DE112022001358T5

DE112022001358T5 - Brennkraftmaschinensteuerungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112022001358T5
Application number: DE112022001358.3T
Authority: DE
Inventors: Kazuhiro ORYOJI; Yoshihiko Akagi; Takayasu Matsushita
Original assignee: Hitachi Astemo Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2021-06-21
Filing date: 2022-02-02
Publication date: 2024-02-15
Also published as: WO2022269976A1; JPWO2022269976A1

Abstract

Ein Prozessor einer Brennkraftmaschinensteuerungsvorrichtung berechnet auf der Grundlage einer Betriebsbedingung der Brennkraftmaschine und eines Verdünnungszustands des Luftkraftstoffgemischs eine Sollzündgesamtenergie, die einen für die Zündung eines Luftkraftstoffgemischs in einem Zylinder der Brennkraftmaschine erforderlichen Energiesollwert angibt (Sollzündgesamtenergieberechnungseinheit 41). Der Prozessor veranlasst eine Zündvorrichtung zur Unterstützung eines Entladestroms und veranlasst die Zündvorrichtung zur Erzeugung von Zündenergie entsprechend der Sollzündgesamtenergie auf der Grundlage eines Parameters der Brennkraftmaschine, der mit einer Flussgeschwindigkeit des Luftkraftstoffgemisches im Zylinder der Brennkraftmaschine zu einem Zündzeitpunkt korreliert (Sollzündenergieverwirklichungseinheit 43).

Description

Technischer Bereich
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschinensteuerungsvorrichtung.
Stand der Technik
Es gibt verschiedene Verfahren zur Verbesserung der Kraftstoffverbrauchsleistung eines Kraftfahrzeugs, und es ist wichtig, den Kraftstoffverbrauch einer Brennkraftmaschine zu verringern. Um den Kraftstoffverbrauch zu reduzieren, ist es effektiv, verschiedene Verluste wie einen Pumpverlust, einen Kühlverlust und einen Abgasverlust zu reduzieren, die während des Betriebs der Brennkraftmaschine entstehen. Als Mittel zur Verringerung des Pumpverlustes und des Kühlverlustes gibt es eine magere Verbrennung, bei der das Verhältnis von Kraftstoff und Luft im Vergleich zu einem stöchiometrischen Mischverhältnis (theoretisches Mischverhältnis) mager ist, und ein Verbrennungsverfahren, das Abgasrückführung (EGR) verwendet, bei dem ein Teil des Verbrennungsgases zur Ansaugseite zurückgeführt wird, um das Gemisch aus Kraftstoff und Luft zu verdünnen. Im Folgenden werden die magere Verbrennung und das Verbrennungsverfahren mit EGR-Gas zusammen als „Verdünnungsverbrennung“ bezeichnet.
Wenn diese Verdünnungsverbrennung verwendet wird, kann ein Ansaugrohrdruck im Vergleich zu einem Fall, in dem die Verdünnungsverbrennung nicht verwendet wird, erhöht werden, so dass ein Pumpenverlust unter einer Bedingung, in der eine Last der Brennkraftmaschine niedrig ist, reduziert werden kann. Da außerdem die Wärmekapazität bei der Verbrennung der gleichen Brennstoffmenge im Vergleich zu dem Fall, in dem die Verdünnungsverbrennung nicht verwendet wird, erhöht werden kann, kann eine Verbre nnungstemperatur des Luftkraftstoffgemisches gesenkt werden, um den Kühlverlust zu verringern. Außerdem wird unter einer Bedingung, bei der die Belastung der Brennkraftmaschine hoch ist, ein zu einer Selbstzündungsreaktion führender Reaktionsverlauf durch Einleiten des EGR-Gases unterdrückt, so dass das Auftreten einer anormalen Verbrennung unterdrückt werden kann. Dadurch, dass ein Zündzeitpunkt vorgezogen werden kann, um sich einem optimalen Zeitpunkt anzunähern, kann der Abgasverlust reduziert werden.
Um den Kraftstoffverbrauch zu reduzieren, ist es notwendig, einen angemessenen Verdünnungsgrad des Luftkraftstoffgemisches (ein Gaskraftstoffverhältnis, das unten beschrieben wird) gemäß einer Betriebsbedingung einzustellen. Der Verdünnungsgrad des Luftkraftstoffgemisches wird häufig durch ein Verhältnis (Gaskraftstoffverhältnis G/F) der Summe der Masse des Mischgases einschließlich Luft und des EGR-Gases zur Masse des Kraftstoffs, das Massenverhältnis (Luftkraftstoffverhältnis A/F) der Luft zum Kraftstoff und ein Verhältnis (EGR-Rate) der AGR im Ansauggas bewertet.
Um eine Verbrennung unter Vermeidung von Fehlzündungen unter der Bedingung eines großen Verdünnungsgrades (Zustand von magerem Luftkraftstoffgemisch) einzustellen, da die relative Konzentration des Kraftstoffs gering ist, ist es notwendig, eine Menge an Entladeenergie, die von einer Zündkerze dem Luftkraftstoffgemisch in einem Zylinder zugeführt wird, zur Zeit der Funkenzündung zu erhöhen. Hinzu kommt als Faktor, der die Menge der zu liefernden Entladeenergie beeinflusst, eine Flussgeschwindigkeit des Luftkraftstoffgemisches um die Zündkerze zum Zündzeitpunkt. Es ist z.B. bekannt, dass bei einer großen Flussgeschwindigkeit des Luftkraftstoffgemisches um die Zündkerze am Zündzeitpunkt die Entladung verpufft, was zu Fehlzündungen führt.
Daher ist bekannt, dass es wirksam ist, die Menge der Entladeenergie, die von der Zündkerze dem Luftkraftstoffgemisch im Zylinder zugeführt wird, entsprechend dem Zustand der Strömung im Zylinder zu erhöhen, und es gibt zum Beispiel eine Brennkraftmaschinensteuerungsvorrichtung, die in JP 2019-163745 A (PTL 1) beschrieben ist. PTL 1 schlägt vor, eine Art und Weise der Anwendung einer Entladestromwellenform entsprechend einer Flussgeschwindigkeit in einem Zylinder zu ändern. Insbesondere wird eine Zündvorrichtung vorgeschlagen, die eine Änderungsrate von einem anfänglichen Wert auf einen vorbestimmten Wert in Übereinstimmung mit der Flussgeschwindigkeit festlegt, wenn ein Zeitraum zum Halten eines Stromwertes auf dem vorbestimmten Wert in der Entladestromwellenform vorgesehen ist.
Zitierliste
Patentliteratur
PTL 1: JP 2019-163745 A
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
In PTL 1 wird, wenn ein vorbestimmter, beizubehaltender Wert in Bezug auf einen Ausgangsstrom groß ist, eine Änderungsrate vom Ausgangswert zum vorbestimmten Wert entsprechend der Flussgeschwindigkeit eingestellt, so dass es möglich ist, verschwenderische Energieversorgung zu unterdrücken und gleichzeitig ein Abblasen der Funkenentladung zu verhindern und eine zuverlässige Zündung einzustellen. In der Patentschrift 1 wird jedoch der Verschleiß der Zündkerze nicht berücksichtigt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Brennkraftmaschinensteuerungsvorrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist, den Verschleiß einer Zündkerze zu unterdrücken und gleichzeitig Zündfehler der Brennkraftmaschine zu unterdrücken.
Lösung des Problems
Um den obigen Zweck zu erreichen, wird eine Brennkraftmaschinensteuerungsvorrichtung bereitgestellt, die einen Prozessor enthält, der Sollzündgesamtenergie berechnet, die einen Energiesollwert angibt, der für die Zündung eines Luftkraftstoffgemisches in einem Zylinder einer Brennkraftmaschine basierend auf einer Betriebsbedingung der Brennkraftmaschine und einem Verdünnungszustand des Luftkraftstoffgemisches erforderlich ist, und veranlasst eine Zündvorrichtung zur Unterstützung eines Entladestroms und veranlasst die Zündvorrichtung zur Erzeugung von Zündenergie entsprechend der Sollzündgesamtenergie auf der Grundlage eines Parameters der Brennkraftmaschine, der mit einer Flussgeschwindigkeit des Luftkraftstoffgemisches im Zylinder der Brennkraftmaschine zu einem Zündzeitpunkt korreliert.
Vorteilhafte Auswirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, den Verschleiß einer Zündkerze bei gleichzeitiger Unterdrückung von Zündfehlern einer Brennkraftmaschine zu unterdrücken. Andere als die oben beschriebenen Probleme, Konfigurationen und Effekte werden durch die folgende Beschreibung von Ausführungsformen verdeutlicht.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen

[1] 1 ist ein Konfigurationsdiagramm, das eine Systemkonfiguration einer Brennkraftmaschine zeigt.
[2A] 2A ist ein Konfigurationsdiagramm einer Zündspule.
[2B] 2B ist ein Diagramm zur Erläuterung eines in der Zündspule erzeugten Stroms.
[3] 3 ist ein Konfigurationsdiagramm einer Brennkraftmaschinensteuerungsvorrichtung, auf die die vorliegende Erfindung angewendet wird.
[4] 4 ist ein Steuerungsblockdiagramm der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
[5] 5 ist ein Steuerungsflussdiagramm zur Erläuterung eines Steuerungsschritts, der von einem Steuerungsblock gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird.
[6A] 6A ist ein Kennliniendiagramm, das eine Beziehung zwischen einem Äquivalenzverhältnis und der Referenzenergie veranschaulicht.
[6B] 6B ist ein Kennliniendiagramm, das eine Beziehung zwischen einer EGR-Rate und einem Korrekturkoeffizienten veranschaulicht.
[6C] 6C ist ein Kennliniendiagramm, das eine Beziehung zwischen einem Zündzeitpunktdruck und dem Korrekturkoeffizienten veranschaulicht.
[6D] 6D ist ein Kennliniendiagramm, das eine Beziehung zwischen einer Zündzeitpunkttemperatur und einem Korrekturkoeffizienten veranschaulicht.
[7A] 7A ist ein Kennliniendiagramm, das eine Beziehung zwischen einer Betriebsbedingung und einer Referenzflussgeschwindigkeit veranschaulicht.
[7B] 7B ist ein Kennliniendiagramm, das eine Beziehung zwischen einer Variablen Ventil und einem Korrekturkoeffizienten darstellt.
[7C] 7C ist ein Kennliniendiagramm, das eine Beziehung zwischen einem Drehsteuerungsventil und dem Korrekturkoeffizienten veranschaulicht.
[7D] 7D ist ein Kennliniendiagramm, das eine Beziehung zwischen einem Zündzeitpunkt und dem Korrekturkoeffizienten veranschaulicht.
[8A] 8A ist ein Kennliniendiagramm, das eine Beziehung zwischen einer primären Energieversorgungsperiode und einem Stromunterstützungszeitpunkt nach Beginn der Entladung entsprechend einer Flussgeschwindigkeit für jede Sollzündgesamtenergie darstellt.
[8B] 8B ist ein Kennliniendiagramm, das eine einzustellende Stromwellenform zeigt.
[9] 9 ist eine Zeitpunktkarte, die die Zustände verschiedener Stellglieder in einem Fall zeigt, in dem eine Drehgeschwindigkeit geändert wird.
[10] 10 ist eine Zeitpunktkarte, die die Zustände verschiedener Stellglieder in einem Fall zeigt, in dem sich ein Betätigungsgrad des variablen Ventils ändert.
[11] 11 ist eine Zeitpunktkarte, die die Zustände verschiedener Stellglieder in einem Fall zeigt, in dem ein Drehsteuerungsventil und ein Drosselklappenöffnungsgrad geändert werden.
[12] 12 ist eine Zeitpunktkarte, die die Zustände verschiedener Stellglieder in einem Fall zeigt, in dem sich der Zündzeitpunkt ändert.
[13] 13 ist ein Steuerungsflussdiagramm zur Erläuterung eines Steuerungsschritts, der von einem Steuerungsblock gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird.
[14] 14 ist eine Zeitkarte, die die Zustände eines Sollwerts und eines Istwerts eines Verdünnungsgrads bei einer Änderung der Batteriespannung zeigt.
[15] 15 ist ein Steuerungsblockdiagramm einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
[16] 16 ist ein Steuerungsflussdiagramm zur Erläuterung eines Steuerungsschritts, der von einem Steuerungsblock gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird.
[17A] 17A ist ein Kennliniendiagramm, das eine Beziehung zwischen einer Betriebsbedingung und einem Zeitraum (Unterstützungsverzögerung) bis zur Referenzunterstützung veranschaulicht.
[17B] 17B ist ein Kennliniendiagramm, das eine Beziehung zwischen einem Variablen Ventil und einem Korrekturkoeffizienten zeigt.
[17C] 17C ist ein Kennliniendiagramm, das eine Beziehung zwischen einem Öffnungsgrad eines Drehsteuerungsventils und dem Korrekturkoeffizienten veranschaulicht.
[17D] 17D ist ein Kennliniendiagramm, das eine Beziehung zwischen einem Zündzeitpunkt und einem Korrekturkoeffizienten veranschaulicht.

Beschreibung der Ausführungsformen
Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert beschrieben, wobei die vorliegende Erfindung nicht auf die folgenden Ausführungsformen beschränkt ist und auch verschiedene Modifikationen und Anwendungsbeispiele in das technische Konzept der vorliegenden Erfindung einbezogen sind.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschinensteuerungsvorrichtung, insbesondere eine Brennkraftmaschinensteuerungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine vom Typ Funkenzündung, die in einer Zündkerze unter Verwendung einer Zündspule Funkenentladung erzeugt und ein Luftkraftstoffgemisch zündet. Ein Ziel einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es, eine Brennkraftmaschinensteuerungsvorrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist, eine Entladeenergiewellenform unter Berücksichtigung einer Flussgeschwindigkeit um eine Zündkerze zu einem Zündzeitpunkt für einen Mechanismus einzustellen, in dem ein Entladestrom zu einem beliebigen Zeitpunkt einen Strom zu einer Basisstromwellenform hinzufügen kann.
