennungsart-Umstellsteuereinheit(30, 300) von den Steuerparametern für das Luftsystemmindestens den Zielwert des Luft/ Brennstoff-Verhältnissesauf den Zielwert des Luft/ Brennstoff-Verhältnisses der umzustellendenVerbrennungsart umstellt und die Verbrennungsart-Umstellsteuereinheit(30, 300) die Zielwerte der Steuerparameter für das Brennstoffsystemund jene fürdas Zündsystemauf die Zielwerte der Steuerparameter für die umzustellende Verbrennungsartumstellt, wenn das tatsächlicheLuft/Brennstoff-Verhältnisden zum Verbrennen von Brennstoff bei der umzustellenden Verbrennungsartgeeigneten Wert erreicht.
[13] Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine mitinnerer Verbrennung gemäß Anspruch12, außerdemdadurch gekennzeichnet, daß dann,wenn beim Umstellen der Verbrennungsart der Zielwert des Sondersteuerparametersder umzustellenden Verbrennungsart den Verbrennungsstabilisierungszielwerterreicht, die Sonderparameter-Umstelleinheit (30, 3701 bis 3810)den Zielwert des Sondersteuerparameters auf den Zielwert des Sondersteuerparametersder umzustellenden Verbrennungsart um stellt, wenn die erforderlicheVerbrennungsart umgestellt wird, und dann, wenn der Zielwertdes Sondersteuerparameters der Verbrennungsart vor dem Umstellenden Verbrennungsstabilisierungszielwert erreicht, die Sonderparameter-Umstelleinheitden Zielwert des Sondersteuerparameters auf den Zielwert des Sondersteuerparametersder umzustellenden Verbrennungsart umstellt, wenn die tatsächlicheVerbrennungsart umgestellt wird.
[14] Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine mitinnerer Verbrennung (11), deren system aufweist: einenNO_x-Katalysator (27) zum Reinigendes im Abgas der Maschine (11) enthaltenen Stickoxids (NO_x), eine Katalysatorregeneriereinheit(30, 4401-4419, 4501-4524) zum abwechselndenSteuern des Luft/Brennstoff-Verhältnissesauf fette oder magere Werte, wenn die vorbestimmte Forderung nachRegenerierung des NO_x-Katalysators erhobenwird, eine Drehmomentänderungs-Unterdrückungseinheit (30, 4000)zum Korrigieren des Zündtaktesals Reaktion auf eine Veränderungdes Luft/Brennstoff-Verhältnissesmindestens währendder Durchführung derKatalysatorregenerierung zwecks Unterdrückens von Drehmomentänderungenund eine Drehmomentverringerung-Steuereinheit (30, 4001)zur Verringerung des Drehmoments im Falle der dafür erhobenenForderung durch eine Verzögerungskorrekturdes Zündtaktes,dadurch gekennzeichnet, daß beierhobener Forderung nach einer Drehmomentverringerung während derDurchführungder Katalysatorregenerierung die Drehmomentverringerung-Steuereinheit(30, 4001) das Luft/ Brennstoff-Verhältnis aufden stöchiometrischenWert oder nahezu auf diesen bringt und die Steuerung der Drehmomentverringerungdurchführt.
[15] Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine mitinnerer Verbrennung gemäß Anspruch13, außerdemdadurch gekennzeichnet, daß ineinem Zeitraum, in welchem währendder Durchführungder Katalysatorregenerierung auch bei erhobener Forderung nach einerDrehmomentverringerung das Luft/Brennstoff-Verhältnis auf einen mageren Werteingestellt wird, die Drehmomentverringerung-Steuereinheit (30, 4001)die Steuerung auf ein mageres Luft/Brennstoff-Verhältnis beibehält und die Steuerungder Drehmomentverringerung durchführt, und daß nur dann, wenn im Zeitraumdes Betreibens der Maschine bei einem fetten Luft/Brennstoff-Verhältnis die Forderungnach einer Drehmomentverringerung erhoben wird, die Drehmomentverringerungs-Steuereinheit(30, 4001) das Luft/Brennstoff-Verhältnisauf den stöchiometrischenWert oder nahezu auf diesen bringt und die Steuerung der Drehmomentverringerungdurchführt.
[16] Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine mitinnerer Verbrennung gemäß Anspruch14 oder 15, außerdemdadurch gekennzeichnet, daß dann, wennwährendder Durchführungder Katalysatorregenerierung die Forderung nach einer Drehmomentverringerungzu einem Zeitpunkt erhoben wird, zu welchem die zur Beibehaltungeines fetten Luft/Brennstoff-Verhältnisses aufgewendete Gesamtzeitder zur Beibehaltung eines mageren Luft/Brennstoff-Verhältnissesaufgewendeten Gesamtzeit entspricht, die Drehmomentverringerung-Steuereinheit(30, 4001) das Luft/ Brennstoff-Verhältnis aufden stöchiometrischenWert oder nahezu auf diesen bringt und die Steuerung der Drehmomentverringerungdurchführt.
