DE60031611T2 - Steuerung für fremdgezündeten Verbrennungsmotor mit Direkteinspritzung - Google Patents

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuersystem für einen Verbrennungsmotor gemäß dem Oberbegriff des selbstständigen Anspruchs 1.
  • In letzter Zeit wird die Technik der Direkteinspritzung in einem Ottomotor weiterentwickelt, um Kraftstoffwirkungsgrad und Abgasreinigung durch direktes Einspritzen von Kraftstoff in eine Brennkammer (oder jede Brennkammer) zu verbessern. Ein Steuersystem für einen derartigen Typ arbeitet normalerweise mit Verbrennung eines Homogenladungs-Luft-Kraftstoff-Gemischs, das in der ganzen Brennkammer durch Kraftstoffeinspritzung beim Ansaughub gleichmäßig verteilt wird. In einem vorbestimmten Motorbetriebszustand, (wie beispielsweise einem Zustand von niedriger Drehzahl und geringer Last), arbeitet das Steuersystem mit ultramagerer Verbrennung, indem Kraftstoff beim Verdichtungshub eingespritzt wird, um so ein zündfähiges Schichtladungs-Luft-Kraftstoff-Gemisch um eine Zündkerze zu erzeugen.
  • Die japanischen vorläufigen (Kokai) Patentveröffentlichungen Nr. 62(1987)-191622 und 2(1990)-169834 offenbaren Verbrennungsmotoren eines derartigen Typs.
  • Die japanische vorläufige (Kokai) Patentveröffentlichung Nr. 10(1998)-169488 offenbart eine verwandte Technologie zum Aktivieren eines Katalysators. Gemäß dieser Technologie wird das Schichtladungs-Luft-Kraftstoff-Gemisch, das fetter als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, (d.h. das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis), lokal um die Zündkerze erzeugt, um so einen Bereich, dem der Sauerstoff fehlt, in der Brennkammer zu erzeugen. Die Verbrennung des Schichtladungs-Luft-Kraftstoff-Gemischs erzeugt die Produkte einer unvollständigen Verbrennung, (wie beispielsweise CO), in diesem Bereich und erhöht die Abgastemperatur durch Reagieren des Produkts einer unvollständigen Verbrennung (CO) und von unverbranntem Kraftstoff mit dem Sauerstoff im Hintergrund des Sauerstoffmangel-Bereichs nach einer Hauptverbrennung, (d.h. Verbrennung durch Fremdzündung und Flammenausbreitung dadurch).
  • In der oben genannten Technologie ist die Homogenladungs-Verbrennung zuerst zum Starten des Motors notwendig, der sein Aufwärmen nicht beendet hat, um die stabile Verbrennbarkeit zu erzielen, und dann wird die Schichtladungs-Verbrennung gemäß einer Anforderung zum Erhöhen der Abgastemperatur betrieben. Nachdem der Katalysator aktiviert worden ist, wird die Schichtladungs-Verbrennung auf die magere Homogenladungs-Verbrennung umgestellt, welche gemäß dem Motorbetriebszustand weiter auf die magere Schichtladungs-Verbrennung oder die stöchiometrische Homogenladungs-Verbrennung umgestellt wird.
  • Die Schichtladungs-Verbrennung weist jedoch einen niedrigeren Wärmewirkungsgrad auf als die Homogenladungs-Verbrennung, in welcher das Luft-Kraftstoff-Gemisch in der ganzen Brennkammer ausreichend vermischt ist, weshalb es zu einer unerwünschten plötzlichen Änderung des Motordrehmoments kommt, (das im Folgenden als "die Drehmoment-Differentiation" bezeichnet wird), wenn die Schichtladungs-Verbrennung auf die Homogenladungs-Verbrennung umgestellt wird und umgekehrt. Eine solche Drehmoment-Differentiation kann das Fahrverhalten beeinträchtigen.
  • Ein Steuersystem für einen Verbrennungsmotor wie oben angegeben kann dem Dokument des Stands der Technik EP 0 890 738 A2 entnommen werden.
  • Das Dokument EP 0 890 738 A2 des nächsten Stands der Technik lehrt eine Zündung und Verbrennungssteuerung eines Verbrennungsmotors, in dem eine Verbrennungsumstellung zwischen einem Schichtladungs-Verbrennungsmodus und einem Homogenladungs-Verbrennungsmodus ausgeführt wird. Das Zündsteuersystem modifiziert einen Zündzeitpunkt, um unerwünschte Drehmomenterhöhung auf Grund von Kraftstofferhöhung auszuschließen. Die Steuerung bestimmt eine Überschussmenge, wie beispielsweise einen Überschussfaktor einer gegenwärtigen Ansaugluftmenge in Bezug auf eine Soll-Ansaugluftmenge, die indikativ ist für eine Drehmomentänderung auf Grund von Kraftstofferhöhung, und bestimmt eine Zündzeitpunkt-Modifizierungsmenge zum Ausschließen der Drehmomentänderung in Übereinstimmung mit der Überschussmenge. Mit dieser Modifizierungsmenge verzögert das Steuersystem den Zündzeitpunkt vorübergehend und stellt eine ruhige Verbrennungsumstellung sicher. Wenn die Verbrennungsumstellung ausgeführt wird, ändert die Zündzeitpunktsteuerung den Zündzeit punkt, und vor der Umstellung von dem Homogenladungs-Verbrennungsmodus auf den Schichtladungs-Verbrennungsmodus startet das Steuersystem die Änderung der Zylinder-Ansaugluftmenge auf den Sollwert des Schichtladungsmodus und steuert die Kraftstoffzufuhrmenge während des Fehlens von tatsächlicher Luftmenge für den Sollwert. Währenddessen modifiziert das Steuersystem den Zündzeitpunkt, um zu verhindern, dass das Drehmoment durch eine Erhöhung der Kraftstoffzufuhrmenge erhöht wird. Wenn die Ansaugluftmenge den Sollwert erreicht hat, führt das Steuersystem die Umstellung der gegenwärtigen Verbrennung aus, indem der Zündzeitpunkt auf den Zeitpunkt des Schichtladungsmodus geändert wird.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Steuersystem für einen Verbrennungsmotor bereitzustellen, in dem die Drehmoment-Differentiation reduziert werden kann, wenn der Verbrennungsmodus gemäß den Motorbetriebszuständen umgestellt wird.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Aufgabe durch ein Steuersystem für einen Verbrennungsmotor gelöst, das die Merkmale des selbstständigen Anspruchs 1 aufweist.
  • Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen dargelegt.
  • Die Steuerung kann den Schichtladungs-Verbrennungsmodus durch Steuern der Kraftstoffeinspritzmenge, des Kraftstoff-Einspritzzeitpunkts und des Zündzeitpunkts betreiben, um so ein Schichtladungs-Luft-Kraftstoff-Gemisch zu erzeugen und zu verbrennen, das ein Luft-Kraftstoff-Gemisch, das fetter als stöchiometrisch ist, um die Zündkerze aufweist, den Homogenladungs-Verbrennungsmodus durch Steuern der Kraftstoffeinspritzmenge, des Kraftstoffeinspritz-Zeitpunkts und des Zündzeitpunkts betreiben, um so ein Homogenladungs-Luft-Kraftstoff-Gemisch zu erzeugen und zu verbrennen, das in der ganzen Brennkammer gleichmäßig verteilt ist, den Verbrennungsmodus zwischen dem Schichtladungs-Verbrennungsmodus und dem Homogenladungs-Verbrennungsmodus bei Auftreten der Anforderung gemäß dem Motorbetriebszustand umstellen und den Parameter so regulieren, dass die Drehmomentabweichung reduziert wird, wenn der Verbrennungsmodus umgestellt wird.
  • Wenn die Anforderung zum Erhöhen der Abgastemperatur vorliegt, erzeugt und verbrennt die Steuerung das Schichtladungs-Luft-Kraftstoff-Gemisch, das ein Verhältnis, das fetter als stöchiometrisch ist, um die Zündkerze aufweist, (durch Steuern der Kraftstoffeinspritzmenge, des Kraftstoffeinspritz-Zündzeitpunkts und des Zündzeitpunkts über Betreiben des Schichtladungs-Verbrennungsmodus). Wegen des Schichtladungs-Luft-Kraftstoff-Gemischs, das fetter als stöchiometrisch ist, werden die Produkte von unvollständiger Verbrennung, (wie beispielsweise CO), in der Hauptverbrennung erzeugt. Das Produkt von unvollständiger Verbrennung wird in der Brennkammer und/oder einem Abgaskanal nach der Hauptverbrennung verbrannt, daher kann die Steuerung die Abgastemperatur erhöhen und dann eine Aktivierung einer Abgasreinigungsvorrichtung, wie beispielsweise eines Katalysators, unterstützen.