[Erste Ausführungsform]
Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, und eine den folgenden Ausführungsformen gemeinsame Konfiguration wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 beschrieben.
1 zeigt eine Systemkonfiguration einer Brennkraftmaschine vom Typ Funkenzündung, die in einem Kraftfahrzeug verwendet wird, und umfasst eine Zylinderinnenkraftstoffeinspritzvorrichtung 13, die einen Benzinkraftstoff direkt in einen Zylinder einspritzt.
Eine Brennkraftmaschine ENG ist eine Zylinderinneneinspritzungsbrennkraftmaschine für ein Kraftfahrzeug, die eine Funkenzündungsverbrennung durchführt. An geeigneten Stellen eines Ansaugrohres sind ein Luftflusssensor 1 zur Messung einer Ansaugluftmenge und einer Ansauglufttemperatur, ein Kompressor 4a eines Turboladers zur Aufladung von Ansaugluft, ein Zwischenkühler 7 zur Kühlung der Ansaugluft, eine elektronisch gesteuerte Drossel 2 zur Einstellung eines Ansaugrohrdruckes, ein Feuchtigkeitssensor (nicht dargestellt) und ein Drehsteuerungsventil (nicht dargestellt) vorgesehen.
Bei dem Feuchtigkeitssensor handelt es sich um einen Sensor, der in der Lage ist, die relative und absolute Luftfeuchtigkeit zu erfassen. Darüber hinaus umfasst die Brennkraftmaschine ENG eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 13, die Kraftstoff in einen Zylinder 14 jedes Zylinders einspritzt, und eine Zündvorrichtung (im Folgenden Zündspule 16 und Zündkerze 17), die jedem Zylinder Zündenergie zuführt.
Außerdem ist in einem Zylinderkopf ein variables Ventil 5 vorgesehen, das das in den Zylinder einströmende Luftkraftstoffgemisch bzw. das aus dem Zylinder austretende Abgas einstellt. Durch Verstellen des variablen Ventils 5 wird eine Ansaugmenge und eine interne EGR-Menge aller Zylinder eingestellt.
Obwohl nicht dargestellt, ist eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe zur Versorgung der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 13 mit Hochdruck-Kraftstoff durch eine Kraftstoffleitung mit der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 13 verbunden, und ein Kraftstoffdrucksensor zur Messung eines Kraftstoffeinspritzdrucks ist in der Kraftstoffleitung vorgesehen. Weiterhin ist ein Kurbelwellenwinkelsensor 19 zur Erfassung einer Kolbenstellung der Brennkraftmaschine angebracht. Ausgangsinformationen des Kurbelwellenwinkelsensors 19 werden an eine Motorsteuerungseinheit (ECU) 20 gesendet.
Weiterhin sind an jeder geeigneten Stelle der Abgasleitung 15 eine Turbine 4b zum Aufbringen einer Drehkraft auf den Kompressor 4a des Turboladers durch Abgasenergie, ein elektronisch gesteuertes Abfallauslassventil 11 zum Einstellen eines zur Turbine 4b strömenden Abgasdurchsatzes, ein Dreiwegekatalysator 10 zur Abgasreinigung und ein Luftkraftstoffverhältnissensor 9 vorgesehen, der ein Aspekt eines Luftkraftstoffverhältnis-Detektors ist und ein Luftkraftstoffverhältnis eines Abgases auf einer stromaufwärtigen Seite des Dreiwegekatalysators 10 detektiert.
Obwohl nicht dargestellt, ist ein Wassertemperatursensor 18 vorgesehen, der die Temperatur des in der Brennkraftmaschine zirkulierenden Kühlwassers misst. Obwohl nicht abgebildet, ist eine EGR-Leitung zur Rückführung des Abgases von der stromabwärts gelegenen Seite des Dreiwegekatalysators 10 der Abgasleitung 15 zur stromaufwärts gelegenen Seite des Kompressors 4a der Ansaugleitung vorgesehen. Ein EGR-Ventil (EGR-Mechanismus) zur Steuerung einer EGR-Flussrate ist an der EGR-Leitung an einer geeigneten Stelle jeder der EGR-Leitungen angebracht.
Die von dem Luftflusssensor 1, dem Wassertemperatursensor 18 und dem Luftkraftstoffverhältnissensor 9 erhaltenen Ausgangsinformationen werden an eine Steuerungseinheit (ECU 20) gesendet, die die Brennkraftmaschine steuert. Ferner werden die von einem Gaspedalöffnungsgradsensor 12 erhaltenen Ausgangsinformationen an die ECU 20 übermittelt. Der Gaspedalöffnungsgradsensor 12 erfasst einen Betätigungsgrad eines Gaspedals, d.h. einen Gaspedalbetätigungsgrad.
Das Steuergerät 20 berechnet ein erforderliches Drehmoment auf der Grundlage der Ausgangsinformationen des Gaspedalöffnungsgradsensors 12. Das heißt, der Gaspedalöffnungsgradsensor 12 wird als ein Sensor zur Erkennung des erforderlichen Drehmoments verwendet, der das erforderliche Drehmoment für die Brennkraftmaschine erkennt. Weiterhin berechnet das Steuergerät 20 die Drehzahl der Brennkraftmaschine auf Basis der Ausgangsinformationen des Kurbelwellenwinkelsensors 19. Die ECU 20 berechnet optimal Hauptbetätigungsgrade der Brennkraftmaschine wie einen Luftdurchsatz, eine Kraftstoffeinspritzmenge, einen Zündzeitpunkt und einen Kraftstoffdruck auf der Grundlage des aus den Ausgangsinformationen der verschiedenen Sensoren gewonnenen Betriebszustands der Brennkraftmaschine.
Die von der ECU 20 berechnete Kraftstoffeinspritzmenge wird in ein Ventilöffnungsimpulssignal umgewandelt und an die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 13 gesendet. Zusätzlich wird ein Zündsignal an die Zündspule 16 gesendet, damit die Zündung zu dem von der ECU 20 berechneten Zündzeitpunkt erfolgt. Ein von der ECU 20 berechneter Drosselöffnungsgrad (auch als Drosselklappenöffnungsgrad bezeichnet) wird als Drosselansteuersignal an die elektronisch gesteuerte Drossel 2 gesendet.
Der Kraftstoff wird durch ein Einlassventil in die aus dem Ansaugrohr in den Zylinder 14 einströmende Luft eingespritzt und bildet das Luftkraftstoffgemisch. Das Luftkraftstoffgemisch explodiert aufgrund einer Funke, die von der Zündkerze 17 zu einem vorbestimmten Zündzeitpunkt erzeugt wird, und der Verbrennungsdruch drückt den Kolben nach unten, um eine Antriebskraft der Brennkraftmaschine zu werden. Weiterhin wird das Abgas nach der Explosion über die Abgasleitung 15 zum Dreiwegekatalysator 10 geleitet, und die Abgasbestandteile werden im Dreiwegekatalysator 10 gereinigt und nach au-ßen abgeleitet.
Die Zündspule 16 enthält eine Primärspule auf der Niederspannungsseite (Batterieseite) und eine Sekundärspule auf der Hochspannungsseite und ist so ausgelegt, dass sie eine Hochspannung erzeugt. Zusätzlich zu diesen beiden Spulen wird die Zündspule 16 mit einer Terziärspule eingesetzt, die eine Stromunterstützung auf der Niederspannungsseite ermöglicht. 2A und 2B zeigen einen Entladestrom, der erzeugt wird, wenn die gleiche Spule wie das Konfigurationsbeispiel der in der vorliegenden Ausführungsform verwendeten Spule verwendet wird. In 2A und 2B ist eine spezielle Schaltung zur Erregung der Zündspule 16 nicht dargestellt.
2A zeigt eine Konfiguration der Zündspule 16, und 2B zeigt eine Zeithistorie des Entladestroms, einen erregten Zustand der Primärspule als Betätigungsgrad und einen erregten Zustand der Terziärspule. Der Betätigungsgrad ist ein Index, der einen Zustand darstellt, in dem die Energieversorgung als EIN durchgeführt wird, und einen Zustand, in dem die Energieversorgung nicht durchgeführt wird, als AUS. Wenn die Energieversorgung der Primärspule von EIN auf AUS geschaltet wird, beginnt ein Entladestrom auf der Hochspannungsseite zu fließen. Wenn die Terziärspule nicht unter Spannung steht, wird die in der Sekundärspule angesammelte magnetische Energie freigesetzt, und der Entladestrom nimmt allmählich ab. Wenn die Energieversorgung der Sekundärspule durch die Erregung der Terziärspule auf dem Weg dorthin unterstützt wird, kann der Entladestrom aufrechterhalten und erhöht werden, anstatt monoton zu sinken. Im Folgenden wird die Energieversorgung des Tertiärstroms als Stromunterstützung bezeichnet, und die Zeit vom Beginn der Entladung bis zum Beginn der Stromunterstützung wird als Unterstützungsverzögerung bezeichnet.
In einem solchen Brennkraftmaschinensystem werden im Folgenden Einzelheiten der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. 3 ist ein Konfigurationsdiagramm, das eine Konfiguration der Brennkraftmaschinensteuerungsvorrichtung zeigt, auf die die vorliegende Erfindung angewendet wird. Eingangssignale wie Luftmengeninformation vom Luftflusssensor 1, Gaspedalabsenkungsinformation vom Gaspedalöffnungsgradsensor 12 und Winkelinformation vom Kurbelwellenwinkelsensor 19 werden als Steuerungseinheit in eine Eingabeschaltung 21 der ECU 20 eingegeben. Da das Eingangssignal jedoch nicht auf diese Signale beschränkt ist, wird das Eingangssignal entsprechend ergänzt und beschrieben.
Das Eingangssignal eines jeden Sensors wird in einem Eingabe/Ausgabezugang 22 an den Eingangsport übertragen. Die an den Eingabe/Ausgabezugang 22 gesendete Eingangsinformation wird in einem RAM 23c zwischengespeichert und von einer CPU 23a nach einem vorgegebenen Steuerungsprogramm einer arithmetischen Verarbeitung unterzogen. Ein Steuerungsprogramm, das den Inhalt der arithmetischen Verarbeitung beschreibt, wird im Voraus in ein ROM 23b geschrieben.
Die Ausgangsinformation, die den Betätigungsgrad für die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 13 und die Zündspule 16 angibt, die die gemäß dem Steuerungsprogramm berechnete Brennkraftmaschine steuern, wird im RAM 23c zwischengespeichert, dann an den Ausgangsanschluss im Eingabe/Ausgabezugang 22 gesendet und über die jeweiligen Steuerkreise an die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 13 und die Zündspule 16 weitergeleitet. Obwohl in der Brennkraftmaschine auch andere Stellglieder verwendet werden, wird auf deren Beschreibung hier verzichtet.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist eine Zündsteuerungseinheit 24 als Antriebsschaltung dargestellt, und die Zündsteuerungseinheit 24 steuert den Energieversorgungszeitpunkt, die Entladeenergiemenge und dergleichen für die Zündspule 16. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Zündsteuerungseinheit 24 zur Steuerung der Energieversorgungszeit und der Entladeenergiemenge für die Zündspule 16 in der ECU 20 vorgesehen, aber die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt, und ein Teil der Zündsteuerungseinheit 24 oder die gesamte Zündsteuerungseinheit 24 kann auf einem anderen Gerät als der ECU 20 montiert sein.
Dann berechnet das Steuergerät 20 die Entladeenergie der Zündkerze 17 entsprechend der erfassten Luftmenge, Kurbelwellenwinkel, Kühlwassertemperatursensor, Ansauglufttemperatur, Luftfeuchtigkeit und dergleichen, und erregt die Zündspule 16 zu einem geeigneten Zeitpunkt (stromdurchflossene Zeit oder Zündzeitpunkt), um das Luftkraftstoffgemisch im Zylinder zu zünden.
4 ist ein Steuerungsblock, der einen Umriss der Entladeenergiesteuerung zeigt, die von der Zündsteuerungseinheit 24 in der ECU 20 durchgeführt wird, die die Brennkraftmaschinensteuerungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
Eine Sollzündgesamtenergieberechnungseinheit 41 hat die Aufgabe, einen Sollzündgesamtenergiebetrag auf der Grundlage des aus der Ausgangsinformation des Gaspedalöffnungsgradsensors 12 berechneten erforderlichen Drehmoments und der aus der Ausgangsinformation des Kurbelwellenwinkelsensors 19 berechneten Drehzahl der Brennkraftmaschine zu berechnen. Der von der Sollzündgesamtenergieberechnungseinheit 41 berechnete Sollzündgesamtenergiebetrag wird in eine Sollzündenergieverwirklichungseinheit 43 der nächsten Stufe eingegeben.
Eine Zündzeitpunktflussgeschwindigkeitsberechnungseinheit 42 hat die Aufgabe, eine Zündkerzenrandflussgeschwindigkeit des Zündzeitpunkts auf der Grundlage des geforderten Drehmoments, der Drehzahl, des variablen Ventils, des Betätigungsgrads des Drehsteuerungsventils und des Zündzeitpunkts zu berechnen. Die von der Zündzeitpunktflussberechnungseinheit 42 berechnete Zündkerzenrandflussgeschwindigkeit des Zündzeitpunktes geht auch in die Sollzündenergieverwirklichungseinheit 43 der nächsten Stufe ein.