[17] Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine mitinnerer Verbrennung gemäß einemder Ansprüche14 bis 16, außerdemdadurch gekennzeichnet, daß nachBeendigung der währendder Katalysatorregenerierung durchgeführten Drehmomentverringerungdie Katalysatorregenerier-Steuereinheit 30, 4401-4419, 4501-4524)das Luft/Brennstoff-Verhältniswieder abwechselnd auf fette oder magere Werte einstellt.
[18] Brennstoffeinspritz-Steuervorrichtung für eine untermindestens einer der beiden Verbrennungsarten Schichtenverbrennungund gleichmäßige Verbrennungbetriebene Direkteinspritzbrennkraftmaschine mit innerer Verbrennung,wobei das Einspritzen von Brennstoff in den Zylinder im Falle der Schichtenverbrennungwährenddes Kompressionshubs, im Falle der gleichmäßigen Verbrennung während desAnsaughubs erfolgt und der eingespritzte Brennstoff geschichtetbzw. gleichmäßig verbrannt wird,gekennzeichnet durch eine Brennstoffeigenschaft-Bestimmungseinheit(30, 5401, 5601) zum Bestimmen der Eigenschaftdes zu verwendenden Brennstoffs und eine Brennstoffeinspritz-Korrektureinheit(30, 5502-5505, 5603, 5604)einer Vorverlegungskorrektur des Brennstoffeinspritztaktes beimEinspritzen von Brennstoff währenddes der Verbrennungsart entsprechenden Hubs im Falle der Verwendungeines Brennstoffs mit Hochleistungseigenschaft (schwerer Brennstoff).
[19] Brennstoffeinspritz-Steuervorrichtung für eine Direkteinspritzbrennkraftmaschinemit innerer Verbrennung gemäß Anspruch18, außerdemdadurch gekennzeichnet, daß imFalle der Verwendung eines schweren Brennstoffs und des Betreibensder Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung unter der gleichmäßigen Verbrennungder Ansaughub-Einspritz takt in die Nähe des oberen Totpunktes gelegt wird,die Brennstoffeinspritz-Korrektureinheit (30, 5502-5505, 5603, 5604)eine Verzögerungskorrektur desAnsaughub-Einspritztaktes durchführt.
[20] Brennstoffeinspritz-Steuervorrichtung für eine untergleichmäßiger Verbrennungbetriebene Direkteinspritzbrennkraftmaschine mit innerer Verbrennung(11), bei welcher währenddes Ansaughubs Brennstoff in den Zylinder gespritzt und gleichmäßig verbranntwird, gekennzeichnet durch eine Brennstoffeigenschaft-Bestimmungseinheit(30, 5601) zum Bestimmen der Eigenschaft des zuverwendenden Brennstoffs und eine Brennstoffeinspritz-Korrektureinheit(30, 5603, 5604) zur Durchführung einerVerzögerungskorrektur desAnsaughub-Einspritztaktesim Falle der Verwendung eines schweren Brennstoffs und des Betreibens derBrennkraftmaschine mit innerer Verbrennung unter gleichmäßiger Verbrennung,wenn der Ansaughubeinspritztakt in die Nähe des oberen Totpunktes gelegtwird.
[21] Brennstoffeinspritz-Steuervorrichtung für eine Direkteinspritzbrennkraftmaschinemit innerer Verbrennung gemäß Anspruch18 oder 19, außerdemgekennzeichnet durch eine Verbrennungsart-Umstelleinheit (30, 5501)zum Umstellen der Verbrennungsart von der Schichtenverbrennung aufdie gleichmäßige Verbrennungund umgekehrt, wobei in dem Fall, daß bei Verwendung eines schwerenBrennstoffs und beim Betreiben der Brennkraftmaschine mit innererVerbrennung unter Schichtenverbrennung der verzögerte Kompressionshub-Einspritztakteinen vorbestimmten Wert zur Vorverlegungsseite hin überschreitet,die Verbrennungsart-Umstelleinheitdie Verbrennungsart von der Schichtenverbrennung auf die gleichmäßige Verbrennungumstellt.
[22] Brennstoffeinspritz-Steuervorrichtung für eine Direkteinspritzbrennkraftmaschinemit innerer Verbrennung (11), welche aufweist: eineVerbrennungsart-Umstelleinheit (30, 5402, 5501)zum Umstellen der Verbrennungsart von der Schichtenverbrennung aufdie gleichmäßige Verbrennungund umgekehrt, wobei das Einspritzen von Brennstoff in den Zylinderbei der Schichtenverbrennung währenddes Kompressionshubs, bei der gleichmäßigen Verbrennung während desAnsaughubs erfolgt und der Brennstoff geschichtet bzw. gleichmäßig verbranntwird, und eine Brennstoffeigenschaft-Bestimmungseinheit (30, 5401, 5601)zum Bestimmen der Eigenschaft des zu verwendenden Brennstoffs, dadurchgekennzeichnet, daß beiVerwendung eines schweren Brennstoffs und beim Betreiben der Brennkraftmaschinemit innerer Verbrennung unter der Schichtenverbrennung die Verbrennungsart-Umstellsteuereinheit(30, 5401, 5501) die Verbrennart vonder Schichtenverbrennung auf die gleichmäßige Verbrennung umstellt.