  • Andererseits wird eine Anforderung generiert, den Homogenladungs-Verbrennungsmodus unter solchen Motorbetriebszuständen zu betreiben, in denen der Motor sein Aufwärmen nicht beendet hat oder die Abgasreinigungsvorrichtung aktiviert worden ist. Unter solchen Bedingungen erzeugt und verbrennt die Steuerung das Luft-Kraftstoff-Gemisch, das in der ganzen Brennkammer gleichmäßig verteilt ist, (durch Steuern der Kraftstoffeinspritzmenge, des Kraftstoffeinspritz-Zündzeitpunkts und des Zündzeitpunkts über Betreiben des Homogenladungs-Verbrennungsmodus).
  • Die Steuerung reguliert den Parameter, der das Motordrehmoment beeinflusst, um so die Drehmoment-Differentiation (durch Regulierung des oben genannten Parameters) zu reduzieren, wenn der Verbrennungsmodus einer Änderung der Anforderung entsprechend zwischen dem Homogenladungs-Verbrennungsmodus und dem Schichtladungs-Verbrennungsmodus umgestellt wird.
  • Auf diese Weise kann die Drehmoment-Differentiation reduziert werden, und ein stabiles Fahrverhalten kann erzielt werden.
  • Ein Abgassystem des Steuersystems kann einen Abgaskanal umfassen, der mit dem Verbrennungsmotor verbunden ist, und eine Abgasreinigungsvorrichtung, die in dem Abgaskanal angeordnet ist. Zum Generieren der Anforderung zum Betreiben des Schichtladungs-Verbrennungsmodus kann die Steuerung die Aktivität oder Inaktivität der Ab gasreinigungsvorrichtung prüfen und den Schichtladungs-Verbrennungsmodus zulassen, wenn die Abgasreinigungsvorrichtung inaktiv ist.
  • Beim Betreiben des Schichtladungs-Verbrennungsmodus ist es wünschenswert, dass ein durchschnittliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der gesamten Brennkammer auf das stöchiometrische Verhältnis eingestellt ist, um die gewünschte Emissionsleistung durch die Emissionskontrollvorrichtung zu erzielen. Insbesondere, wenn das durchschnittliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis im Wesentlichen gleich dem stöchiometrischen Verhältnis eingestellt ist, sind die Mengen von CO und Restsauerstoff ungefähr gleichwertig, und die Temperatur der Abgasreinigungsvorrichtung erhöht sich sehr effizient.
  • Der Schichtladungs-Verbrennungsmodus kann betrieben werden, indem eine Kraftstoffeinspritzung in einen ersten Teil, der bei einem Ansaughub eingespritzt wird, um ein Luft-Kraftstoff-Gemisch, das magerer als stöchiometrisch ist, in der ganzen Brennkammer zu erzeugen, und in einen zweiten Teil aufgeteilt wird, der bei einem Verdichtungshub eingespritzt wird, um ein Luft-Kraftstoff-Gemisch, das fetter als stöchiometrisch ist, um die Zündkerze zu erzeugen, und das erzeugte Luft-Kraftstoff-Gemisch in der Brennkammer verbrannt wird.
  • In diesem Schichtladungs-Verbrennungsmodus verbrennt das Luft-Kraftstoff-Gemisch um die Zündkerze, das fetter als stöchiometrisch ist, in einer Hauptverbrennung, (d.h. Verbrennung durch Fremdzündung und Flammenausbreitung dadurch), und erzeugt Kohlenmonoxid (CO) auf Grund der unvollständigen Verbrennung. Das Kohlenmonoxid wird erneut mit dem Luft-Kraftstoff-Gemisch, das magerer als stöchiometrisch ist, im Hintergrund des Schichtladungs-Luft-Kraftstoff-Gemischs verbrannt. Die Ausbreitung der Flamme der erneuten Verbrennung über die Brennkammer reduziert einen Tieftemperaturbereich, (abgekühlten (quenched) Bereich), auf ein ausreichend kleines Maß wie in dem Homogenladungs-Verbrennungsmodus. Weil der magere Hintergrundbereich so wirkt, dass ein Sauerstoff-Überschuss nach der Hauptverbrennung zurückgelassen wird, ist der Restsauerstoff in dem mageren Bereich so heiß, dass die erneute Verbrennung von CO am Ende der Hauptverbrennung unterstützt wird.
  • Vorzugsweise ist die Kraftstoffeinspritzmenge des ersten Teils gleich dem oder größer als zweite Teil, um ein Gleichgewicht zwischen der Menge der Produkte einer unvoll ständigen Verbrennung, (wie beispielsweise CO), und der Menge von nach der Hauptverbrennung übrig gelassenem Sauerstoff aufrechtzuerhalten, um die Temperatur des Katalysators effektiv zu erhöhen.
  • Gemäß der vorliegenden Lehre kann der Parameter, der das Motordrehmoment beeinflusst, zum Beispiel der Zündzeitpunkt, der Kraftstoffeinspritz-Zeitpunkt und die Kraftstoffeinspritzmenge sein.
  • Es ist wünschenswert, dass der Zündzeitpunkt, während der Schichtladungs-Verbrennungsmodus aufrechterhalten wird, (d.h. der Soll-Zündzeitpunkt in dem Schichtladungs-Verbrennungsmodus), mehr verzögert wird als der Zündzeitpunkt, während der Homogenladungs-Verbrennungsmodus aufrechterhalten wird, um das Produkt von unvollständiger Verbrennung zu vergrößern und damit die Abgastemperatur zu erhöhen.
  • In dem Fall der Regulierung des Zündzeitpunkts als dem Parameter, der das Motordrehmoment beeinflusst, kann die Steuerung den Zündzeitpunkt ab einem Auftreten einer Anforderung zum Umstellen des Verbrennungsmodus allmählich regulieren, bis der Verbrennungsmodus in einer Richtung umgestellt ist, den Zündzeitpunkt zur gleichen Zeit, zu welcher der Verbrennungsmodus umgestellt wird, in der anderen Richtung regulieren, um die Änderung des Motordrehmoments zu reduzieren, und den Zündzeitpunkt, nachdem der Verbrennungsmodus umgestellt ist, in der gleichen Richtung wie vor der Umstellung des Verbrennungsmodus allmählich regulieren.
  • Wenn die Steuerung den Homogenladungs-Verbrennungsmodus auf den stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus umstellt, erfolgt eine Anforderung zum Vergrößern des Motordrehmoments, um die Drehmoment-Differentiation zu verhindern, die durch die Umstellung auf den stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus verursacht wird, der einen niedrigeren Wärmewirkungsgrad aufweist als der Homogenladungs-Verbrennungsmodus. Beim Betreiben des Homogenladungs-Verbrennungsmodus wird der Zündzeitpunkt jedoch gesteuert, um die MBT, (d.h. die Mindest-Zündvorverlegung für das beste Drehmoment) beizubehalten, um die gewünschte Kraftstoffeinsparung (oder Motorstabilität) zu erreichen, weshalb der Zündzeitpunkt nicht weiter vorverlegt werden kann, um das Motordrehmoment zu vergrößern.
  • Wenn die Steuerung andererseits den stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus auf den Homogenladungs-Verbrennungsmodus umstellt, liegt eine Anforderung zum Verkleinern des Motordrehmoments vor, um die Drehmoment-Differentiation zu verhindern, die durch die Umstellung auf den Homogenladungs-Verbrennungsmodus verursacht wird, der einen höheren Wärmewirkungsgrad aufweist als der stöchiometrische Schichtladungs-Verbrennungsmodus. Beim Betreiben des stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus wird der Zündzeitpunkt jedoch so weit verzögert gesteuert, wie der Motor den stabilen Betrieb zum Unterstützen der Zerstäubung und Verdampfung des Schichtladungs-Luft-Kraftstoff-Gemischs aufrechterhalten kann, weshalb der Betrieb des Motors instabil wird, wenn der Zündzeitpunkt noch weiter verzögert wird, und es ist im Wesentlichen unmöglich, den Zündzeitpunkt in der Verzögerungsrichtung weiter zu regulieren.