Die Sollzündenergieverwirklichungseinheit 43 ermittelt den Betätigungsgrad der Zündvorrichtung auf der Grundlage des Sollzündgesamtenergiebetrags und der Zündkerzenrandflussgeschwindigkeit des Zündzeitpunkts. Die Sollzündenergieverwirklichungseinheit 43 setzt und berechnet eine Energieversorgungsperiode, eine Unterstützungszeitpunkt und einen Zeitraum der Primärspule, die die Grundstromwellenform bestimmen, und gibt die Energieversorgungsperiode, der Unterstützungszeitpunkt und den Zeitraum aus.
Eine Betätigungsgradkorrektureinheit 44 ist ein Block, der feststellt, ob die Energiemenge, die von der Zündvorrichtung erzeugt werden kann, eingestellt werden kann oder nicht, und korrigiert den Verdünnungsgrad des Luftkraftstoffgemisches, der sich auf die Sollenergie auswirkt, und den Betätigungsgrad des Stellgliedes, der sich auf die Flussgeschwindigkeit auswirkt. Eine Berechnungseinheit für maximal erzeugbare Energie 44a errechnet die maximale Energie, die auf der Grundlage der Versorgungsspannung der Zündspule 16 erzeugt werden kann. Die berechnete maximale Energie wird in eine Sollverdünnungsgradkorrektureinheit 44b eingegeben. Die Sollverdünnungsgradkorrektureinheit 44b berechnet einen Verdünnungsgrad, der durch die maximal erzeugbare Energie eingestellt werden kann, und berechnet auf der Basis des berechneten einstellbaren Verdünnungsgrads einen neuen Sollwert des Luftkraftstoffverhältnisses (Sollluftkraftstoffverhältnis) und einen Sollwert der EGR-Rate (Soll-EGR-Rate).
5 illustriert einen Steuerungsablauf der arithmetischen Verarbeitung für die Zündsteuerung in der ersten Ausführungsform. Schritt S501 ist eine Verarbeitung, die von der Sollzündgesamtenergieberechnungseinheit 41 in 4 ausgeführt wird, und Schritt S502 ist eine Verarbeitung, die von der Zündzeitpunktflussgeschwindigkeitsberechnungseinheit 42 ausgeführt wird. Ferner wird in Schritt S503 die Verarbeitung durch die Sollzündenergieverwirklichungseinheit 43 ausgeführt.
[Schritt S501]
In Schritt S501 wird die Sollzündgesamtenergie berechnet. Die Sollzündgesamtenergie kann z.B. durch ein Produkt aus Referenzenergie, die auf Basis eines Äquivalenzverhältnisses des Luftkraftstoffgemisches berechnet wird, einem Korrekturkoeffizienten für Energiemengenkorrektur entsprechend der EGR-Rate, einem Korrekturkoeffizienten für Energiemengenkorrektur entsprechend dem Druck des Zündzeitpunkts und einem Korrekturkoeffizienten für Energiemengenkorrektur entsprechend der Temperatur des Zündzeitpunkts berechnet werden.
Als nächstes werden eine Beziehung 61 zwischen dem Äquivalenzverhältnis und der Referenzenergie, eine Beziehung 62 zwischen der EGR-Rate und dem Korrekturkoeffizienten, eine Beziehung 63 zwischen dem Zündzeitpunktdruck und dem Korrekturkoeffizienten und eine Beziehung 64 zwischen der Zündzeitpunkttemperatur und dem Korrekturkoeffizienten unter Bezugnahme auf 6A bis 6D beschrieben.
Es ist bekannt, dass die zur Zündung benötigte Energie in einem bestimmten Äquivalenzverhältnisbereich minimiert wird. Der spezifische Äquivalenzverhältnisbereich variiert je nach Kraftstoffart und Art des Oxidationsmittels, aber im Falle von Benzin ist der spezifische Äquivalenzverhältnisbereich unter Bedingungen nahe einem stöchiometrischen Mischverhältnis minimiert. Daher hat die Referenzenergie die Eigenschaft, eine nach unten konvexe Charakteristik in Bezug auf das Äquivalenzverhältnis zu haben (6A).
Bei gleicher Drehzahlbedingung nehmen die Masse und die Wärmekapazität des zwischen den Zündkerzenspalten vorhandenen Luftkraftstoffgemisches mit steigender EGR-Rate zu. Dies hat zur Folge, dass auch bei gleicher von der Zündspule 16 erzeugter Energie eine Erreichungstemperatur des Luftkraftstoffgemisches mit steigender EGR-Rate abnimmt. Um die gleiche Temperaturbedingung zu erreichen, ist es notwendig, die Energiemenge entsprechend einer Erhöhung der EGR-Rate zu erhöhen. Daher hat der Korrekturkoeffizient die Eigenschaft (positive Korrelation), mit einer Erhöhung der EGR-Rate zuzunehmen (6B).
Die Änderung der Dichte bei der Druckerhöhung bewirkt eine Erhöhung der Masse und Wärmekapazität des zwischen den Zündkerzenspalten vorhandenen Luftkraftstoffgemisches. Um die gleiche Temperaturbedingung unter verschiedenen DruckBedingungen zu erreichen, ist es daher notwendig, die Energiemenge entsprechend der Druckerhöhung zu erhöhen. Daher hat der Korrekturkoeffizient die Eigenschaft (positive Korrelation), mit einer Erhöhung des Drucks des Zündzeitpunkts zuzunehmen (6C).
Wenn man bedenkt, dass das Luftkraftstoffgemisch zwischen den Zündkerzenspalten durch die Energieversorgung durch die Zündspule 16 auf eine vorgegebene Temperatur gebracht wird, ist es offensichtlich, dass je höher die Temperatur vor der Zündung ist, desto niedriger die Temperatur ist, die zugeführt werden muss. Daher ist es charakteristisch (negative Korrelation), dass der Korrekturkoeffizient mit steigender Temperatur am Zündzeitpunkt abnimmt (6D).
Indem die in den 6A bis 6D dargestellten Kennlinien im Voraus durch Experiment oder Simulation zugeordnet werden, kann die Sollzündgesamtenergie in Schritt S501 von 5 berechnet werden. Es gibt eine Laminarflussverbrennungsgeschwindigkeit als Index mit Kennlinien, die dem Verhältnis zwischen dem äquivalenten Verhältnis und der Referenzenergie und dem Verhältnis zwischen der EGR-Rate, dem Druck, der Temperatur und der Referenzenergie entgegengesetzt sind.
Die Laminarflussverbrennungsgeschwindigkeit ist ein Index, der die Geschwindigkeit angibt, mit der sich die Flamme ausbreitet, wenn das Luftkraftstoffgemisch gezündet wird, und hat einen Maximalwert für ein bestimmtes Äquivalenzverhältnis und weist eine Kennlinie (negative Korrelation) der Abnahme mit einer Zunahme der EGR-Rate, eine Kennlinie (negative Korrelation) der Abnahme mit einer Zunahme des Drucks und eine Kennlinie (positive Korrelation) der Zunahme mit einer Zunahme der Temperatur auf. Aus dieser Beziehung kann durch Experimente und Simulationen eine Beziehung wie in Ausdruck (1) konstruiert und für die Berechnung der Sollzündgesamtenergie E verwendet werden. $E = A - B \times (SL \div SL0)$
Hierbei sind A und B positive Zahlen, und sind Parameter, die je nach Kennlinien der Motorsteuerungseinheit durch Experimente oder Simulationen angepasst werden müssen. Ferner ist SL die Laminarflussverbrennungsgeschwindigkeit des Luftkraftstoffgemischs, die auf der Grundlage der Temperatur, des Drucks, des äquivalenten Verhältnisses und der EGR-Rate des Zündzeitpunkts bestimmt wird, und SLO ist die Laminarflussverbrennungsgeschwindigkeit unter den ReferenzBedingungen.
Als Referenzbedingungen können zum Beispiel Bedingungen einer atmosphärischen Temperatur, ein stöchiometrisches Mischverhältnis unter Atmosphärendruckbedingungen und eine EGR-Rate von 0 % gewählt werden. Die Laminarflussverbrennungsgeschwindigkeit SL kann im Voraus durch einen Versuch ermittelt werden, oder es kann eine bereits vorgeschlagene Gleichung verwendet werden. Da auf den Term der Laminarflussverbrennungsgeschwindigkeit in Ausdruck (1) ein Minus angewandt wird, erfüllt die in Ausdruck (1) berechnete Sollzündgesamtenergie E die Kennlinien, einen Minimalwert in Bezug auf ein bestimmtes äquivalentes Verhältnis zu haben, eine positive Korrelation mit der EGR-Rate zu haben, eine positive Korrelation mit dem Druck zu haben und eine negative Korrelation mit der Temperatur zu haben.
Die Sollzündgesamtenergie kann im Schritt S501 mit dem oben beschriebenen Verfahren berechnet werden. Durch die Einstellung der Sollzündgesamtenergie auf diese Weise ist es möglich, auf der Grundlage von Parametern, die die Zündfähigkeit beeinflussen, wie das äquivalente Verhältnis, die EGR-Rate, der Druck des Zündzeitpunkts und die Temperatur des Zündzeitpunkts, einen entsprechenden Energiesollwert einzustellen.
[Schritt S502]
In Schritt S502 wird die Flussgeschwindigkeit um die Zündkerze am Zündzeitpunkt berechnet. Die Flussgeschwindigkeit um die Zündkerze am Zündzeitpunkt ist abhängig von den Betriebsbedingungen des Motors (Motordrehmoment, Drehzahl), dem Betätigungsgrad des variablen Ventils und dem Drehsteuerungsventilöffnungsgrad, die den Betätigungsgrad des Stellglieds in Bezug auf den Luftstrom darstellen, und dem Zündzeitpunkt, der der Zeitpunkt der Zündung ist.
Zum Beispiel gibt es ein Verfahren zur Ermittlung der Flussgeschwindigkeit durch das Produkt aus der Referenzflussgeschwindigkeit für jede Betriebsbedingung und dem Korrekturkoeffizienten der Flussgeschwindigkeit auf der Grundlage jedes Betätigungsgrads des variablen Ventils, Drehsteuerungsventilöffnungsgrad und Zündzeitpunkt. Im Falle der Ermittlung der Flussgeschwindigkeit durch das vorliegende Verfahren wird die Beziehung zwischen der Betriebsbedingung und der Referenzflussgeschwindigkeit sowie die Beziehung zwischen jedem Betätigungsgrad des variablen Ventils, dem Drehsteuerungsventilöffnungsgrad und dem Zündzeitpunkt und der Korrekturkoeffizient unter Bezugnahme auf 7A bis 7D beschrieben. 7A bis 7D zeigen eine Beziehung 71 zwischen der Betriebsbedingung und der Referenzflussgeschwindigkeit, eine Beziehung 72 zwischen dem Betätigungsgrad des variablen Ventils und dem Korrekturkoeffizienten, eine Beziehung 73 zwischen dem Drehsteuerungsventilöffnungsgrad und dem Korrekturkoeffizienten bzw. eine Beziehung 74 zwischen dem Zündzeitpunkt und dem Korrekturkoeffizienten.
Die Betriebsbedingungen umfassen die Drehzahl des Motors und ein vom Motor erzeugtes Drehmoment (Motordrehmoment) . Die Winkelgeschwindigkeit eines im Motor gebildeten Wirbels ändert sich tendenziell mit der Motordrehzahl, und die Flussgeschwindigkeit des Zündzeitpunkts nimmt mit steigender Motordrehzahl tendenziell zu (Drehzahl und Flussgeschwindigkeit stehen in positiver Korrelation). Mit steigendem Motordrehmoment wird mehr Luft in den Motorzylinder eingeleitet, so dass der Impuls im Motorzylinder zunimmt und die Flussgeschwindigkeit steigen kann (der Drosselöffnungsgrad und die Flussgeschwindigkeit stehen in positiver Korrelation).
Da der Öffnungsgrad der Drossel tendenziell größer ist, wenn das Motordrehmoment größer ist, bedeutet dies im Allgemeinen, dass die Flussgeschwindigkeit am Zündzeitpunkt größer ist, wenn der Drosselöffnungsgrad größer ist. Daher ist in einer Referenzflussgeschwindigkeitszuordnung die Flussgeschwindigkeit größer, wenn das Motordrehmoment größer ist, und die Flussgeschwindigkeit ist größer, wenn die Drehzahl größer ist (7A).
Da die Flussgeschwindigkeit eine Kennlinie für einen Maximalwert in einem vorgegebenen Bereich hat, hat der Korrekturkoeffizient eine Kennlinie für einen Maximalwert in einem vorgegebenen Bereich des Betätigungsgrads des variablen Ventils (wenn die Differenz zwischen dem tatsächlichen Betätigungsgrad und dem Betätigungsgrad (Referenzbetätigungsgrad) des variablen Ventilmechanismus, der die Flussgeschwindigkeit maximiert, zunimmt, nimmt die Flussgeschwindigkeit ab, und es besteht eine negative Korrelation zwischen der Differenz zwischen dem Referenzbetätigungsgrad und dem tatsächlichen Betrieb und der Flussgeschwindigkeit).
Insbesondere wird, wenn das variable Ventil so betrieben wird, dass das Einlassventil extrem schnell geschlossen wird, die Strömung im Motorzylinder gedämpft, und die Flussgeschwindigkeit am Zündzeitpunkt nimmt ab. Wenn hingegen der Schließzeitpunkt des Einlassventils extrem langsam ist, bläst ein Teil der in den Motorzylinder eingeleiteten Luft in das Ansaugrohr zurück, der Impuls im Motorzylinder nimmt ab, und die Flussgeschwindigkeit am Zündzeitpunkt sinkt.
Daher hat die Änderung der Flussgeschwindigkeit in Bezug auf den Betätigungsgrad des variablen Ventils eine Kennlinie mit einem Maximalwert in einem vorbestimmten Bereich ( 7B) .