[23] Brennstoffeinspritz-Steuervorrichtung für eine beigesplittetem Einspritzen währenddes Ansaughubs betriebene Direkteinspritzbrennkraftmaschine mitinnerer Verbrennung (11), bei welcher während des Ansaughubs Brennstoffin mehreren Takten in den Zylinder gespritzt wird, gekennzeichnet durch eineBrennstoffeigenschaft-Bestimmungseinheit (30, 5702, 5802, 5902, 5002)zum Bestimmen der Eigenschaft des zu verwendenden Brennstoffs und eineBrennstoffeinspritz-Korrektureinheit (30, 5703, 5704, 5803, 5804, 5903, 5904, 5003, 5004)zum Korrigieren von mindestens einem der Parameter wie Anzahl anEinspritzvorgängen,Einspritzmenge beim ersten Einspritzvorgang und Einspritzsplittingintervall entsprechendder Brennstoffeigen schaft beim Betreiben der Brennkraftmaschinemit innerer Verbrennung bei gesplittetem Ansaughubeinspritzen.
[24] Brennstoffeinspritz-Steuervorrichtung für eine Direkteinspritzbrennkraftmaschinemit innerer Verbrennung gemäß Anspruch23, gekennzeichnet dadurch, daß beiVerwendung eines schweren Brennstoffs und beim Betreiben der Brennkraftmaschinemit innerer Verbrennung bei gesplittetem Ansaughubeinspritzen während desAnsaughubs die Brennstoffeinspritz-Korrektureinheit (30, 5703, 5704, 5803, 5804, 5903, 5904, 5003, 5004)die Anzahl an gesplitteten Einspritzvorgängen erhöht.
[25] Brennstoffeinspritz-Steuervorrichtung für eine Direkteinspritzbrennkraftmaschinemit innerer Verbrennung gemäß Anspruch23 oder 24, außerdemdadurch gekennzeichnet, daß beiVerwendung eines schweren Brennstoffs und beim Betreiben der Brennkraftmaschinemit innerer Verbrennung bei gesplittetem Ansaughubeinspritzen dieBrennstoffeinspritz-Korrektureinheit (30, 5703, 5704, 5803, 5804, 5903, 5904, 5003, 5004)die Einspritzmenge fürden ersten Einspritzvorgang beim gesplitteten Einsspritzen verringert.
[26] Brennstoffeinspritz-Steuervorrichtung für eine Direkteinspritzbrennkraftmaschinemit innerer Verbrennung gemäß einemder Ansprüche23 bis 25, außerdemdadurch gekennzeichnet, daß beiVerwendung eines schweren Brennstoffs und beim Betreiben der Brennkraftmaschinemit innerer Verbrennung bei gesplittetem Ansaughubeinspritzen dieBrennstoffeinspritz-Korrektureinheit (30, 5703, 5704, 5803, 5804, 5903, 5904, 5003, 5004)den Einspritzsplittingintervall verlängert.
[27] Brennstoffeinspritz-Steuervorrichtung für eine nachdem Ansaughub-/Kompressionshub-Einspritzmodus betriebene Direkteinspritzbrennkraftmaschinemit innerer Verbrennung (11), bei welcher während desAnsaughubs und währenddes Kompressionshubs Brennstoff gesplittet in den Zylinder gespritztwird, gekennzeichnet durch eine Brennstoffeigenschaft-Bestimmungseinheit(30, 5702, 5802, 5902, 5002)zum Bestimmen der Eigenschaft des zu verwendenden Brennstoffs und eineBrennstoffeinspritz-Korrektureinheit (30, 5703, 5704, 5803, 5804, 5903, 5904, 5003, 5004)zum Korrigieren der währenddes Ansaughubs einzuspritzenden Brennstoffmenge in Abhängigkeitvon der Brennstoffeigenschaft beim Betreiben der Brennkraftmaschinemit innerer Verbrennung nach dem Ansaughub-/Kompressionshub-Einspritzmodus.

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引用文献:

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公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题

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法律状态:
2011-02-10| 8110| Request for examination paragraph 44|

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2015-09-22| R002| Refusal decision in examination/registration proceedings|

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2015-10-27| R003| Refusal decision now final|

优先权:

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申请号 | 申请日 | 专利标题

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