  • Aus diesem Grund verzögert die Steuerung in dem Fall, in dem der Verbrennungsmodus von dem Homogenladungs-Verbrennungsmodus in den Schichtladungs-Verbrennungsmodus umgestellt wird, den Zündzeitpunkt allmählich, bevor der Verbrennungsmodus umgestellt wird. Und in dem Fall, in dem der Verbrennungsmodus von dem Schichtladungs-Verbrennungsmodus auf den Homogenladungs-Verbrennungsmodus umgestellt wird, verlegt die Steuerung den Zündzeitpunkt allmählich vor, bevor der Verbrennungsmodus umgestellt wird. Nachdem der Verbrennungsmodus umgestellt ist, wird der Zündzeitpunkt zur gleichen Zeit in der entgegengesetzten Richtung zu der oben genannten allmählichen Regulierung reguliert, um die Drehmoment-Differentiation zu reduzieren, und der Zündzeitpunkt wird allmählich auf den Sollbetrag in dem vorliegenden Verbrennungsmodus in der gleichen Richtung reguliert wie vor der Umstellung des Verbrennungsmodus.
  • Auf diese Weise kann die Drehmoment-Differentiation ausreichend reduziert werden, und das Motordrehmoment vor und nach der Umstellung des Verbrennungsmodus kann allmählich geändert werden.
  • Des Weiteren kann die Steuerung die Ansaugluftströmungsmenge regulieren, um eine Änderung des Motordrehmoments zu reduzieren, die durch die allmähliche Regulierung des Zündzeitpunkts verursacht wird. Wenn sich der Zündzeitpunkt allmählich verzögert, ändert sich das Motordrehmoment in der verkleinernden Richtung, damit wird die Ansaugluftströmungsmenge in der vergrößernden Richtung reguliert, um den Betrag der Verkleinerung des Motordrehmoments zu reduzieren, und wenn der Zündzeitpunkt allmählich vorverlegt wird, ändert sich das Motordrehmoment in der vergrößernden Richtung, damit wird die Ansaugluftströmungsmenge in der verkleinernden Richtung reguliert, um den Betrag der Vergrößerung des Motordrehmoments zu reduzieren.
  • Auf diese Weise kann die Änderung des Motordrehmoments so weit wie möglich während des gesamten Prozesses ab dem Zeitpunkt reduziert werden, ab dem die Steuerung eine Umstellung des Verbrennungsmodus zulässt, bis zur Umstellung des Zündzeitpunkts auf den Soll-Zündzeitpunkt und bis der Motor in den stationären Zustand gebracht ist, nachdem der Verbrennungsmodus umgestellt worden ist.
  • Zum Regulieren der Ansaugluftströmungsmenge kann ein Ansaugsystem des Verbrennungsmotors einen Ansaugkanal, der mit dem Verbrennungsmotor verbunden ist, ein Drosselklappenventil, das in dem Ansaugkanal zum Steuern der Ansaugluftströmungsmenge angeordnet ist, eine Drosselklappensteuerung zum elektrischen Steuern des Öffnungsgrads des Drosselklappenventils und zum Regulieren der Ansaugluftströmungsmenge in Reaktion auf die allmähliche Regulierung des Zündzeitpunkts durch die Steuerung umfassen.
  • Beim Betreiben des Schichtladungs-Verbrennungsmodus kann das Kraftstoffeinspritzmengenverhältnis des ersten Teils zu dem zweiten Teil so eingestellt werden, dass es in der Nähe eines Motorbetriebszustands vergrößert wird, in dem eine Umstellung auf den Homogenladungs-Verbrennungsmodus zulässig ist, so dass das Kraftstoffeinspritzmengenverhältnis höher eingestellt wird als in Bezug auf den Motorbetriebszustand, weit von dem entfernt die Umstellung auf den Homogenladungs-Verbrennungsmodus zulässig ist.
  • Auf diese Weise kann die Drehmoment-Differentiation reduziert werden, weil das Verhältnis des Homogenladungs-Luft-Kraftstoff-Gemischs zur Gesamtheit in der Brennkammer sich erhöht, und der Verbrennungsmodus kann von dem Schichtladungs-Verbrennungsmodus auf den Homogenladungs-Verbrennungsmodus umgestellt werden, der seine Homogenität vergrößert. Dies macht es einfach, den Verbrennungsmodus umzustellen und ermöglicht es, die Zeit zu verkürzen, die notwendig ist, um den Zündzeitpunkt allmählich vor und/oder nach der Umstellung des Verbrennungsmodus zu regulieren, so dass der Verbrennungsmodus schnell umgestellt werden kann.
  • In dem Fall, in dem der Kraftstoff-Zündzeitpunkt als der Parameter reguliert wird, der das Motordrehmoment beeinflusst, ist es leicht, die Drehmoment-Differentiation zu verringern. Insbesondere kann die Steuerung den Kraftstoffeinspritz-Zeitpunkt ab einem Auftreten der Anforderung allmählich vorverlegen, bis der Verbrennungsmodus in einem Fall einer Umstellung des Schichtladungs-Verbrennungsmodus auf den Homogenladungs-Verbrennungsmodus umgestellt worden ist, und reguliert in einem Fall einer Umstellung des Homogenladungs-Verbrennungsmodus auf den Schichtladungs-Verbrennungsmodus den Kraftstoffeinspritz-Zeitpunkt in Richtung der Vorverlegung, wenn der Verbrennungsmodus umgestellt wird, und verzögert den Kraftstoffeinspritz-Zeitpunkt dann allmählich.
  • Wenn der Schichtladungs-Verbrennungsmodus auf den Homogenladungs-Verbrennungsmodus umgestellt wird, verlegt die Steuerung den Kraftstoffeinspritz-Zeitpunkt beim Verdichtungshub vor, so dass die Ansaugluftmenge, die mit Kraftstoff in der Brennkammer vermischt werden kann, sich vergrößert, weshalb sich der Grad der Homogenität des Luft-Kraftstoff-Gemischs erhöht. Je höher der Homogenitätsgrad der Schichtladungs-Verbrennung ist, um so näher kommt der Schichtladungs-Verbrennungsmodus dem Homogenladungs-Verbrennungsmodus, und um so mehr vergrößert sich das Motordrehmoment. Daher kann die Steuerung die Drehmoment-Differentiation reduzieren und das Motordrehmoment dazu bringen, sich vor der Umstellung des Verbrennungsmodus allmählich zu ändern, weil der Verbrennungsmodus umgestellt wird, nachdem das Motordrehmoment allmählich vergrößert worden ist.
  • In dem Fall einer Regulierung der Kraftstoff-Zündmenge als dem Parameter, der das Motordrehmoment beeinflusst, kann sie die Drehmoment-Differentiation leicht verringern. Insbesondere in einem Fall einer Umstellung des Schichtladungs-Verbrennungsmodus auf den Homogenladungs-Verbrennungsmodus vergrößert die Steuerung allmählich die Kraftstoffeinspritzmenge ab einem Auftreten der Anforderung bis der Verbrennungsmodus umgestellt worden ist, reguliert dann die Kraftstoffeinspritzmenge in der verkleinernden Richtung auf eine Menge ohne Regulierung, wenn der Verbrennungsmodus umgestellt ist, und in einem Fall der Umstellung des Homogenladungs-Verbrennungsmodus auf den Schichtladungs-Verbrennungsmodus reguliert sie die Kraftstoffeinspritzmenge in der vergrößernden Richtung, wenn der Verbrennungsmodus umgestellt wird, und verringert dann allmählich die Kraftstoffeinspritzmenge auf eine Menge ohne Regulierung.
  • Auf diese Weise, wenn der Schichtladungs-Verbrennungsmodus auf den Homogenladungs-Verbrennungsmodus umgestellt wird, vergrößert die Steuerung allmählich die Kraftstoffeinspritzmenge, so dass sich das Motordrehmoment allmählich erhöht, bevor der Verbrennungsmodus umgestellt wird. Deshalb kann die Steuerung die Drehmoment-Differentiation reduzieren und das Motordrehmoment dazu bringen, sich allmählich zu ändern, bevor der Verbrennungsmodus umgestellt wird.
  • Gemäß den vorliegenden Lehren, so weit nur die Reduzierung der Drehmoment-Differentiation betroffen ist, kann die Steuerung die Kraftstoffeinspritzmenge nur einmal regulieren, wenn sie den Verbrennungsmodus umstellt. Die Steuerung kann die Kraftstoffeinspritzmenge jedoch allmählich vor oder nach der Umstellung des Verbrennungsmodus ändern, (wie oben erläutert), so dass die Steuerung die Kraftstoffeinspritzmenge auf die gleiche Menge zwischen dem Homogenladungs-Verbrennungsmodus und dem Schichtladungsverbrennungsmodus unter dem gleichen Motorbetriebszustand steuern kann, und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis kann in dem stöchiometrischen Verhältnis (λ = 1) aufrechterhalten werden, um die Reinigungsleistung für das Abgas aufrechtzuerhalten.
  • Beim Regulieren der Kraftstoffeinspritzmenge kann es die Kraftstoffeinspritzmenge beim Ansaughub und/oder beim Verdichtungshub sein, die in dem stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus allmählich reguliert wird.