Das Drehsteuerungsventil ist ein Mechanismus zur Erhöhung der Flussgeschwindigkeit des in den Motor strömenden Gases, indem ein Teil eines Strömungsweges durch die Betätigung des Steuerungsventils geschlossen wird. Ein Zustand, in dem der Drehsteuerungsventilöffnungsgrad groß ist, zeigt an, dass der Betrag des Schließens des Strömungsweges relativ klein ist. In einem Zustand, in dem der Öffnungsgrad des Drehsteuerungsventils groß ist, ist der Betrag des Schließens des Fließweges relativ klein, und die Flussgeschwindigkeit am Zündzeitpunkt ist klein. In einem Zustand, in dem der Öffnungsgrad des Drehsteuerungsventils klein ist, ist der Betrag des Schließens des Fließweges relativ groß, und die Flussgeschwindigkeit am Zündzeitpunkt ist groß.
Daher hat der Korrekturkoeffizient eine negative Korrelation mit dem Öffnungsgrad des Drehsteuerungsventils ( 7C). Wenn es sich bei dem im Zylinder gebildeten Wirbel um einen Drehwirbel handelt, neigt der Radius des Wirbels dazu, mit dem Ansteigen des Kolbens allmählich abzunehmen, und die Flussgeschwindigkeit um die Zündkerze nimmt tendenziell ab. Daher gibt es eine Kennlinie, dass der Korrekturkoeffizient mit fortschreitendem Zündzeitpunkt zunimmt (7D). In der darauf basierenden Korrekturkarte wird der Korrekturkoeffizient so eingestellt, dass er mit dem Vorrücken des Zündzeitpunkts zunimmt.
Durch vorherige experimentelle oder simulative Tabellierung der in 7A bis 7D dargestellten Kennlinien kann in Schritt S502 die Zündkerzenperipherieflussgeschwindigkeit am Zündzeitpunkt berechnet werden. Darüber hinaus kann als Verfahren zur Berechnung der Zündkerzenperipherieflussgeschwindigkeit V am Zündzeitpunkt auch eine Berechnung mit den folgenden Modellausdrücken (2) und (3) durchgeführt werden. $RT = {(0,25 \times Vadv \div π)}^{\land} (1 \div 3)$
$V = π \times RT \times Ne \times NT \div 30$
Dabei ist Vadv ein Zylinderinnenvolumen (m³ ) am Zündzeitpunkt, RT ein Drehwirbeldurchmesser (m), Ne die Motordrehzahl (rpm), NT ein Drehverhältnis und π die Kreiskonstante.
Das Drehverhältnis ist eine Kennlinie des Motors und wird im Vorfeld durch Simulation oder Experiment berechnet und in eine Zuordnung oder eine Funktion umgesetzt. Der Einfluss des Drehverhältnisses kann durch Zuordnen des Drehverhältnisses entsprechend dem Zustand des Drehsteuerungsventils zugeordnet werden. In Ausdruck (3) kann zwar die Differenz der Motordrehzahl und des Zündzeitpunkts ausgedrückt werden, nicht aber der Einfluss des Motordrehmoments und des Betätigungsgrads des variablen Ventils. Um diese auszudrücken, kann die Flussgeschwindigkeit berechnet werden, indem man das Produkt aus dem variablen Ventil und dem Korrekturkoeffizienten erhält, der aus der in den 7A bis 7D dargestellten Zuordnung der Beziehung zwischen dem Korrekturbetrag berechnet wird.
Durch diese Art der Berechnung der Flussgeschwindigkeit am Zündzeitpunkt ist es möglich, anhand der die Flussgeschwindigkeit beeinflussenden Parameter wie Betriebsbedingungen, verschiedene Stellglieder (variables Ventil, Drehsteuerungsventil), die den Luftstrom beeinflussen, und dem Zündzeitpunkt eine entsprechende Flussgeschwindigkeit zu berechnen.
[Schritt S503]
Die Energieversorgungszeit der Primärspule und der Unterstützungszeitpunkt werden auf der Grundlage der Sollzündgesamtenergie E und der Flussgeschwindigkeit V berechnet. Das Verhältnis zwischen der Energieversorgungszeit der Primärspule und der Unterstützungszeitpunkt wird z. B. in Abhängigkeit von der Höhe der Sollzündgesamtenergie im Voraus festgelegt und kann auf der Grundlage des festgelegten Verhältnisses eingestellt werden.
8A und 8B veranschaulichen die Beziehung zwischen der Energieversorgungszeit der Primärspule und der Unterstützungszeitpunkt in Abhängigkeit von der Sollzündgesamtenergie und der Flussgeschwindigkeit. 8A und 8B zeigen einen Fall, in dem die Sollgesamtenergie groß ist, einen Fall, in dem die Sollgesamtenergie mittelgroß ist, und einen Fall, in dem die Sollgesamtenergie klein ist.
Wenn die Sollzündgesamtenergie groß ist, wird bei der Einstellung von einem Bereich ausgegangen, in dem die Erzeugung der Sollzündgesamtenergie ohne die Zündunterstützung nicht eingestellt werden kann. Wenn die Sollzündgesamtenergie mittelgroß ist, wird ein Bereich angenommen, in dem die Sollzündgesamtenergie unabhängig von der Flussgeschwindigkeitsbedingung innerhalb eines Setzbereichs der Energieversorgungszeit der Primärspule eingestellt werden kann. Wenn die Sollzündgesamtenergie klein ist, wird ein Bereich angenommen, der durch Reduzierung der Energieversorgungszeit der Primärspule unter der Bedingung einer kleinen Flussgeschwindigkeit eingestellt werden kann.
Wenn die Sollzündgesamtenergie groß ist, wird der Unterstützungszeitpunkt in Abhängigkeit von der Flussgeschwindigkeit geändert. Wie in 8A dargestellt, wird die Energieversorgungszeit der Primärspule unabhängig von der Flussgeschwindigkeitsbedingung im Wesentlichen konstant eingestellt, und der Zündunterstützungszeitpunkt wird mit zunehmender Flussgeschwindigkeit früher eingestellt.
Dies liegt daran, dass sich mit zunehmender Flussgeschwindigkeit ein zwischen den Zündkerzenspalten gebildeter Entladungspfad schneller ausdehnt, der Entladungspfad neu gebildet wird und der Zeitpunkt, an dem die Energieversorgung der einmal gebildeten Flamme aufhört, früher ist. Ohne die Unterstützung wird der Entladungspfad zu einem frühen Zeitpunkt ab Beginn der Entladung neu gebildet, und es besteht die Möglichkeit, dass die Zufuhr der Sollzündgesamtenergie nicht vor der Neubildung des Entladungspfades erfolgen kann. Durch die Unterstützung des Stroms in Abhängigkeit von dem Zeitpunkt, zu dem die Umgestaltung des Entladungspfads erfolgt, wenn es keine Unterstützung gibt, ist es möglich, die Energieteilung in Bezug auf die Flamme fortzusetzen, indem der Zeitpunkt, zu dem der Entladungspfad umgestaltet wird, hinausgeschoben wird. Dadurch kann die Sollzündgesamtenergie der Flamme zugeführt werden, und die Zündfähigkeit wird verbessert.
Wenn die Flussgeschwindigkeit gering ist, ist die Ausdehnung des Entladungspfads langsam, die Ausdehnung des Entladungspfads nimmt zu, und der Zeitpunkt, zu dem die Reformierung wahrscheinlich durchgeführt wird, verzögert sich. Indem die Unterstützung in Übereinstimmung mit dem Zeitpunkt durchgeführt wird, an dem die Reformierung wahrscheinlich durchgeführt wird, ist es möglich, die Reformierung des Entladungspfads zu verhindern und eine kontinuierliche Erwärmung durchzuführen, wodurch der Flamme die Sollzündgesamtenergie zugeführt wird.
Dadurch kann Energie zum notwendigen Zeitpunkt zugeführt werden, und die Zündfähigkeit wird verbessert. Außerdem wird bei einer frühen Unterstützungszeitpunkt eine Periode, in der der Stromwert in der Anfangsphase der Entladung hoch ist, fortgesetzt und das Fortschreiten der Abnutzung der Zündkerze 17 wird beschleunigt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch auf eine Bedingung beschränkt, bei der die Flussgeschwindigkeit langsam ist, und durch Einstellen der Unterstützungszeitpunkt der Entladung spät, ist es möglich, die Fortsetzung des Stromwerts in der Anfangsphase der Entladung zu unterdrücken, was zu einer Unterdrückung des Verschleißes der Zündkerze führt.
Wie oben beschrieben, ist es durch das Betreiben der Unterstützungszeitpunkt entsprechend der Flussgeschwindigkeit um die Zündkerze möglich, die Zündfähigkeit zu verbessern, indem die Neubildung des Entladungspfades unterdrückt und der Verschleiß der Zündkerze unterdrückt wird.
Bei mittlerer Sollzündgesamtenergie wird die Primärenergieversorgungsperiode mit zunehmender Flussgeschwindigkeit groß gewählt. Außerdem wird die Unterstützung unter einer Bedingung durchgeführt, bei der die Flussgeschwindigkeit klein ist, und der Unterstützungszeitpunkt ist mit zunehmender Flussgeschwindigkeit früher. Mit dieser Einstellung ist es möglich, unter der Bedingung der vorgegebenen Flussgeschwindigkeit oder mehr, nur die Änderung des Energieversorgungsbetrages zur Primärspule zu bewältigen, ohne die Unterstützung zu nutzen. Währenddessen kann unter der Bedingung einer niedrigen Flussgeschwindigkeit der Maximalwert des auf der Sekundärspulenseite erzeugten Stroms unterdrückt werden, und der Strom kann in der zweiten Hälfte der Entladung gesichert werden, die den Strom unter der Bedingung einer niedrigen Flussgeschwindigkeit erfordert. Dadurch ist es möglich, die Zündfähigkeit unabhängig von der Flussgeschwindigkeitsbedingung zu sichern und den Verschleiß der Zündkerze durch Unterdrückung des Strommaximalwertes zu unterdrücken.
Wenn die Sollzündgesamtenergie klein ist, steigt der Energieversorgungsbetrag der Primärspule mit zunehmender Flussgeschwindigkeit, und der Energieversorgungsbetrag der Primärspule sinkt mit abnehmender Flussgeschwindigkeit. Durch diese Einstellung ist es möglich, ein Soll zu erreichen, das unter der Bedingung einer hohen Flussgeschwindigkeit einen hohen Strom in der ersten Hälfte nach Entladung erfordert, und eine Verschwendung zu vermeiden, dass der Strom in der ersten Hälfte nach Entladung unter der Bedingung einer niedrigen Flussgeschwindigkeit unnötig ist. Da jedoch eine Mindest-Energieversorgungszeit erforderlich ist, um auf der Sekundärseite eine Durchschlagsspannung zu erzeugen, kann der primäre Energieversorgungsbetrag nicht darüber hinaus verkürzt werden.
9 zeigt ein Beispiel für ein Ergebnis der oben beschriebenen Verarbeitung. Von oben sind die Motordrehzahl, die Flussgeschwindigkeit des Zündzeitpunkts, die Primärspulenenergieversorgungsperiode, der Unterstützungszeitpunkt (Terziärspulenenergieversorgungsstartzeitpunkt) und die durch die Primärspulenenergieversorgungsperiode und die Stromunterstützung eingestellte Stromwellenform dargestellt. 9 zeigt eine Situation, in der die Motordrehzahl mit dem Ablauf der Zeit zunimmt, und 9 zeigt die Ergebnisse bei vier Drehzahlstufen.
Die Stufen der Drehzahl werden als erste Stufe, zweite Stufe, dritte Stufe und vierte Stufe von links dargestellt. Infolge der mit der Drehzahländerung einhergehenden Flussgeschwindigkeitsänderung von der ersten Stufe zur zweiten Stufe erhöht sich die Primärspulenenergieversorgungsperiode im Vergleich zur ersten Stufe, und der maximale Strom der Stromwellenform nimmt zu. Ferner wird bei der Verschiebung auf die dritte Stufe die Terziärspule erregt. Wenn sich die Drehzahl auf die vierte Stufe verschiebt, ist der Energieversorgungszeitpunkt der Terziärspule früher als bei der Drehzahlbedingung, bei der die Drehzahl die dritte Stufe ist.
Da die Flussgeschwindigkeitsänderung des Zündzeitpunktes in Bezug auf die Drehzahl des Motors grundsätzlich eine monotone Korrelation aufweist, besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass sich die Änderung des Zündunterstützungszeitpunktes in Bezug auf die Drehzahl monoton ändert. Auf diese Weise ist es möglich, bei Änderung der Betriebsbedingung des Motors und der Flussgeschwindigkeit im Zylinder die notwendige Energie zu einem geeigneten Zeitpunkt entsprechend der Flussgeschwindigkeit zu erzeugen, die Zündfähigkeit zu sichern und eine verschwenderische Energieversorgung zu unterdrücken.
10 zeigt ein Beispiel für ein Ergebnis der oben beschriebenen Verarbeitung. Der Betätigungsgrad des variablen Ventils, die Flussgeschwindigkeit des Zündzeitpunkts, die Primärspulenenergieversorgungsperiode, der Unterstützungszeitpunkt (der Terziärspulenenergieversorgungsstartzeitpunkt) und die durch die Primärspulenenergieversorgungsperiode und die Stromunterstützung eingestellte Stromwellenform sind von oben dargestellt. In 10 wird der Betätigungsgrad des variablen Ventils von einer Verfrühungsseite zu einer Verzögerungsseite mit dem Ablauf der Zeit betrieben, und die Ergebnisse bei vier Stufen des Betätigungsgrades des variablen Ventils sind in 10 dargestellt.
Die Stufen des Betätigungsgrads des variablen Ventils werden als erste Stufe, zweite Stufe, dritte Stufe und vierte Stufe von links dargestellt. Bei der Änderung von der ersten Stufe zur dritten Stufe erhöht sich die Flussgeschwindigkeit, und bei der Änderung von der dritten Stufe zur vierten Stufe verringert sich die Flussgeschwindigkeit. Wie unter Bezugnahme auf 7B beschrieben, hat die Flussgeschwindigkeit eine Kennlinie, die sich nicht unbedingt monoton in Bezug auf den Betätigungsgrad des variablen Ventils ändert, so dass die Flussgeschwindigkeitsänderungen wie in 10 dargestellt sind.
Wenn sich der Betätigungsgrad des variablen Ventils von der ersten Stufe zur dritten Stufe ändert, nimmt die Flussgeschwindigkeit mit der Änderung zu, so dass der Stromunterstützungszeitpunkt früher ist. Bei den Änderungen von der dritten Stufe zur vierten Stufe hingegen nimmt die Flussgeschwindigkeit ab, so dass sich der Unterstützungszeitpunkt verzögert.
Da, wie oben beschrieben, die Änderung der Flussgeschwindigkeit des Zündzeitpunktes in Bezug auf den Betrieb des variablen Ventils nicht in einem monotonen Zusammenhang steht, darf sich die Änderung des Zündunterstützungszeitpunktes in Bezug auf denselben Betätigungsgrad nicht monoton ändern. Auf diese Weise ist es möglich, bei einer Änderung der Betriebsbedingung des variablen Ventils und einer Änderung der Flussgeschwindigkeit im Zylinder die notwendige Energie zu einem geeigneten Zeitpunkt entsprechend der Flussgeschwindigkeit zu erzeugen, die Zündfähigkeit zu sichern und eine verschwenderische Energieversorgung zu unterdrücken.
11 zeigt ein Beispiel für ein Ergebnis der oben beschriebenen Verarbeitung. Von oben betrachtet sind der Drehsteuerungsventilbetätigungsgrad, der Drosselöffnungsgrad, die Flussgeschwindigkeit des Zündzeitpunkts, die Primärspulenenergieversorgungsperiode, der Unterstützungszeitpunkt (der Terziärspulenenergieversorgungsstartzeitpunkt) und die durch die Primärspulenenergieversorgungsperiode und die Stromunterstützung eingestellte Stromwellenform dargestellt. In 11 durchläuft der Betätigungsgrad des Drehsteuerungsventils im Laufe der Zeit einen offenen und einen geschlossenen Zustand. Wenn der Betätigungsgrad des Drehsteuerungsventils in der ersten Hälfte (erste und zweite Stufe) zwischen dem offenen und dem geschlossenen Zustand gewechselt wird, wird der Drosselöffnungsgrad auf einem konstanten Öffnungsgrad gehalten, und wenn der Betätigungsgrad in der zweiten Hälfte (dritte und vierte Stufe) zwischen dem offenen und dem geschlossenen Zustand gewechselt wird, nimmt der Drosselöffnungsgrad zu.
Außerdem wird der Betätigungsgrad des variablen Ventils von der Verfrühungsseite bis zur Verzögerungsseite betrieben, und 11 zeigt die Ergebnisse bei vier Stufen des Betätigungsgrads de variablen Ventils. Wenn die Flussgeschwindigkeit durch Öffnen und Schließen des Drehsteuerungsventils unter der Bedingung des gleichen Drosselöffnungsgrades verglichen wird, ist die Flussgeschwindigkeit im geschlossenen Zustand des Drehsteuerungsventils groß, und wenn die Flussgeschwindigkeit im Zustand des gleichen Drehsteuerungsventils verglichen wird, ist die Flussgeschwindigkeit im Zustand des großen Drosselöffnungsgrades groß.
Da die Flussgeschwindigkeit in einem Zustand, in dem das Drehsteuerungsventil geschlossen ist, im Vergleich zu einem Zustand, in dem das Drehsteuerungsventil geöffnet ist, zunimmt, ist der Unterstützungszeitpunkt früher. Außerdem wird unter der Bedingung, dass der Drosselöffnungsgrad groß ist, die Flussgeschwindigkeit größer als unter der Bedingung, dass der Drosselöffnungsgrad klein ist, so dass der Unterstützungszeitpunkt früher angesetzt wird.
Auf diese Weise ist es möglich, bei Änderung der Betriebsbedingung der Drossel und der Flussgeschwindigkeit im Zylinder die notwendige Energie zu einem geeigneten Zeitpunkt entsprechend der Flussgeschwindigkeit zu erzeugen, die Zündfähigkeit zu sichern und eine verschwenderische Energieversorgung zu unterdrücken.
12 zeigt ein Beispiel für ein Ergebnis der oben beschriebenen Verarbeitung. Von oben betrachtet sind der Zündzeitpunkt, die Flussgeschwindigkeit des Zündzeitpunkts, die Primärspulenenergieversorgungsperiode, der Unterstützungszeitpunkt (der Terziärspulenenergieversorgungsstartzeitpunkt) und die durch die Primärspulenenergieversorgungsperiode und die Stromunterstützung eingestellte Stromwellenform dargestellt. In 12 ändert sich der Zündzeitpunkt in einer Verfrühungsrichtung mit dem Ablauf der Zeit. Die Flussgeschwindigkeit nimmt mit der Veränderung des Zündzeitpunktes in der Verfrühungsrichtung zu. Daher wird der Unterstützungszeitpunkt zusammen mit der Verfrühung des Zündzeitpunktes früher angesetzt.
Auf diese Weise ist es möglich, bei Änderung des Zündzeitpunktes und der Flussgeschwindigkeit im Zylinder die notwendige Energie zu einem der Flussgeschwindigkeit entsprechenden Zeitpunkt zu erzeugen, die Zündfähigkeit zu sichern und eine verschwenderische Energieversorgung zu unterdrücken.
Als nächstes wird die von der Betätigungsgradkorrektureinheit 44 in 4 durchgeführte Verarbeitung beschrieben. Die Berechnungseinheit für maximal erzeugbare Energie 44a berechnet die maximale Energie, die auf der Grundlage der Versorgungsspannung der Zündspule 16 erzeugt werden kann. Die Energie, die in der Zündspule 16 gespeichert werden kann, ist proportional zum Quadrat der Spannung des an die Zündspule 16 angeschlossenen Netzteils.
Wenn die Referenzspannung z. B. 14 V beträgt, sinkt die gespeicherte Energie bei 12 V um 27 % und bei 10 V um 50 %. Da die Stromversorgung der Zündspule 16 in der Regel eine Batterie ist, kann die Versorgungsspannung der Spule schwanken. Da die Beziehung zwischen der Batteriespannung (VB) und der maximal erzeugbaren Energie die Spezifikation der Zündspule 16 ist, kann die Beziehung zwischen der Batteriespannung (VB) und der maximal erzeugbaren Energie im Voraus untersucht werden, und die maximal erzeugbare Energie kann als eine Zuordnung der Spannung gehalten werden. Aus der gleichen Beziehung wird der Betrag der erzeugbaren Energie in Abhängigkeit von der Versorgungsspannung berechnet.
Die Sollverdünnungsgradkorrektureinheit 44b übernimmt die Steuerung zur Korrektur des Verdünnungsgrades (EGR-Rate und Luftkraftstoffverhältnis) auf der Grundlage des berechneten Energiebetrags, der erzeugt werden kann.
Die von der Sollverdünnungsgradkorrektureinheit 44b durchgeführte Verarbeitung wird unter Bezugnahme auf 13 beschrieben. Zunächst werden das Gaskraftstoffverhältnis (G/F) und das effektive G/F beschrieben. G/F ist ein Verhältnis der Masse von anderen Gaskomponenten (Luft, EGR-Gas, Feuchtigkeit) als dem Kraftstoff im Luftkraftstoffgemisch zur Masse des Kraftstoffs. Je größer das G/F ist, desto instabiler ist die Zündung.
Der G/F-Wert, bei dem die Zündung instabil wird, variiert je nach Zusammensetzung des Gases. Der G/F-Wert, bei dem die Zündung instabil wird, wenn das Luftkraftstoffgemisch mit dem EGR-Gas verdünnt wird, ist kleiner als der G/F-Wert, bei dem die Zündung instabil wird, wenn das Luftkraftstoffgemisch mit Luft verdünnt wird. Dies ist darauf zurückzuführen, dass Luft Sauerstoff enthält und daher eine höhere Reaktivität aufweist als EGR-Gas. Auf diese Weise wird das effektive G/F definiert, um EGR-Gas und Luft, die unterschiedliche Einflüsse auf die Zündfähigkeit haben, mit demselben Index zu behandeln. Zum Beispiel wird das effektive G/F durch den folgenden Ausdruck (4) definiert. $Effektives G / F = (A / F) (1 + α \times EGR - Rate)$
Hier ist α ein numerischer Wert von etwa 3. Bei normalem G/F ist α 1. Dieser Ausdruck besagt, dass der Einfluss des EGR-Gases 1 g auf die Zündfähigkeit dem der Luft α (g) entspricht.
[Schritt S1301]
Aus der von der Berechnungseinheit für maximal erzeugbare Energie 44a berechneten maximal erzeugbaren Energie wird ein einstellbares effektives G/F berechnet. Der Zusammenhang zwischen der Spulenerzeugungsenergie und dem einstellbaren effektiven G/F wird im Vorfeld durch einen Test oder eine Simulation untersucht und dann zugeordnet. An der Steuerungseinrichtung wird die einstellbare effektive G/F auf der Grundlage der Zuordnung und der maximal erzeugbaren Energie berechnet. Das einstellbare effektive G/F ist im Folgenden eine Obergrenze G/F.
[Schritt S1302]
Es wird bestimmt, ob die Abgas-A/F, die EGR-Rate und die effektive G/F (Momentaneffektiv-G/F) zum gegenwärtigen Zeitpunkt, berechnet aus Ausdruck (4), kleiner sind als die in Schritt S1301 berechnete Obergrenze G/F oder nicht. Wenn der Momentaneffektiv-G/F kleiner als der obere Grenzwert G/F ist, fährt das Verfahren mit Schritt S1307 fort. Wenn der Momentaneffektiv-G/F größer ist als die Obergrenze G/F, wird mit Schritt S1303 fortgefahren.
[Schritt S1303]
Es wird ermittelt, ob das Abgas-Kraftstoffverhältnis (Momentan-Kraftstoffverhältnis) größer ist als eine Untergrenze für das magere Kraftstoffverhältnis. Wenn das Momentan-A/F größer ist als der untere Grenzwert für das magere A/F, wird das Verfahren mit Schritt S1304 fortgesetzt. Ist das Momentan-A/F kleiner als der untere Grenzwert für das magere A/F, wird mit Schritt S1306 fortgefahren. Beachten Sie, dass diese Bestimmung die gleiche ist wie die Bestimmung, ob die Magerverbrennung gerade ausgeführt wird.
Insbesondere wird davon ausgegangen, dass die Magerverbrennung durchgeführt wird, wenn das Momentan-A/F größer als die Mageruntergrenze ist. Umgekehrt gilt, wenn das Momentan-A/F kleiner als die Mager-A/F-Untergrenze ist, dass die Magerverbrennung nicht durchgeführt wird (stöchiometrische Verbrennung wird durchgeführt).
[Schritt S1304]
Es wird ermittelt, ob der obere Grenzwert G/F größer ist als ein im Magerverbrennungsbetrieb zulässiger Minimalwert (Magergrenze A/F-Untergrenze) von A/F. In einem Fall, in dem der obere Grenzwert G/F größer ist als der untere Grenzwert für das magere A/F, d.h. in einem Fall, in dem das den unteren Grenzwert für das magere A/F übersteigende A/F eingestellt und der Vorgang durch den Magerverbrennungsbetrieb durchgeführt werden kann, fährt das Verfahren mit Schritt S1305 fort.
[Schritt S1305]
Die Soll-EGR-Rate wird anhand des folgenden Beziehungsausdrucks (5) eingestellt, und Soll-A/F wird auf die untere Grenze des mageren A/F eingestellt. $\begin{array}{l} Soll-EGR-Rate = (Obergrenze G / F - Mager A / F Unter - \\ grenze) / α \end{array}$
Da es notwendig ist, den Sollwert zu ändern, kann G/F so groß wie möglich eingestellt werden, und die Verdünnung kann nur mit Luft durchgeführt werden, um die Verbrennungstemperatur zu senken (Soll-EGR-Rate = 0).
[Schritt S1306]
Das Soll-Luftkraftstoffverhältnis wird auf ein stöchiometrisches Luftkraftstoffverhältnis gesetzt, und die Soll-EGR-Rate wird anhand des folgenden relationalen Ausdrucks (6) festgelegt. $\begin{array}{l} Soll-EGR-Rate = (Obergrenze G / F - stöchiometrisches A / F) \\ \div α \end{array}$
A/Fst in S1306 in 13 stellt ein stöchiometrisches A/F (stöchiometrisches Luftkraftstoffverhältnis) dar.
[Schritt S1307]
Sowohl die Soll-EGR-Rate als auch das Soll-A/F werden beibehalten.
Der Verlauf der EGR-Rate und der A/F, wenn die in 13 dargestellte Verarbeitung ausgeführt wird, ist in 14 dargestellt. 14 zeigt die Versorgungsspannung der Zündspule 16, die maximal erzeugbare Energie, das effektive G/F, das A/F und die EGR-Rate von oben. Mit abnehmender Versorgungsspannung der Zündspule 16 nimmt auch die maximal erzeugbare Energie ab. Bei der effektiven G/F und der A/F wird eine Änderung der oberen Grenze G/F, die mit einer Änderung der maximal erzeugbaren Energie einhergeht, durch eine gestrichelte Linie angezeigt.