  • Des Weiteren kann es sich um die Kraftstoffeinspritzmenge in dem Homogenladungs-Verbrennungsmodus handeln, die von der Steuerung reguliert wird. Insbesondere reguliert die Steuerung die Kraftstoffeinspritzmenge in der verkleinernden Richtung beim Umstellen des Verbrennungsmodus, vergrößert dann allmählich die Kraftstoffeinspritzmenge auf eine Menge ohne Regulierung in einem Fall einer Umstellung des Schichtla dungs-Verbrennungsmodus auf den Homogenladungs-Verbrennungsmodus, und in einem Fall einer Umstellung vom Homogenladungs-Verbrennungsmodus auf den Schichtladungs-Verbrennungsmodus verkleinert sie die Kraftstoffeinspritzmenge allmählich ab dem Auftreten der Anforderung, bis der Verbrennungsmodus umgestellt worden ist.
  • In der oben erläuterten Weise, wenn die Steuerung den Homogenladungs-Verbrennungsmodus auf den stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus umstellt, reguliert die Steuerung die Kraftstoffeinspritzmenge allmählich in der verkleinernden Richtung von der Menge, der aus den Motorbetriebszuständen ermittelt wurde, so um eine Menge, dass die Steuerung die Drehmoment-Differentiation reduzieren kann, wenn der Verbrennungsmodus umgestellt wird, und stellt ihn dann auf den stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus um. Die Kraftstoffeinspritzmenge wird gemäß den Motorbetriebszuständen in dem stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus während und nach der Umstellung des Verbrennungsmodus darauf gesteuert.
  • Beim Umstellen des stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus auf den Homogenladungs-Verbrennungsmodus führt die Steuerung den oben beschriebenen Prozess in der umgekehrten Richtung durch. Das heißt, direkt nachdem der Verbrennungsmodus in den Homogenladungs-Verbrennungsmodus umgestellt ist, verkleinert die Steuerung die Kraftstoffeinspritzmenge sofort um eine solche Menge, dass die Drehmoment-Differentiation aufgehoben wird, und vergrößert dann allmählich die Kraftstoffeinspritzmenge auf die Menge, die aus dem Motorbetriebszustand in dem Homogenladungs-Verbrennungsmodus ermittelt wurde, (zum Beispiel die Menge, durch die das Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis (λ = 1) aufrechterhalten werden kann).
  • Auf diese Weise ist es auch möglich, die Drehmoment-Differentiation zu reduzieren, wenn der Verbrennungsmodus umgestellt wird, indem die Kraftstoffeinspritzmenge in dem Homogenladungs-Verbrennungsmodus verkleinert wird.
  • Hierin wird im Folgenden die vorliegende Erfindung veranschaulicht und mittels bevorzugter Ausführungsformen in Verbindung mit den folgenden begleitenden Zeichnungen erläutert:
  • 1 ist eine schematische Ansicht, die ein System eines fremdgezündeten Verbrennungsmotors mit Direkteinspritzung und eine Motorsteuerung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Lehre zeigt.
  • 2 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Steuerprozess gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
  • 3 ist eine grafische Darstellung gemäß der ersten Ausführungsform, die ein Kennfeld (map) zeigt, das zum Auswählen eines Verbrennungsmodus gemäß einem Motorbetriebszustand bei einem Schritt S7 in 2 zeigt.
  • 4A und 4B sind schematische Ansichten zum Veranschaulichen jeweils einer Direkteinspritzung beim Verdichtungshub und einer Direkteinspritzung beim Ansaughub; 4C ist eine Draufsicht von 4B.
  • 5 ist eine schematische Ansicht zum Veranschaulichen der Verteilung eines Luft-Kraftstoff-Gemischs in einem stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus, der durch das System von 1 betrieben wird.
  • 6 ist ein Ablaufdiagramm gemäß der ersten Ausführungsform, das einen Steuerprozess zum Umstellen des Homogenladungs-Verbrennungsmodus auf den stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus zeigt.
  • 7 ist eine grafische Darstellung gemäß der ersten Ausführungsform, die Änderungen des Zündzeitpunkts und des Motordrehmoments beim Umstellen des Verbrennungsmodus zeigt.
  • 8 ist ein Ablaufdiagramm gemäß der ersten Ausführungsform, das einen Steuerprozess zum Umstellen des stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus auf den Homogenladungs-Verbrennungsmodus zeigt.
  • 9 ist ein Ablaufdiagramm gemäß der ersten Ausführungsform, das einen Steuerprozess zum Regulieren der Ansaugluftströmungsmenge zum Reduzieren der Drehmoment-Differentiation zeigt, welche eine Umstellung des Verbrennungsmodus begleitet.
  • 10 ist ein Zeitdiagramm gemäß der ersten Ausführungsform, das eine Änderung eines Regulierungswerts der Ansaugluftströmungsmenge ADJQA relativ zu einer Änderung des Zündzeitpunkts IT zeigt.
  • 11 ist eine grafische Darstellung gemäß der ersten Ausführungsform, die das Abweichungsverhältnis der beim Verdichtungshub eingespritzten Kraftstoffmenge zum Gesamtwert gemäß dem Motorbetriebszustand zeigt.
  • 12 ist ein Ablaufdiagramm gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Lehre, das einen Steuerprozess zum Regulieren des Kraftstoffeinspritz-Zeitpunkts beim Verdichtungshub in dem stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus zeigt, wenn der Verbrennungsmodus umgestellt wird.
  • 13 ist ein Zeitdiagramm gemäß der zweiten Ausführungsform, das eine Änderung des Kraftstoffeinspritz-Zeitpunkts zeigt.
  • 14 ist ein Ablaufdiagramm gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Lehre, das einen Steuerprozess zum Regulieren der beim Verdichtungshub eingespritzten Kraftstoffmenge in dem stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus bei der Umstellung des Verbrennungsmodus zeigt.
  • 15 ist ein Zeitdiagramm gemäß der dritten Ausführungsform, das eine Änderung der Kraftstoffeinspritzmenge zeigt.
  • 16 ist ein Zeitdiagramm gemäß einer vierten Ausführungsform, das Änderungen der beim Ansaughub und Verdichtungshub eingespritzten Kraftstoffmenge in dem stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus bei der Umstellung des Verbrennungsmodus zeigt.
  • 17 ist ein Zeitdiagramm gemäß einer fünften Ausführungsform, das eine Änderung der beim Ansaughub eingespritzten Kraftstoffmenge in dem stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus bei der Umstellung des Verbrennungsmodus zeigt.
  • 18 ist ein Zeitdiagramm gemäß einer sechsten Ausführungsform, die eine Änderung der im Homogenladungs-Verbrennungsmodus eingespritzten Kraftstoffmenge bei der Umstellung des Verbrennungsmodus zeigt.
  • 19 ist ein Zeitdiagramm gemäß einer siebten Ausführungsform, in der Kraftstoff nur beim Verdichtungshub in dem stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus eingespritzt wird, das eine Änderung des Kraftstoffeinspritz-Zeitpunkts in dem stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus bei der Umstellung des Verbrennungsmodus zeigt.
  • 20 ist ein Zeitdiagramm gemäß einer achten Ausführungsform, in der Kraftstoff nur beim Verdichtungshub in dem stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus eingespritzt wird, das eine Änderung der in dem stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus eingespritzten Kraftstoffmenge bei der Umstellung des Verbrennungsmodus zeigt.
  • 21 ist ein Zeitdiagramm gemäß einer neunten Ausführungsform, in der Kraftstoff nur beim Verdichtungshub in dem stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus eingespritzt wird, das eine Änderung der in dem Homogenladungs-Verbrennungsmodus eingespritzten Kraftstoffmenge bei der Umstellung des Verbrennungsmodus zeigt.
  • Hierin wird im Folgenden die vorliegende Erfindung ausführlich unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Anhang beschrieben.
  • 1 zeigt ein Steuersystem für einen fremdgezündeten Verbrennungsmotor mit Direkteinspritzung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Lehre.
  • Ein Motor 1 ist ein fremdgezündeter Verbrennungsmotor mit Direkteinspritzung, der eine Brennkammer 17 in jedem Zylinder aufweist.
  • Ein Ansaugsystem für den Motor 1 umfasst einen Ansaugkanal 2. Der Ansaugkanal 2 weist darin einen Luftmengenmesser 3 und ein Drosselklappenventil 4 auf. Der Luftmengenmesser 3 erfasst eine Ansaugluftströmungsmenge Qa. Das Drosselklappenventil 4 steuert die Ansaugluftströmungsmenge Qa.
  • Ein Kraftstoffsystem umfasst Kraftstoff-Einspritzventile 5, die jeweils für einen entsprechenden Zylinder des Motors 1 bereitgestellt sind. Das Einspritzventil 5 jedes Zylinders spritzt Kraftstoff direkt in die Brennkammer 17 ein unter der Steuerung eines Ansteuerimpulses, der von einer Steuereinheit 50 zugeführt wird, wie beispielsweise einer Steuerung gemäß der vorliegenden Lehre. Das Kraftstoffsystem weist des Weiteren eine (nicht gezeigte) Kraftstoffpumpe auf, um den Kraftstoff unter Druck zuzuführen, und einen (nicht gezeigten) Druckregler, um den Druck des Kraftstoffs, der den Kraftstoff-Einspritzventilen 5 zugeführt wird, auf einer gesteuerten Ebene zu regulieren.
  • Eine Zündkerze 6 ist für jeden Zylinder bereitgestellt. Jede Zündkerze 6 entzündet das Luft-Kraftstoff-Gemisch in der Brennkammer 17 in Reaktion auf ein Zündsteuersignal, das von der Steuereinheit 50 abgegeben wird.
  • Ein Abgassystem umfasst einen Abgaskanal 7. Ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 8 ist in dem Abgaskanal 7 bereitgestellt. Der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 8 erfasst das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgasgemischs und damit das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Ansauggasgemischs, indem der Gehalt einer vorbestimmten Substanz erfasst wird, wie beispielsweise Sauerstoff in dem Abgasgemisch. Der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor kann ein Sauerstoffsensor zum Erzeugen eines Ausgangssignals sein, das ein fettes oder mageres Gemisch angibt, oder er kann ein Breitbereichs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor (wide range air fuel ratio sensor) sein, der das Luft-Kraftstoff-Verhältnis linear über einen breiten Bereich erfassen kann.
  • Eine Abgasreinigungsvorrichtung 9 zum Reinigen des Abgasausstoßes ist in dem Abgaskanal 7 an der stromabwärts liegenden Seite des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 8 angeordnet. Die Abgasreinigungsvorrichtung 9 dieser Ausführungsform ist ein Katalysator; der einen Dreiwege-Katalysator, der in der Lage ist, CO und HC zu oxidieren und NOx in dem Abgasgemisch effizient auf oder fast auf das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis {λ = 1, oder A/F (ein Masseverhältnis von Luft zu Kraftstoff) ≈ 14,7)} zu reduzieren, und/oder einen Oxidationskatalysator einsetzen kann, der CO und HC oxidieren kann.
  • Ein Sauerstoff-Sensor 10 auf der stromabwärts liegenden Seite ist in dem Abgaskanal 7 auf der stromabwärts liegenden Seite des Katalysators 9 angeordnet. Der Sauerstoff-Sensor 10 auf der stromabwärts liegenden Seite erfasst den Sauerstoffgehalt des Abgasgemischs und erzeugt ein Sensor-Ausgangssignal, das für eine Abweichung des fetten Gemischs oder des mageren Gemischs indikativ ist.
  • Das Abgassystem der in 1 gezeigten Ausführungsform verwendet ein so genanntes duales Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensorsystem zum Ausführen einer Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Regulierung in Übereinstimmung mit dem Ausgang des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 8 auf der stromaufwärts liegenden Seite und zum Modifizieren der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Regulierung in Übereinstimmung mit dem Ausgang des Sauerstoff-Sensors 10 auf der stromabwärts liegenden Seite, um Steuerfehler auf Grund einer Verschlechterung des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 8 oder dergleichen zu reduzieren. Es ist jedoch optional, den Sauerstoff-Sensor 10 auf der stromabwärts liegenden Seite wegzulassen, wenn die einfache Regulierung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses ohne Modifizierung ausreicht. Es ist des Weiteren optional, sowohl den Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 8 als auch den Sauerstoff-Sensor 10 auf der stromabwärts liegenden Seite wegzulassen, wenn keine Regulierung erforderlich ist.
  • In dieser Ausführungsform ist des Weiteren ein Kurbelwinkelsensor 11 bereitgestellt. Die Steuereinheit 50 bestimmt die Motordrehzahl Ne durch Zählen von Impulsen eines Einheits-Kurbelwinkelsignals, das durch den Kurbelwinkelsensor 11 synchron mit der Motordrehzahl erzeugt wird, um die Zählung über ein vorbestimmtes Zeitintervall zu bestimmen, oder durch Messen eines Zeitraums eines Bezugs-Kurbelwinkelsignals, das von dem Kurbelwinkelsensor 11 erzeugt wird.
  • Ein Wassertemperatursensor 12 ist angeordnet, um die Temperatur TW von Kühlwasser in einem Kühlwassermantel des Motors 1 zu erfassen.
  • Ein Drosselklappensensor 13 erfasst einen Öffnungsgrad des Drosselklappenventils 4. (Der Drosselklappensensor 13 kann auch als ein Leerlaufschalter dienen.)
  • In dieser Ausführungsform ist eine Drosselklappen-Steuereinheit 14 zum Verändern der Drosselklappenöffnung des Drosselklappenventils 4 über ein Betätigungselement, wie beispielsweise einen Gleichstrommotor, bereitgestellt.
  • Die Drosselklappen-Steuereinheit 14 dieser Ausführungsform ist in der Lage, die Drosselklappenöffnung des Drosselklappenventils 4 elektronisch in Reaktion auf ein Ansteuersignal, das von der Steuereinheit 50 zugeführt wird, so zu steuern, das ein gefordertes Drehmoment erreicht wird, das in Übereinstimmung mit dem Gaspedaleinsatz eines Fahrers berechnet wird, wie beispielsweise einem Niederdrückgrad des Gaspedals.
  • Die Steuereinheit 50, (wie beispielsweise die Steuerung gemäß der vorliegenden Lehre) empfängt Ausgangssignale von diesen Sensoren und anderen Eingabevorrichtungen und sammelt damit Eingangsinformationen über Fahrzeugbetriebszustände. Die Steuereinheit 50 dieser Ausführungsform umfasst als eine Hauptkomponente einen Mikrocomputer, der zum Beispiel eine CPU (Central Processing Unit als ein Prozessor der vorliegenden Erfindung), ROM, RAM, A/D-Wandler und Eingangs/Ausgangs-Schnittstellen aufweist und wie im Folgenden beschrieben programmiert ist. In Übereinstimmung mit den Betriebszuständen gibt die Steuereinheit 50 Befehlssignale aus, um die Drosselklappen-Steuereinheit 14, die Kraftstoffzufuhrmenge (die Kraftstoff-Einspritzmenge) durch Steuern der Kraftstoff-Einspritzventile 5 und den Zündzeitpunkt der Zündkerzen 6 zu steuern.
  • Die Steuereinheit 50 dieser Ausführungsform gibt des Weiteren ein Steuersignal zum Steuern des Kraftstoffeinspritz-Zeitpunkts zum Umstellen eines Verbrennungsmodus zwischen einem Schichtladungs-Verbrennungsmodus und einem Homogenladungs-Verbrennungsmodus in Übereinstimmung mit den Fahrzeug-Betriebszuständen aus. In einigen vorbestimmten Betriebszuständen, wie beispielsweise Zuständen mit niedriger und mittlerer Last, betreibt die Steuereinheit 50 den Motor im Schichtladungs-Verbrennungsmodus, indem Kraftstoff beim Verdichtungshub direkt in die Brennkammer 17 eingespritzt wird, um so ein brennbares Schichtladungs-Luft-Kraftstoff-Gemisch eng um die Zündkerze 6 zu erzeugen.
  • In einem anderen Betriebszustand, wie beispielsweise einem Zustand mit hoher Last über einer vorbestimmten Motorlast, wird der Motor im Homogenladungs-Verbrennungsmodus betrieben; Kraftstoff wird beim Ansaughub eingespritzt, um ein Luft-Kraftstoff-Gemisch zu erzeugen, das im Wesentlichen in der ganzen Brennkammer 17 homogen ist.
  • Die Steuereinheit 50 gemäß dieser Ausführungsform erhält verschiedene Eingangssignale von den Sensoren, wie beispielsweise einem Fahrzeug-Schlüsselschalter 16 und anderen, und führt einen in 2 gezeigten Steuerprozess durch, um HC-Emission während eines Zeitraums ab einem Motorstart bis zur Aktivierung des Katalysators 9 zu reduzieren, und um die Aktivierung des Katalysators 9 zu unterstützen. Das Steuersystem dieser Ausführungsform ist so ausgelegt, dass der Motor 1 in einem ersten Schichtladungs-Verbrennungsmodus, (wie beispielsweise einem mageren Schichtladungs-Verbrennungsmodus) und einem zweiten Schichtladungs-Verbrennungsmodus betrieben wird. In dem zweiten Schichtladungs-Verbrennungsmodus in einem dargestellten praktischen Beispiel wird das durchschnittliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der Brennkammer 17 auf das annähernde stöchiometrische Verhältnis eingestellt. Daher wird der zweite Schichtladungs-Verbrennungsmodus als ein stöchiometrischer Schichtladungs-Verbrennungsmodus bezeichnet.