Zum Zeitpunkt t1 beginnt die obere Grenze G/F unter die effektive G/F zu fallen. Aus dem Verhältnis zwischen A/F und der Magergrenze A/F (Ein-Punkt-Kettenlinie im A/F-Diagramm) zu diesem Zeitpunkt wird der A/F-Sollwert auf die Magergrenze A/F-Untergrenze unter Beibehaltung der mageren Verbrennungseinstellung eingestellt. Die Soll-EGR-Rate wird so eingestellt, dass der obere Grenzwert G/F eingehalten wird. Wenn verschiedene Stellglieder (Drosselklappe, EGR-Ventil) betätigt werden, um diese Sollsetzung zu erfüllen, ändern sich der A/F-Wert und die EGR-Rate.
Konkret ändert sich die EGR-Rate entsprechend der Abnahme des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses, wobei das Luft/Kraftstoff-Verhältnis zum Zeitpunkt t1 die untere Grenze des mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnisses erreicht und dann bis zum Zeitpunkt t2 entsprechend der Änderung der oberen Grenze G/F weiter abnimmt. Zum Zeitpunkt t2 hat die EGR-Rate 0 % erreicht, und die Abnahme der oberen Grenze G/F kann aufgrund der Abnahme der EGR-Rate nicht mehr bewältigt werden. In diesem Fall wird der Sollwert der A/F auf die stöchiometrische A/F (A/Fst) gesetzt, der Sollwert der EGR-Rate wird so eingestellt, dass die effektive G/F zur oberen Grenze G/F wird, und es werden verschiedene Stellglieder betrieben.
Wie oben beschrieben, ist es möglich, durch Änderung des Soll-A/F und der Soll-EGR-Rate in Übereinstimmung mit der Energie-Obergrenze, die von der Zündspule 16 erzeugt werden kann, eine geeignete Verbrennungssteuerung entsprechend dem Zustand der Zündspule 16 und der Versorgungsspannung durchzuführen, und es ist möglich, einen Betrieb durchzuführen, bei dem eine Verschlechterung des Wirkungsgrads der Brennkraftmaschine aufgrund einer Änderung der Versorgungsspannung unterdrückt wird, während Zündfehler der Brennkraftmaschine unterdrückt werden.
[Zweite Ausführungsform]
15 ist ein Steuerungsblock, der einen Umriss der Entladeenergiesteuerung zeigt, die von einer Zündsteuerungseinheit 24 in einer ECU 20 durchgeführt wird, die eine Brennkraftmaschinensteuerungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
Eine Sollzündgesamtenergieberechnungseinheit 151 ist die gleiche wie in 4.
Eine Sollzündenergieverwirklichungseinheit 152 ermittelt den Betätigungsgrad der Zündkerze 17 basierend auf einem Sollzündgesamtenergiebetrag, einem erforderlichen Drehmoment, einer Drehzahl, und Betätigungsgraden und Zündzeitpunkten eines variablen Ventils und eines Drehsteuerungsventils. Eine Energieversorgungsperiode, ein Unterstützungszeitpunkt und eine Periode der Primärspule zur Ermittlung einer Grundstromwellenform werden eingestellt, berechnet und ausgegeben.
16 illustriert einen Steuerungsablauf der arithmetischen Verarbeitung für die Zündsteuerung gemäß der ersten Ausführungsform. Schritt S1601 ist eine Verarbeitung, die von der Sollzündgesamtenergieberechnungseinheit 151 in 15 ausgeführt wird, und Schritt S1602 ist eine Verarbeitung, die von der Sollzündenergieverwirklichungseinheit 152 ausgeführt wird.
[Schritt S1601]
Die Verarbeitung in Schritt S1601 ist die gleiche wie die Verarbeitung in Schritt S501 in 5.
[Schritt S1602]
In Schritt S1602 wird festgestellt, ob Unterstützung notwendig ist oder nicht. Die Unterstützungsnotwendigkeit wird beispielsweise aus der Grundeinstellung der Sollzündgesamtenergie und der Energieversorgungsperiode des für die jeweilige Betriebsbedingung eingestellten Primärstroms ermittelt. Für diese Ermittlung wird die Energieversorgungsperiode der Primärspule entsprechend dem Motordrehmoment, der Drehzahl und dem Verdünnungsgrad als Betriebsbedingung zugeordnet und der Energieversorgungsbetrag der Primärspule entsprechend der aktuellen Betriebsbedingung und dem Verdünnungsgrad aus der Zuordnung ermittelt.
Anschließend wird die durch die Energieversorgung der Primärspule erzeugte Energie berechnet, indem die Energie, die von der Zündspule 16 nur durch die Energieversorgung der Primärspule erzeugt werden kann, mit demselben Energieversorgungsbetrag und derselben Versorgungsspannung zugeordnet wird. Weiterhin wird festgestellt, ob die berechnete Energie der Sollzündgesamtenergie entspricht. Wenn festgestellt wird, dass die Sollzündgesamtenergie nicht erfüllt ist, wird festgestellt, dass die Unterstützung erforderlich ist, und wenn die Sollzündgesamtenergie erfüllt ist, wird festgestellt, dass die Unterstützung nicht erforderlich ist. Alternativ kann die Notwendigkeit der Unterstützung mit jeder Betriebsbedingung und jedem Verdünnungsgrad zugeordnet werden, und die Notwendigkeit der Unterstützung kann auf der Grundlage der Zuordnung, der tatsächlichen Betriebsbedingung und des Verdünnungsgrads bestimmt werden.
[Schritt S1603]
Wenn in Schritt S1602 festgestellt wird, dass die Unterstützung notwendig ist, wird in Schritt S1603 der Unterstützungszeitpunkt aus dem Betätigungsgrad des Stellglieds berechnet.
Der Unterstützungszeitpunkt muss entsprechend der Flussgeschwindigkeit um die Zündkerze am Zündzeitpunkt festgelegt werden. In der vorliegenden Ausführungsform wird die Flussgeschwindigkeit nicht geschätzt, und der Unterstützungszeitpunkt wird entsprechend der Korrelation zwischen der Flussgeschwindigkeit und dem Stellglied betrieben. Zum Beispiel gibt es ein Verfahren zur Ermittlung des Unterstützungszeitpunkts durch das Produkt aus der Referenzunterstützungsverzögerung für jede Betriebsbedingung und dem Korrekturkoeffizienten der Unterstützungsverzögerung auf der Grundlage jedes Betätigungsgrads des variablen Ventils, Drehsteuerungsventilöffnungsgrad und Zündzeitpunkt.
Im Falle der Gewinnung der Unterstützungsverzögerung durch das vorliegende Verfahren werden die Beziehung zwischen der Betriebsbedingung und der Referenzunterstützungsverzögerung sowie die Beziehung zwischen jedem Betätigungsgrad des variablen Ventils, dem Drehsteuerungsventilöffnungsgrad, dem Zündzeitpunkt und dem Korrekturkoeffizient unter Bezugnahme auf die 17A bis 17D beschrieben. 17A bis 17D veranschaulichen eine Beziehung 171 zwischen der Betriebsbedingung und der Referenzunterstützungsverzögerung, eine Beziehung 172 zwischen dem Betätigungsgrad des variablen Ventils und dem Korrekturkoeffizienten, eine Beziehung 173 zwischen dem Drehsteuerungsventilöffnungsgrad und dem Korrekturkoeffizienten und eine Beziehung 174 zwischen dem Zündzeitpunkt und dem Korrekturkoeffizienten.
Zu den Betriebsbedingungen gehören die Drehzahl des Motors und ein vom Motor erzeugtes Drehmoment (Motordrehmoment) . Die Winkelgeschwindigkeit des im Motor gebildeten Wirbels ändert sich tendenziell mit der Motordrehzahl, und die Flussgeschwindigkeit des Zündzeitpunkts nimmt tendenziell mit steigender Motordrehzahl zu. Wenn das Motordrehmoment zunimmt, wird mehr Luft in den Motorzylinder eingeleitet, so dass der Impuls im Motorzylinder zunimmt und die Flussgeschwindigkeit steigen kann.
Da der Öffnungsgrad der Drossel tendenziell mit steigendem Motordrehmoment zunimmt, bedeutet dies im Allgemeinen, dass die Flussgeschwindigkeit am Zündzeitpunkt mit steigendem Drosselöffnungsgrad zunimmt. Daher hat die Referenzunterstützungsverzögerung solche Kennlinien, dass die Referenzunterstützungsverzögerung mit zunehmendem Motordrehmoment abnimmt (negative Korrelation) und mit zunehmender Drehzahl abnimmt (negative Korrelation) (17 A).
Für den Betätigungsgrad des variablen Ventils gilt, da die Flussgeschwindigkeit eine Kennlinie hat, die einen Maximalwert in einem vorgegebenen Bereich hat, hat der Korrekturkoeffizient der Unterstützungsverzögerung eine Kennlinie, die einen Minimalwert in einem vorgegebenen Bereich des Betätigungsgrades des variablen Ventils hat. Je größer die Differenz des tatsächlichen Betätigungsgrades zum Betätigungsgrad (Referenzbetätigungsgrad) des variablen Ventilmechanismus mit der maximalen Flussgeschwindigkeit ist, desto größer ist die Unterstützungsverzögerung. Das heißt, es besteht eine positive Korrelation zwischen der Differenz zwischen dem Referenzbetätigungsgrad und dem tatsächlichen Betrieb und der Unterstützungsverzögerung.
Wird z. B. das variable Ventil betätigt, um das Einlassventil extrem schnell zu schließen, schwächt sich die Strömung im Motorzylinder ab und die Flussgeschwindigkeit am Zündzeitpunkt nimmt ab, so dass die Unterstützungsverzögerung sinkt. Wenn der Schließzeitpunkt des Einlassventils extrem langsam ist, bläst ein Teil der in den Motorzylinder eingeleiteten Luft zum Ansaugrohr zurück, der Impuls im Motorzylinder nimmt ab, und die Flussgeschwindigkeit am Zündzeitpunkt nimmt ab, so dass die Unterstützungsverzögerung abnimmt.
Daher hat die Änderung der Unterstützungsverzögerung in Bezug auf den Betätigungsgrad des variablen Ventils eine Kennlinie mit einem Minimalwert in einem vorbestimmten Bereich (17B).
Das Drehsteuerungsventil ist ein Mechanismus zur Erhöhung der Flussgeschwindigkeit des in den Motor strömenden Gases, indem ein Teil eines Strömungsweges durch die Betätigung des Steuerungsventils geschlossen wird. Ein Zustand, in dem der Drehsteuerungsventilöffnungsgrad groß ist, zeigt an, dass der Betrag des Schließens des Strömungsweges relativ klein ist. In einem Zustand, in dem der Öffnungsgrad des Drehsteuerungsventils groß ist, ist der Betrag des Schließens des Fließweges relativ klein, und die Flussgeschwindigkeit am Zündzeitpunkt ist klein. In einem Zustand, in dem der Öffnungsgrad des Drehsteuerungsventils klein ist, ist der Betrag des Schließens des Fließweges relativ groß, und die Flussgeschwindigkeit am Zündzeitpunkt ist groß, und somit ist die Unterstützungsverzögerung klein.
Daher hat der Korrekturkoeffizient der Unterstützungsverzögerung eine positive Korrelation mit dem Öffnungsgrad des Drehsteuerungsventils (17C). Wenn es sich bei dem im Zylinder gebildeten Wirbel um einen Drehwirbel handelt, nimmt die Flussgeschwindigkeit um die Zündkerze tendenziell ab, und die Unterstützungsverzögerung nimmt zu, wenn der Zündzeitpunkt verzögert wird, da sich der Wirbel beim Anheben des Kolbens abschwächt. Daher gibt es eine Kennlinie, dass der Korrekturkoeffizient der Unterstützungsverzögerung mit fortschreitender Zündzeitpunkt abnimmt (17D). In der auf dem Zündzeitpunkt basierenden Korrekturkarte wird der Korrekturkoeffizient der Unterstützungsverzögerung mit fortschreitendem Zündzeitpunkt klein gewählt.
Durch die Zuordnung der in 17A bis 17D dargestellten Kennlinien im Voraus durch Experiment oder Simulation kann die Unterstützungsverzögerung in Schritt S1603 berechnet werden. Die Beziehung zwischen dem Stellglied und der Unterstützung im Falle des Vorgangs im selben Schritt ist die gleiche wie die unter Bezugnahme auf die 9 bis 12 beschriebene.
Die Hauptmerkmale der ersten und zweiten Ausführungsform lassen sich auch wie folgt zusammenfassen.
Der Prozessor (CPU 23a, 3) der Brennkraftmaschinensteuerungsvorrichtung (ECU 20, 3) berechnet die Sollzündgesamtenergie, die den für die Zündung des Luftkraftstoffgemisches im Zylinder der Brennkraftmaschine erforderlichen Energiesollwert angibt, auf der Grundlage der Betriebsbedingung (z. B. erforderliches Drehmoment und Drehzahl) der Brennkraftmaschine und eines Verdünnungszustands (z. B. EGR-Rate, Luftkraftstoffverhältnis) des Luftkraftstoffgemisches (Sollzündgesamtenergieberechnungseinheit 41, 4).
Der Prozessor (CPU 23a) unterstützt den Entladestrom mit der Zündvorrichtung auf der Grundlage eines Parameters (z. B. dem Öffnungsgrad des Drehsteuerungsventils, dem Betätigungsgrad des variablen Ventilmechanismus, dem Öffnungsgrad der Drossel und dem Zündzeitpunkt) der Brennkraftmaschine, der mit der Flussgeschwindigkeit des Luftkraftstoffgemisches im Zylinder der Brennkraftmaschine am Zündzeitpunkt korreliert ist, und erzeugt mit der Zündvorrichtung die der Sollzündenergie entsprechende Zündenergie (Sollzündenergieverwirklichungseinheit 43, 4).