  • 2 zeigt ein Diagramm eines Ablaufs, der in dieser Ausführungsform ausgeführt wird. Die Schritte können von Hardware, Software oder einer Kombination von beidem durchgeführt werden. Im Allgemeinen kann die Struktur zum Ausführen der im Folgenden beschriebenen Funktionen jeden Typ von entsprechend programmiertem Prozessor, Steuerung oder Rechner umfassen.
  • In einem Schritt S1 von 2 prüft die Steuereinheit 50, ob ein Zündsignal des Schlüsselschalters 16 eingeschaltet wird, (d.h. ob ein Schlüssel auf eine Zündungsstellung gedreht ist, die in 1 gezeigt ist). Dann fährt die Steuereinheit 50 im Fall von JA mit einem Schritt S2 fort und beendet diesen Ablauf im Fall von NEIN.
  • Im Schritt S2 prüft die Steuereinheit 50, ob ein Startsignal des Schlüsselschalters 16 eingeschaltet wird, (d.h. ob der Schlüssel in eine in 1 gezeigte Startstellung gedreht ist). Damit überprüft die Steuereinheit 50 das Vorhandensein oder Nicht-Vorhandensein einer Anforderung zum Anlassen durch einen (nicht gezeigten) Anlasser.
  • Im Fall von JA beurteilt die Steuereinheit 50, dass eine Anlassanforderung vorliegt und fährt mit einem Schritt S3 fort. Im Fall von NEIN beurteilt die Steuereinheit 50, dass keine Anlassanforderung vorliegt und kehrt zum Schritt S1 zurück.
  • Im Schritt S3 startet die Steuereinheit 50 das Ansteuern des Anlassers und lässt damit den Motor 1 an.
  • In einem Schritt S4 weist die Steuereinheit 50 das Kraftstoff-Einspritzsystem an, Kraftstoffeinspritzungen, (direkte Einspritzungen beim Ansaughub, wie in 4B gezeigt), zum Starten vorzunehmen und betreibt den Motor 1 (im Homogenladungs-Verbrennungsmodus).
  • In einem nächsten Schritt S5 prüft die Steuereinheit 50, ob der Katalysator 9 sich noch im inaktiven Zustand befindet. In dieser Ausführungsform ist es möglich, die Aktivität oder Inaktivität des Katalysators 9 zu prüfen, indem die Aktivität oder Inaktivität des Sauerstoffsensors 10 auf der stromabwärts liegenden Seite geprüft wird, weil die Zeit, die zum Aktivieren des Katalysators 9 benötigt wird, nahezu gleich derjenigen ist, die zum Aktivieren des Sauerstoffsensors 10 auf stromabwärts liegenden Seite benötigt wird. Das heißt, die Steuereinheit 50 kann die Aktivität oder Inaktivität des Katalysators 9 durch Überwachen des Verhaltens des Ausgangssignals des Sauerstoffsensors 10 auf stromabwärts liegenden Seite beurteilen.
  • Des Weiteren ist es möglich, den aktiven oder inaktiven Zustand des Katalysators 9 durch Schätzen der Temperatur (oder der Auslass-Temperatur) des Katalysators 9 auf Basis des erfassten Werts der Motor-Kühlwassertemperatur Tw oder der Öltemperatur zu beurteilen oder alternativ die Temperatur (oder die Auslass-Temperatur) des Katalysators 9 mit einem Temperatursensor zu messen.
  • Wenn sich der Katalysator 9 im aktiven Zustand befindet und die Antwort vom Schritt S5 daher NEIN lautet, dann fährt die Steuereinheit 50 mit einem Schritt S10 fort in der Annahme, dass keine Katalysator-Aktivierungssteuerung zum Unterstützen der Aktivierung des Katalysators 9 erforderlich ist. Im Schritt S10 steuert die Steuereinheit 50 den Motor 1 in einem normalen Verbrennungssteuermodus, um die Kraftstoffeinsparung und andere Motorleistungen in Übereinstimmung mit Betriebszuständen zu verbessern.
  • In einem Schritt S6 prüft die Steuereinheit 50, ob die Temperatur eines Kolbens 15, (insbesondere eine Oberflächentemperatur in einer Vertiefung 15A, die in der Kolbenkrone ausgebildet ist, wie in 4A und 4B gezeigt), gleich einer oder höher als eine vorbestimmte Temperatur ist, (eine Temperatur zum Zulassen des Übergangs zum stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus). Die Entscheidung im Schritt S6 kann vorgenommen werden, indem die Kolbentemperatur mit einem Thermoelement, das in einem vorgegebenen Abschnitt, (wie beispielsweise der Kolbenkrone), des Kolbens 15 eingebettet ist, direkt abgefühlt wird. Alternativ kann das Steuersystem die Kolbentemperatur aus der abgefühlten Motor-Kühlwassertemperatur TW oder der Öltemperatur schätzen und die Antwort von Schritt S6 in Übereinstimmung mit dem Ergebnis der Schätzung bestimmen.
  • Zum Beispiel kann die Steuereinheit 50 eine mit der Kolbenkronen-Temperatur korrelierte Pseudo-Wassertemperatur TWF bestimmen und prüfen, ob die Pseudo-Wassertemperatur gleich einer oder höher als eine vorbestimmte Temperatur TWF1, (eine Pseudo-Wassertemperatur zum Zulassen eines Übergangs zum stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus), ist. Die Pseudo-Wassertemperatur TWF weist das Merkmal auf, dass sie bei einer anfänglichen Pseudo-Temperatur beginnt, die in Übereinstimmung mit einer anfänglichen Motor-Kühlwassertemperatur bestimmt wird und sich so erhöht, dass sie sich der Motor-Kühlwassertemperatur TW in einer Geschwindigkeit einer Zeitverzögerung erster Ordnung (pace of first order lag) um einen Betrag pro Zeiteinheit annähert. Der Betrag pro Zeiteinheit, um den sich die Pseudo-Wassertemperatur TWF erhöht, wird durch die Ansaugluftströmungsmenge Qa bestimmt.
  • Wenn die Antwort von Schritt S6 JA lautet, beurteilt die Steuereinheit 50, dass der Betrieb des stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus zum Unterstützen der Katalysator-Aktivierung die Zündfähigkeit, Brennbarkeit und damit Motorstabilität (das Fahrverhalten) nicht beeinträchtigen würde und fährt mit einem Schritt S7 fort.
  • Wenn die Antwort vom Schritt S6 NEIN lautet, beurteilt die Steuereinheit 50, dass eine Möglichkeit besteht, dass die Kolbenkronen-Temperatur zu niedrig ist, um eine Zerstäubung und Verdampfung des Schichtladungs-Luft-Kraftstoff-Gemischs zufrieden stellend zu unterstützen, und dass der Betrieb des stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus die Zündfähigkeit, Brennbarkeit und Motorstabilität (das Fahrverhalten) beeinträchtigen würde und kehrt zum Schritt S4 zurück, um den Übergang zum stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus zu unterbinden und stattdessen die Einspritzungen beim Ansaughub, (d.h. im Homogenladungs-Verbrennungsmodus) fortzusetzen.
  • Wie oben erwähnt, fährt die Steuereinheit 50 mit dem Schritt S7 fort, wenn der Katalysator 9 inaktiv ist und eine Anforderung für die Katalysator-Aktivierungssteuerung vorliegt, die Aktivierung des Katalysators 9 zu unterstützen, und wenn die Kolbenkronen-Temperatur gleich der oder höher als die vorbestimmte Temperatur ist, (weshalb das Schichtladungs-Luft-Kraftstoff-Gemisch zufrieden stellend erzeugt werden kann). Allerdings erfordern einige Betriebszustände, wie beispielsweise der Motor 1, der sich in Beschleunigung befindet, eine hohe Ausgangsleistung vom Motor 1. In solchen Betriebszuständen räumt die Steuereinheit 50 der Ausgangsleistung Priorität ein und lässt den Homogenladungs-Verbrennungsmodus zu. Zum Beispiel wählt die Steuereinheit 50 den Verbrennungsmodus, indem ein in 3 gezeigtes Kennfeld herangezogen wird, das gemäß der Motordrehzahl und der Motorlast vorbestimmt ist. Wenn sich der Motor 1 in dem Betriebszustand befindet, in dem die Steuereinheit 50 den stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus zulassen sollte, fährt die Steuereinheit 50 mit einem Schritt S8 fort und lässt den Übergang auf den stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus zu, um die Aktivierung des Katalysators 9 zu unterstützen. Wenn sich der Motor 1 in dem Betriebszustand befindet, in dem die Steuereinheit 50 den Homogenladungs-Verbrennungsmodus zulassen sollte, kehrt die Steuereinheit 50 zum Schritt S4 zurück und lässt den Homogenladungs-Verbrennungsmodus zu.