Dadurch wird der Entladestrom entsprechend den mit der Flussgeschwindigkeit korrelierten Parametern der Brennkraftmaschine unterstützt, und die Rückbildung des Entladungspfades wird unterdrückt. Infolgedessen kann ein Zündfehler der Brennkraftmaschine unterdrückt werden. Darüber hinaus kann durch die Verzögerung des Zeitpunkts der Unterstützung des Entladestroms bei langsamer Flussgeschwindigkeit der Entladestrom in der Anfangsphase der Entladung unterdrückt werden. Dadurch kann der Verschleiß der Zündkerze 17 unterdrückt werden.
Der Prozessor (CPU 23a) schätzt die Flussgeschwindigkeit des Luftkraftstoffgemischs im Zylinder der Brennkraftmaschine zum Zündzeitpunkt auf der Grundlage z. B. der Betriebsbedingung (z. B. erforderliches Drehmoment und Drehzahl) der Brennkraftmaschine, des Betätigungsgrads (z. B. des Öffnungsgrads des Drehsteuerungsventils und des Betätigungsgrads des variablen Ventilmechanismus) des Stellglieds, das den Flusszustand des Luftkraftstoffgemischs im Zylinder der Brennkraftmaschine steuert, und des Zündzeitpunkts (Zündzeitpunktflussgeschwindigkeitsberechnungseinheit 42, 4).
Der Parameter der Brennkraftmaschine, der mit der Flussgeschwindigkeit korreliert, ist z. B. ein Flussgeschwindigkeitsschätzwert, der den vom Prozessor (CPU 23a) geschätzten Wert der Flussgeschwindigkeit angibt. Der Prozessor (CPU 23a) reduziert die Unterstützungsverzögerung, die die Zeit vom Entladugsstartzeitpunkt bis zum Zeitpunkt des Beginns der Unterstützung des Entladestroms anzeigt, wenn der Flussgeschwindigkeitsschätzwert ansteigt (8A, 8B und dergleichen).
Dadurch wird der Entladestrom zu einem Zeitpunkt unterstützt, der dem Flussgeschwindigkeitsschätzwert entspricht. Außerdem kann die Flussgeschwindigkeit ohne Verwendung eines Zylinderinnenflussgeschwindigkeitssensors (Flussratensensor) geschätzt werden.
Der Prozessor (CPU 23a) reduziert die Unterstützungs- verzögerung, wenn die Flussgeschwindigkeit aufgrund einer Änderung der Parameter (z. B. Öffnungsgrad des Drehsteuerungsventils, Betätigungsgrad des variablen Ventilmechanismus, Öffnungsgrad der Drossel und Zündzeitpunkt) der Brennkraftmaschine, die mit der Flussgeschwindigkeit korreliert sind, zunimmt (17A bis 17D).
Dadurch wird der Entladestrom zu einem Zeitpunkt unterstützt, der einem Parameter der Brennkraftmaschine entspricht, der mit der Flussgeschwindigkeit korreliert.
Der mit der Flussgeschwindigkeit korrelierende Parameter der Brennkraftmaschine ist beispielsweise der Betätigungsgrad des Stellgliedes (z.B. Drehsteuerungsventil, variabler Ventilmechanismus und Drosselklappe), der den Flusszustand des Luftkraftstoffgemisches im Zylinder der Brennkraftmaschine steuert. Infolgedessen wird der Entladestrom zu dem Zeitpunkt unterstützt, der dem Betätigungsgrad des Stellglieds entspricht, der mit der Flussgeschwindigkeit korreliert ( 17A, 17B, 17C und dergleichen).
Das Stellglied ist z.B. das Drehsteuerungsventil. Der Prozessor (CPU 23a) erhöht die Unterstützungsverzögerung mit zunehmendem Öffnungsgrad des Drehsteuerungsventils (17C u.ä.). Infolgedessen wird der Entladestrom zu einem Zeitpunkt unterstützt, der dem Öffnungsgrad des Drehsteuerungsventils entspricht.
Das Stellglied ist z. B. der variable Ventilmechanismus (variables Ventil 5, 1), der den Zeitpunkt des Schließens des Einlassventils einstellt. Der Prozessor (CPU 23a) erhöht die Unterstützungsverzögerung, wenn die Differenz zwischen dem Betätigungsgrad des variablen Ventilmechanismus und dem Referenzbetätigungsgrad, der den Betätigungsgrad des variablen Ventilmechanismus mit der maximalen Flussgeschwindigkeit angibt, zunimmt (17B u.ä.). Infolgedessen wird der Entladestrom zum Zeitpunkt unterstützt, der der Differenz zwischen dem Betätigungsgrad des variablen Ventilmechanismus und dem Referenzbetätigungsgrad entspricht.
Das Stellglied ist z.B. die Drosselklappe (elektronisch gesteuerte Drossel 2, 1). Der Prozessor (CPU 23a) reduziert die Unterstützungsverzögerung mit zunehmendem Öffnungsgrad (Motordrehmoment) der Drossel (17A u.ä.). Infolgedessen wird der Entladestrom zu einem Zeitpunkt unterstützt, der dem Öffnungsgrad der Drossel entspricht.
Der mit der Flussgeschwindigkeit korrelierte Parameter der Brennkraftmaschine ist z.B. ein Zündzeitpunkt. Der Prozessor (CPU 23a) reduziert die Unterstützungsverzögerung, wenn der Zündzeitpunkt fortschreitet (17D u.ä.). Infolgedessen wird der Entladestrom zu einem Zeitpunkt unterstützt, der dem Zündzeitpunkt entspricht.
Der Parameter der Brennkraftmaschine, der eine Korrelation mit der Flussgeschwindigkeit aufweist, kann eine Ausdehnungsgeschwindigkeit des Entladungsplasmas am Zündzeitpunkt sein. Mit zunehmender Flussgeschwindigkeit erhöht sich die Ausdehnungsgeschwindigkeit des Entladungsplasmas. Daher reduziert der Prozessor (CPU 23a) die Unterstützungsverzögerung mit zunehmender Ausdehnungsgeschwindigkeit. Dies hat zur Folge, dass der Entladestrom zu einem Zeitpunkt unterstützt wird, der der Ausdehnungsgeschwindigkeit des Entladungsplasmas entspricht.
Die Zündvorrichtung umfasst die Zündspule 16 (Primärspule, Sekundärspule und Terziärspule) und die Zündkerze 17 (2A). Durch Unterbrechung der Energieversorgung zur Primärspule fließt ein Entladestrom zwischen den Elektroden der Zündkerze 17, und durch Erregung der Terziärspule innerhalb der Entladungsperiode erhöht sich der Entladestrom (2B).
Wie in 8A und 8B dargestellt, veranlasst der Prozessor (CPU 23a) die Primärspule und die Terziärspule, Energie zu erzeugen, die der Sollzündgesamtenergie in der Sekundärspule entspricht, wenn die Sollzündgesamtenergie größer als ein vorbestimmter Bereich (Sollgesamtenergie ist mittel) ist (d. h. wenn die Sollgesamtenergie groß ist) und wenn die Sollzündgesamtenergie innerhalb des vorbestimmten Bereichs (Sollgesamtenergie ist mittel) liegt und die Flussgeschwindigkeit kleiner als ein Schwellenwert ist.
Wenn die Sollzündgesamtenergie innerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt (Sollgesamtenergie ist mittel) und die Flussgeschwindigkeit gleich oder größer als der Schwellenwert ist, und wenn die Sollzündgesamtenergie kleiner als der vorbestimmte Bereich ist (Sollgesamtenergie ist mittel) (d.h. wenn die Sollgesamtenergie klein ist), erzeugt der Prozessor (CPU 23a) Energie entsprechend der Sollzündgesamtenergie in der Sekundärspule nur durch die Primärspule (8A und 8B).
Wenn die Sollzündgesamtenergie größer als der vorbestimmte Bereich ist (wenn die Sollgesamtenergie groß ist) und wenn die Sollzündgesamtenergie innerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt (wenn die Sollgesamtenergie mittel ist) und die Flussgeschwindigkeit kleiner als der Schwellenwert ist, erhöht der Prozessor (CPU 23a) den Zeitpunkt der Einschaltung der Terziärspule, wenn die Flussgeschwindigkeit zunimmt (8A und 8B) .
Wenn die Sollzündgesamtenergie innerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt (die Sollgesamtenergie ist mittel) und wenn die Sollzündgesamtenergie kleiner als der vorgegebene Bereich ist (die Sollgesamtenergie ist klein), verlängert der Prozessor (CPU 23a) die Energieversorgungsperiode bis zur Primärspule, wenn die Flussgeschwindigkeit zunimmt.
Durch diese Steuerung der Energieversorgung an der Primärspule und der Terziärspule der Zündvorrichtung ist es möglich, den Verschleiß der Zündkerze 17 zu unterdrücken und gleichzeitig den Zündfehler der Brennkraftmaschine zu unterdrücken.
Der Prozessor (CPU 23a) berechnet die maximal erzeugbare Energie der Zündvorrichtung anhand der Spannung (z.B. Batteriespannung) des Lade-Netzteils der Zündvorrichtung (Berechnungseinheit für maximal erzeugbare Energie 44a, 4). Der Prozessor (CPU 23a) verringert den Sollwert des Verdünnungsgrades des Luftkraftstoffgemisches mit abnehmender maximal erzeugbarer Energie (Sollverdünnungsgradkorrektureinheit 44b, 4). Dadurch ist es möglich, eine Verschlechterung des Wirkungsgrades der Brennkraftmaschine aufgrund einer Änderung der Versorgungsspannung zu unterdrücken.
Es ist zu beachten, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt ist und verschiedene Modifikationen umfasst. Zum Beispiel sind die oben beschriebenen Ausführungsformen im Detail für ein einfaches Verständnis der vorliegenden Erfindung beschrieben worden, und sind nicht notwendigerweise auf diejenigen mit allen beschriebenen Konfigurationen beschränkt. Ferner kann ein Teil der Konfiguration einer Ausführungsform durch die Konfiguration einer anderen Ausführungsform ersetzt werden, und die Konfiguration einer anderen Ausführungsform kann zu der Konfiguration einer Ausführungsform hinzugefügt werden. Darüber hinaus ist es möglich, für einen Teil der Konfiguration jeder Ausführungsform andere Konfigurationen hinzuzufügen, zu löschen und zu ersetzen.
Darüber hinaus können einige oder alle der oben beschriebenen Konfigurationen, Funktionen und dergleichen durch Hardware realisiert werden, z.B. durch die Gestaltung mit einer integrierten Schaltung. Darüber hinaus kann jede der oben beschriebenen Konfigurationen, Funktionen und dergleichen durch Software realisiert werden, indem ein Prozessor ein Programm zur Realisierung der jeweiligen Funktion interpretiert und ausführt. Informationen wie ein Programm, eine Zuordnung und eine Datei zur Realisierung jeder Funktion können in einem Aufzeichnungsgerät wie einem Speicher, einer Festplatte und einem Solid State Drive (SSD) oder einem Aufzeichnungsmedium wie einer IC-Karte, einer SD-Karte und einer DVD gespeichert werden.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können die folgenden Aspekte aufweisen.

(1). Brennkraftmaschinensteuerungsvorrichtung, die eine Brennkraftmaschine mit einer Zündvorrichtung steuert, wobei die Zündvorrichtung einen Mechanismus zur Unterstützung eines Entladestroms mit einem Strom während einer Entladungsperiode enthält, wobei die Steuerungsvorrichtung Folgendes umfasst:
- eine Sollzündgesamtenergieberechnungseinheit, die die Sollzündgesamtenergie auf der Grundlage einer Betriebsbedingung und eines Verdünnungszustands eines Luftkraftstoffgemisches berechnet; und eine Sollzündenergieverwirklichungseinheit, die einen Strom auf der Grundlage eines mit einer Flussgeschwindigkeit innerhalb der Brennkraftmaschine korrelierten Parameters zu einem Zündzeitpunkt unterstützt und die Sollzündgesamtenergie einstellt.
(2). Steuerungsvorrichtung gemäß (1), die ferner eine Zündzeitpunktflussgeschwindigkeitsabschätzeinheit umfasst, die die Flussgeschwindigkeit am Zündzeitpunkt auf der Grundlage eines Betätigungsgrads eines Stellglieds, das die Betriebsbedingung und den Flusszustand innerhalb der Brennkraftmaschine steuert, und des Zündzeitpunkts schätzt, wobei der mit der Flussgeschwindigkeit korrelierte Parameter ein von der Zündzeitpunktflussgeschwindigkeitsabschätzeinheit geschätzter Flussgeschwindigkeitsschätzwert ist.
(3). Steuerungsvorrichtung nach (2), in der der Flussgeschwindigkeitsschätzwert des Zündzeitpunkts und eine Zeit von Beginn der Entladung bis zu einem Zeitpunkt des Beginns der Unterstützung des Stroms eine negative Korrelation aufweisen (Ergänzung: Flussgeschwindigkeit größer → Zeitraum von Beginn der Entladung bis Beginn der Unterstützung kleiner, Flussgeschwindigkeit kleiner → Zeitraum von Beginn der Entladung bis Beginn der Unterstützung größer).
(4). Steuerungsvorrichtung nach (1), in der die Flussgeschwindigkeit in der Brennkraftmaschine zu dem durch den mit der Fließgeschwindigkweit korrelierten Parameter angegebenen Zündzeitpunkt und die Zeit vom Beginn der Entladung bis zum Zeitpunkt des Beginns der Unterstützung des Stroms eine negative Korrelation aufweisen (Verallgemeinerung des Flussgeschwindigkeitskorrelationsparameters und des Betätigungsgrads) .
(5). Steuerungsvorrichtung gemäß (1) oder (4), in der der mit der Flussgeschwindigkeit korrelierte Parameter ein Betätigungsgrad eines Stellglieds ist, das einen Flusszustand innerhalb der Brennkraftmaschine steuert (der den Flussgeschwindigkeitskorrelationsparameter darstellt).
(6). Steuerungsvorrichtung nach (5), bei der das Stellglied, das den Flusszustand der Brennkraftmaschine steuert, ein in einem Ansaugrohr der Brennkraftmaschine vorgesehenes Motordrehsteuerungsventil ist, und ein Öffnungsgrad des Drehsteuerungsventils und eine Zeitdauer bis zur Unterstützung eine positive Korrelation aufweisen (Öffnungsgrad des Drehsteuerungsventils kleiner (= Flussgeschwindigkeit größer) → Zeitdauer bis zur Unterstützung kleiner).
(7). Steuerungsvorrichtung nach (5), bei der das Stellglied, das den Flusszustand der Brennkraftmaschine steuert, ein variabler Ventilmechanismus der Brennkraftmaschine ist, und eine Differenz zwischen einem Betätigungsgrad und einem tatsächlichen Betätigungsgrad des variablen Ventilmechanismus an einer Einlassventilschließposition, an der eine Flussgeschwindigkeit an einem Zündzeitpunkt am größten ist, und eine Zeitspanne bis zur Unterstützung eine positive Korrelation aufweisen (Differenz zu einem Referenzbetätigungsgrad des Ventilmechanismus größer (= Flussgeschwindigkeit kleiner) → Zeitspanne bis zur Unterstützung größer).
(8). Steuerungsvorrichtung nach (5), in der das Stellglied eine Drosselklappe ist und ein Öffnungsgrad der Drosselklappe und ein Zeitraum bis zur Unterstützung eine negative Korrelation haben.
(9) . Steuerungsvorrichtung nach (1) oder (4), bei der der mit der Flussgeschwindigkeit korrelierte Parameter ein Zündzeitpunkt ist und ein Verfrühungsbetrag des Zündzeitpunkts und eine Zeit vom Beginn der Entladung bis zum Zeitpunkt des Beginns der Unterstützung des Stroms eine negative Korrelation aufweisen (Zündverfrühungsbetrag größer (= Flussgeschwindigkeit größer) → Zeitraum bis zur Unterstützung kleiner).
(10) . Steuerungsvorrichtung nach (1) oder (4), bei der der mit der Flussgeschwindigkeit korrelierte Parameter eine Ausdehnungsgeschwindigkeit des Entladungsplasmas zu einem Zündzeitpunkt ist.
(11). Steuerungsvorrichtung nach (10), in der eine Ausdehnungsgeschwindigkeit des Entladungsplasmas und eine Zeit vom Beginn der Entladung bis zum Zeitpunkt des Beginns der Unterstützung des Stroms eine negative Korrelation aufweisen.
(12) . Steuerungsvorrichtung nach einem der Punkte (1) bis (11), bei der die Sollzündgesamtenergie auf der Grundlage eines Parameters einer Betriebsbedingung eines Motors und eines Parameters, der einen Verdünnungszustand eines Luftkraftstoffgemisches angibt, berechnet wird, wobei mindestens einer der Parameter der Betriebsbedingung ein Index ist, der eine Korrelation mit einem Motordrehmoment aufweist, mindestens einer der Parameter, die den Verdünnungszustand des Luftkraftstoffgemisches angeben, ein Index ist, der eine Korrelation mit einer Verdünnungsrate des Luftkraftstoffgemisches aufweist, die Gesamtenergie größer eingestellt wird, wenn das Motordrehmoment größer ist, und die Gesamtenergie größer eingestellt wird, wenn die Verdünnungsrate größer ist.
(13) . Steuerungsvorrichtung nach einem der Punkte (1) bis (12), bei der ein Entladestrom vor Unterstützung auf der Grundlage eines mit der Sollzündgesamtenergie korrelierten Parameters und einer Flussgeschwindigkeit innerhalb der Brennkraftmaschine am Zündzeitpunkt betrieben wird.
(14). Steuerungsvorrichtung nach (13), in der die durch den mit der Flussgeschwindigkeit korrelierten Parameter angegebene Flussgeschwindigkeit und der Entladestrom zu Beginn der Entladung eine positive Korrelation aufweisen.
(15) . Steuerungsvorrichtung nach einem der Punkte (1) bis (14) die ferner enthält: eine Berechnungseinheit für maximal erzeugbare Energie, die die maximal erzeugbare Energie der Zündvorrichtung auf der Grundlage einer Ladeenergieversorgung der Zündvorrichtung berechnet; und eine Sollverdünnungsgradkorrektureinheit, die einen Sollwert eines Verdünnungsgrades des Luftkraftstoffgemisches auf der Grundlage der maximal erzeugbaren Energie korrigiert.
(16). Steuerungsvorrichtung nach (15), bei der die maximal erzeugbare Energie und der korrigierte Sollwert des Verdünnungsgrades eine positive Korrelation aufweisen (maximal erzeugbare Energie größer → Verdünnungsgrad-Sollwert größer).

Nach (1) bis (16) kann der Strom zu einem geeigneten Zeitpunkt in Bezug auf die Grundstromwellenform unter Berücksichtigung der Flussgeschwindigkeit um die Zündkerze zum Zündzeitpunkt zugegeben werden. Da die Entladeenergie von der aus der Zündverzögerungsbedingung ermittelten erforderlichen Entladeenergie des Systems zum Zeitpunkt der Zündverfrühung reduziert werden kann, lassen sich zudem die Wärmeentwicklung der Zündspule und der Verschleiß der Zündkerze unterdrücken und die Lebensdauer des Systems verbessern.
Bezugszeichenliste

1: Luftflusssensor
2: elektronisch gesteuerte Drosseln
4: Turbolader
4a: Kompressor
4b: Turbine
5: variables Ventil
6: Ansaugkrümmer
7: Zwischenkühler
9: Luftkraftstoffverhältnissensor
10: Dreiwegekatalysator
11: elektronisch gesteuertes Abfallauslassventil
12: Gaspedalöffnungsgradsensor
13: Kraftstoffeinspritzvorrichtungen
14: Zylinder
15: Abgasleitung
16: Zündspule
17: Zündkerze
18: Wassertemperatursensor
19: Kurbelwellenwinkelsensor
20: ECU
21: Eingabeschaltung
22: Eingabe/Zugang
23a: CPU
23b: ROM
23c: RAM
24: Zündsteuerungseinheit
25: Basiseinheit
26: Berechnungseinheit für benötigte Entladungsenergie
27: Energiegewinn/verlustberechnungseinheit
28: Endentladungsenergieberechnungseinheit
29: Entladeenergiesteuerungseinheit
30: Luftkraftstoffverhältnis-G/F-Steuerungseinheit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2019163745 A [0006, 0007]

Claims

Brennkraftmaschinen-Steuerungsvorrichtung mit einem Prozessor, der auf der Grundlage einer Betriebsbedingung der Brennkraftmaschine und eines Verdünnungszustands des Luftkraftstoffgemischs eine Sollzündgesamtenergie berechnet, die einen für die Zündung des Luftkraftstoffgemischs in einem Zylinder der Brennkraftmaschine erforderlichen Energiesollwert angibt, und eine Zündvorrichtung veranlasst, einen Entladestrom zu unterstützen, und die Zündvorrichtung veranlasst, auf der Grundlage eines mit einer Flussgeschwindigkeit des Luftkraftstoffgemischs im Zylinder der Brennkraftmaschine korrelierten Parameters der Brennkraftmaschine zu einem Zündzeitpunkt eine der Sollzündgesamtenergie entsprechende Zündenergie zu erzeugen.
Brennkraftmaschinensteuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Prozessor die Flussgeschwindigkeit des Luftkraftstoffgemisches im Zylinder der Brennkraftmaschine zum Zündzeitpunkt auf der Grundlage der Betriebsbedingung der Brennkraftmaschine, eines Betätigungsgrades eines Stellgliedes, das einen Flusszustand des Luftkraftstoffgemisches im Zylinder der Brennkraftmaschine steuert, und des Zündzeitpunktes schätzt, der mit der Flussgeschwindigkeit korrelierte Parameter der Brennkraftmaschine ein Flussgeschwindigkeitsschätzwert ist, der einen vom Prozessor geschätzten Wert der Flussgeschwindigkeit angibt, und der Prozessor eine Unterstützungsverzögerung, die eine Zeit von einem Entladugsstartzeitpunkt bis zu einem Zeitpunkt der beginnenden Unterstützung eines Entladestroms anzeigt, reduziert, wenn der Flussgeschwindigkeitsschätzwert steigt.
Brennkraftmaschinensteuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Prozessor eine Unterstützungsverzögerung, die eine Zeit von einem Entladugsstartzeitpunkt bis zu einem Zeitpunkt des Beginns der Unterstützung des Entladestroms angibt, reduziert, wenn die Flussgeschwindigkeit aufgrund einer Änderung der mit der Flussgeschwindigkeit korrelierten Parameter der Brennkraftmaschine zunimmt.
Brennkraftmaschinensteuerungsvorrichtung nach Anspruch 3, bei der der mit der Flussgeschwindigkeit korrelierte Parameter der Brennkraftmaschine ein Betätigungsgrad eines Stellgliedes ist, das einen Flusszustand des Luftkraftstoffgemisches im Zylinder der Brennkraftmaschine steuert.
Brennkraftmaschinensteuerungsvorrichtung nach Anspruch 4, bei der das Stellglied ein Drehsteuerungsventil ist, und der Prozessor die Unterstützungsverzögerung, die eine Zeit vom Entladugsstartzeitpunkt bis zum Zeitpunkt des Beginns der Unterstützung des Entladestroms angibt, erhöht, wenn sich der Öffnungsgrad des Drehsteuerungsventils erhöht.
Brennkraftmaschinensteuerungsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei das Stellglied ein variabler Ventilmechanismus ist, der den Zeitpunkt des Schließens eines Einlassventils einstellt, und der Prozessor eine Unterstützungsverzögerung, die eine Zeit von einem Entladugsstartzeitpunkt bis zu einem Zeitpunkt zum Beginn der Unterstützung eines Entladestroms angibt, erhöht, wenn eine Differenz zwischen einem Betätigungsgrad des variablen Ventilmechanismus und einem Referenzbetätigungsgrad, der einen Betätigungsgrad des variablen Ventilmechanismus angibt, bei dem die Flussgeschwindigkeit maximiert ist, zunimmt.
Brennkraftmaschinensteuerungsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei das Stellglied eine Drosselklappe ist, und der Prozessor die Unterstützungsverzögerung, die die Zeit vom Entladugsstartzeitpunkt bis zum Zeitpunkt des Beginns der Unterstützung des Entladestroms angibt, reduziert, wen sich der Öffnungsgrad der Drosselklappe erhöht.
Brennkraftmaschinensteuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mit der Flussgeschwindigkeit korrelierte Parameter der Brennkraftmaschine ein Zündzeitpunkt ist, und der Prozessor eine Unterstützungsverzögerung, die eine Zeit von einem Entladugsstartzeitpunkt bis zu einem Zeitpunkt der beginnenden Unterstützung des Entladestroms angibt, reduziert, wenn der Zündzeitpunkt fortschreitet.
Brennkraftmaschinensteuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mit der Flussgeschwindigkeit korrelierte Parameter der Brennkraftmaschine eine Ausdehnungsgeschwindigkeit des Entladungsplasmas am Zündzeitpunkt beinhaltet, und der Prozessor eine Unterstützungsverzögerung, die eine Zeit von einem Entladugsstartzeitpunkt bis zu einem Zeitpunkt der beginnenden Unterstützung des Entladestroms anzeigt, mit zunehmender Ausdehnungsgeschwindigkeit reduziert.
Brennkraftmaschinensteuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündvorrichtung eine Primärspule, eine Sekundärspule, eine Terziärspule und eine Zündkerze umfasst, die Unterbrechung der Energieversorgung der Primärspule bewirkt, dass ein Entladestrom zwischen den Elektroden der Zündkerze fließt, und die Erregung der Terziärspule während einer Entladungsperiode den Entladestrom erhöht, und der Prozessor Energie entsprechend der Sollzündgesamtenergie in der Sekundärspule durch die Primärspule und die Terziärspule erzeugt, wenn die Sollzündgesamtenergie größer als ein vorbestimmter Bereich ist und wenn die Sollzündgesamtenergie innerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt und die Flussgeschwindigkeit kleiner als ein Schwellenwert ist, die der Sollzündgesamtenergie entsprechende Energie in der Sekundärspule nur durch die Primärspule erzeugt, wenn die Sollzündgesamtenergie innerhalb des vorgegebenen Bereichs liegt und die Flussgeschwindigkeit gleich oder größer als der Schwellenwert ist, und wenn die Sollzündgesamtenergie kleiner als der vorgegebene Bereich ist, den Zeitpunkt der Energieversorgung der Terziärspule mit zunehmender Flussgeschwindigkeit vorverlegt, wenn die Sollzündgesamtenergie größer als ein vorgegebener Bereich ist, und wenn die Sollzündgesamtenergie innerhalb des vorgegebenen Bereichs liegt und die Flussgeschwindigkeit kleiner als der Schwellenwert ist, und eine Energieversorgungsperiode zur Primärspule verlängert, wenn die Flussgeschwindigkeit zunimmt, wenn die Sollzündgesamtenergie innerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt und wenn die Sollzündgesamtenergie kleiner als der vorgegebene Bereich ist.
Brennkraftmaschinensteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Prozessor eine maximal erzeugbare Energie der Zündvorrichtung basierend auf einer Spannung einer Ladestromversorgung der Zündvorrichtung berechnet und einen Sollwert eines Verdünnungsgrades eines Luftkraftstoffgemisches verringert, wenn die maximal erzeugbare Energie abnimmt.