  • Im Schritt S8 wird der stöchiometrische Schichtladungs-Verbrennungsmodus nach dem Ausführen des Prozesses betrieben, um eine unerwünschte plötzliche Änderung des Motordrehmoments zu reduzieren, die durch das Umstellen des Verbrennungsmodus verursacht wird, (d.h. die Drehmoment-Differentiation), die später beschrieben wird.
  • In dieser Ausführungsform wird die Gesamt-Kraftstoffmenge pro Zyklus (nach Gewicht), die erforderlich ist, um die vollständigste Verbrennung des Kraftstoffs mit der Ansaugluftmenge pro Verbrennungszyklus zu erzielen, und um ein annähernd stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu erhalten, (mit anderen Worten, das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis), in einen ersten Teil von ungefähr 50% bis 90%, der für die Ansaughub-Einspritzung verwendet wird, und einen zweiten Teil von ungefähr 50% bis 10% für die Verdichtungshub-Einspritzung aufgeteilt.
  • Der erste Teil, (ungefähr 50%~ungefähr 90%), der Gesamt-Kraftstoffmenge pro Zyklus wird in die Brennkammer 17 beim Ansaughub eingespritzt, so dass ein relativ mageres (magerer als stöchiometrisch) Homogenladungs-Luft-Kraftstoff-Gemisch in der gesamten Brennkammer 17 erzeugt wird. Die Ansaughub-Kraftstoffeinspritzung ist in 4B dargestellt.
  • Der restliche Teil von ungefähr 50% bis ungefähr 10% wird beim Verdichtungshub eingespritzt, um so ein relativ fettes (fetter als stöchiometrisch) Schichtladungs-Luft-Kraftstoffgemisch eng um die Zündkerze 6 zu erzeugen, wie in 4A gezeigt.
  • Dann findet die Verbrennung in der Brennkammer 17 in dem Zustand, in dem der fettere Bereich um die Zündkerze 6 ausgebildet ist, in dem magereren Hintergrund statt, wie in 5 gezeigt.
  • In diesem stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus können die Anteile des ersten und des zweiten Teils so bestimmt werden, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Hindergrundgemischs, das magerer als stöchiometrisch ist und in der Brennkammer 17 während des Ansaughubs erzeugt wird, 16~28 ist, und dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Gemischs, das fetter als stöchiometrisch ist und um die Zündkerze 6 durch Einspritzung während des Verdichtungshubs erzeugt wird, 9~13 ist. So lange die Luft-Kraftstoff-Verhältnisse jedes Teils jeweils innerhalb dieser Bereiche eingestellt sind, ist die Einstellung des durchschnittlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in der Brennkammer 17 auf einen Wert, (innerhalb eines Bereichs von zum Beispiel 13,8~18), der leicht von dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis abweicht, optional. Das durchschnittliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis von 13,8~18 ist wirksam beim Aufrechterhalten eines Gleichgewichts zwischen der Menge der Produkte der unvollständigen Verbrennung, (wie beispielsweise CO), und der Menge von Sauerstoff, die nach der Hauptverbrennung zurückgelassen wird, um die Temperatur des Katalysators effektiv zu erhöhen. Insbesondere, wenn das durchschnittliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis im Wesentlichen gleich dem stöchiometrischen Verhältnis eingestellt ist, entsprechen sich die Mengen von CO und Restsauerstoff annähernd, und die Temperatur des Katalysators erhöht sich sehr effizient.
  • Durch Betreiben des stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus kann das Steuersystem die Abgastemperatur im Vergleich zum Homogenladungs-Verbrennungsmodus erhöhen, und gleichzeitig kann das Steuersystem die Menge von unverbranntem HC reduzieren, das aus der Brennkammer 17 in den Abgaskanal abgegeben wird.
  • In einem Schritt S9 prüft die Steuereinheit 50 in der gleichen Weise wie in Schritt S5, ob der Katalysator 9 aktiviert ist, (der Aufwärmvorgang beendet ist), oder nicht. Die Steuereinheit 50 fährt mit dem Schritt S10 fort, wenn sich der Katalysator 9 in dem aktivierten Zustand befindet und die Antwort des Schritts S9 JA lautet. Wenn die Antwort des Schritts S9 NEIN lautet, kehrt die Steuereinheit 50 zum Schritt S8 zurück und setzt den stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus fort, bis der Katalysator 9 aktiviert ist.
  • In dieser vorher beschriebenen Ausführungsform kann die Steuereinheit 50 alternativ zum Schritt S7 statt S8 zurückkehren, wie durch die gepunktete Linie in 2 gezeigt ist. In diesem Fall wählt die Steuereinheit 50 den Verbrennungsmodus, indem wiederum das Kennfeld herangezogen wird, das in 3 gezeigt ist. Wenn der Motor 1 sich in dem Betriebszustand befindet, in dem die Steuereinheit 50 den Homogenladungs-Verbrennungsmodus zulassen sollte, kehrt die Steuereinheit 50 zum Schritt S4 zurück und betreibt den Homogenladungs-Verbrennungsmodus, selbst nachdem die Steuereinheit 50 damit begonnen hat, den stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus im Schritt S8 zu betreiben.
  • Im Schritt S10 stellt die Steuereinheit 50 den Verbrennungssteuermodus auf einen normalen Verbrennungsmodus um, (wie beispielsweise den stöchiometrischen Homogenladungs-Verbrennungsmodus; mageren Homogenladungs-Verbrennungsmodus und mageren Schichtladungs-Verbrennungsmodus), um die gewünschte Emissionsleistung, Kraftstoffeinsparung oder das Fahrverhalten (wie beispielsweise Ausgangsleistung und Stabilität) in Übereinstimmung mit den Motorbetriebszuständen zu erzielen, und beendet dann den in 2 gezeigten Ablauf. In dieser Ausführungsform, direkt nachdem im Schritt S9 beurteilt worden ist, dass der Katalysator 9 aktiv ist, stellt die Steuereinheit 50 auf den Homogenladungs-Verbrennungsmodus, vorzugsweise auf den stöchiometrischen Homogenladungs-Verbrennungsmodus um, um die Differenz des Motordrehmoment aus dem stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus so weit wie möglich zu reduzieren.
  • In einigen Motorbetriebszuständen, die sich eventuell auf die Brennbarkeit des stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus nachteilig auswirken können, (wie beispielsweise den Zustand, in dem die Kolbenkronen-Temperatur niedriger ist als eine vorbestimmte Temperatur), unterbindet das Steuersystem dieser Ausführungsform den Übergang auf den stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus. Das heißt, das Steuersystem dieser Ausführungsform räumt der Motorstabilität (Motor-Fahrverhalten) eine höhere Priorität ein als der schnellen Aktivierung des Katalysators 9. Wenn die Aktivierung des Katalysators 9 eine höhere Priorität haben soll, ist es möglich, diese Anordnung wegzulassen, (indem der Schritt S6 in dem in 2 gezeigten Ablaufdiagramm weggelassen wird).
  • 6 ist ein Ablaufdiagramm, das eine erste Ausführungsform gemäß der vorliegenden Lehre betrifft und zeigt einen Steuerprozess zum Reduzieren der Drehmoment-Differentiation, wenn der Verbrennungsmodus von dem Homogenladungs-Verbrennungsmodus in den stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus umgestellt wird.
  • In einem Schritt S11 prüft die Steuereinheit 50, ob es zulässig ist, den stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus zu betreiben, (d.h. ob im Schritt S7 von 2 der stöchiometrische Schichtladungs-Verbrennungsmodus gewählt worden ist).
  • Wenn der Betrieb des stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus zulässig ist, oder wenn eine Anforderung vorliegt, den gegenwärtigen Homogenladungs-Verbrennungsmodus auf den stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus umzustellen, um die Abgastemperatur zu erhöhen, fährt die Steuereinheit 50 mit einem Schritt S12 fort und steuert den Verzögerungsbetrag des Zündzeitpunkts zum Reduzieren der Drehmoment-Differentiation und stellt ein Verzögerungsverhältnis RER zunächst auf 0% ein.
  • Wenn die Steuereinheit 50 den Homogenladungs-Verbrennungsmodus auf den stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus umstellt, ist eine Anforderung zum Erhöhen des Motordrehmoments vorhanden, um dessen unerwünschte Verringerung zu verhindern, (d.h. die Drehmoment-Differentiation), die durch Umstellen auf den stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus verursacht wird, der einen geringeren Wärmewirkungsgrad aufweist als der Homogenladungs-Verbrennungsmodus. Allerdings wird beim Betreiben des Homogenladungs-Verbrennungsmodus der Zündzeitpunkt gesteuert, um die MBT, (d.h. die Mindest-Zündvorverlegung für das beste Drehmoment) beizubehalten, um die gewünschte Kraftstoffeinsparung (bzw. die Motorstabilität) zu erzielen, weshalb der Zündzeitpunkt nicht weiter vorverlegt werden kann, um das Motordrehmoment zu vergrößern. Daher verzögert die Steuereinheit 50 den Zündzeitpunkt allmählich, bevor der Verbrennungsmodus umgestellt wird. In dieser Ausführungsform erreicht der Zündzeitpunkt durch eine solche allmähliche Verzögerung den Wert, von dem aus die Steuereinheit 50 den Zündzeitpunkt auf die MBT in dem stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus zum gleichen Zeitpunkt reguliert, zu dem der Verbrennungsmodus umgestellt wird, um die Drehmoment-Differentiation ausreichend zu reduzieren.
  • In einem Schritt S13 erhöht die Steuereinheit 50 schrittweise das Verzögerungsverhältnis RER um einen vorbestimmten Wert, um den Zündzeitpunkt allmählich zu verzögern. Insbesondere erhöht die Steuereinheit 50 das Verzögerungsverhältnis RER schrittweise um a%, (zum Beispiel 1%), pro einer Zeiteinheit, (zum Beispiel 10 ms).
  • In einem Schritt S14 berechnet die Steuereinheit 50 einen Gesamtbetrag der Verzögerung des Zündzeitpunkts TARIT. Zunächst bestimmt die Steuereinheit 50 einen verzögerten Soll-Zündzeitpunkt tRIT gemäß der Motordrehzahl und der Motorlast, (wie zum Beispiel eine grundlegende Kraftstoff-Einspritzmenge Tp), indem ein vorbestimmtes Kennfeld herangezogen wird, so dass die Drehmoment-Differentiation ausreichend reduziert werden kann, indem der Zündzeitpunkt von dem verzögerten Soll-Zündzeitpunkt tRIT auf die MBT in dem stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus zum gleichen Zeitpunkt vorlegt wird, zu dem der Verbrennungsmodus umgestellt wird. Und dann berechnet die Steuereinheit 50 einen gegenwärtigen Gesamtbetrag der Verzögerung TARIT mit der folgenden Formel: TARIT = (MBT – tRIT)·RER
  • In einem Schritt S15 bestimmt die Steuereinheit 50 schließlich den Zündzeitpunkt IT mit der folgenden Formel: IT = MBT – TARIT
  • In der oben beschriebenen Weise verzögert die Steuereinheit 50 allmählich den Zündzeitpunkt auf den verzögerten Soll-Zündzeitpunkt tRIT, nachdem die Steuereinheit 50 die Umstellung des Verbrennungsmodus zulässt (wie in 7 [A]→[B] gezeigt).
  • In einem Schritt S16 prüft die Steuereinheit, ob der Zündzeitpunkt IT den verzögerten Soll-Zündzeitpunkt tRIT erreicht, indem zum Beispiel geprüft wird, ob das Verzögerungsverhältnis RER 100% erreicht. Wenn der Zündzeitpunkt IT den verzögerten Soll-Zündzeitpunkt tRIT noch nicht erreicht hat, kehrt die Steuereinheit 50 zum Schritt S13 zurück und erhöht das Verzögerungsverhältnis RER schrittweise.
  • Wenn die Steuereinheit 50 beurteilt, dass der Zündzeitpunkt IT den verzögerten Soll-Zündzeitpunkt tRIT erreicht hat, fährt sie mit einem Schritt S17 fort und stellt den Homogenladungs-Verbrennungsmodus auf den stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus um. Wie im Schritt S7 in 2 beschrieben, schaltet die Steuereinheit 50 den Einspritzmodus des Kraftstoffsystems von der Einspritzung beim Ansaughub auf denjenigen beim Ansaug- und beim Verdichtungshub um, (d.h. die geteilte Einspritzung), so dass die Steuereinheit 50 den Verbrennungsmodus auf den stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus umstellen kann.
  • Dann fährt die Steuereinheit 50 mit einem Schritt S18 fort und stellt das Verzögerungsverhältnis auf 0% ein, wodurch der Zündzeitpunkt zur MBT zurückkehrt, welche der Wert ist, bevor die Steuereinheit 50 mit der Verzögerung des Zündzeitpunkts beginnt, (wie in 8 [B]→[C] gezeigt). Auf diese Weise reguliert die Steuereinheit 50 den Zündzeitpunkt sofort um den Gesamtbetrag der Verzögerung in der Vorverlegungs richtung und verhindert dadurch das Auftreten der Drehmoment-Differentiation, (die in 7 als 'a' gezeigt ist). Damit wird ein stabiles Fahrverhalten erzielt.
  • In einem Schritt S19 und später bringt die Steuereinheit 50 den Zündzeitpunkt allmählich näher an einen optimalen Soll-Zündzeitpunkt in dem stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus nach erfolgter Umstellung auf diesen.
  • Zunächst erhöht die Steuereinheit 50 im Schritt S19 das Verzögerungsverhältnis RER schrittweise um einen vorbestimmten Wert. Insbesondere erhöht die Steuereinrichtung 50 in der gleichen Weise wie im Schritt S13 das Verzögerungsverhältnis RER schrittweise um a%, (zum Beispiel 1%), pro Zeiteinheit, (zum Beispiel 10 ms).
  • Und in einem Schritt S20 berechnet die Steuereinheit 50 den gegenwärtigen Gesamtbetrag der Verzögerung des Zündzeitpunkts TARIT. Dazu bestimmt die Steuereinheit 50 einen verzögerten Soll-Zündzeitpunkt tRIT in dem stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus gemäß der Motordrehzahl und der Motorlast, (wie zum Beispiel die grundlegende Kraftstoff-Einspritzmenge Tp), indem ein vorbestimmtes Kennfeld herangezogen wird, und berechnet einen gegenwärtigen Gesamtbetrag der Verzögerung TARIT mit der folgenden Formel: TARIT = (MBT – tRIT)·RER
  • In diesem Fall wird der verzögerte Soll-Zündzeitpunkt tRIT in dem stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus so weit verzögert eingestellt wie der Motor 1 den stabilen Betrieb (bzw. das Fahrverhalten) aufrechterhalten kann. Auf diese Weise kann die Abgastemperatur so hoch wie möglich erhöht werden. Allerdings kann der Zündzeitpunkt bis zu einem Grad verzögert werden, in dem der Motor 1 den stabilen Betrieb beibehalten kann, der demjenigen entspricht, der in dem herkömmlichen Verbrennungsmodus betrieben wird, und selbst auf eine solche Weise kann der Zündzeitpunkt in dem stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus weiter verzögert werden als in dem herkömmlichen Verbrennungsmodus, weshalb die Abgastemperatur viel weiter erhöht werden kann.
  • In einem Schritt S21 bestimmt die Steuereinheit 50 schließlich den Zündzeitpunkt IT mit der folgenden Formel: IT = MBT – TARIT
  • Somit wird der Zündzeitpunkt allmählich verzögert und nahe an den verzögerten Soll-Zündzeitpunkt tRIT in dem stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus gebracht, nachdem die Steuereinheit 50 den Verbrennungsmodus darauf umstellt, (wie in 7 [C]→[D] gezeigt).
  • In einem Schritt S22 prüft die Steuereinheit, ob der Zündzeitpunkt IT den verzögerten Soll-Zündzeitpunkt tRIT erreicht, indem zum Beispiel geprüft wird, ob das Verzögerungsverhältnis RER 100% erreicht. Wenn der Zündzeitpunkt IT den verzögerten Soll-Zündzeitpunkt tRIT nicht erreicht hat, kehrt die Steuereinheit 50 zum Schritt S19 zurück und erhöht das Verzögerungsverhältnis RER schrittweise.
  • In der oben beschriebenen Weise kann die Drehmoment-Differentiation reduziert werden, wenn die Steuereinheit 50 den Homogenladungs-Verbrennungsmodus zum Starten des Motors auf den stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus zum Erhöhen der Abgastemperatur umstellt.
  • 8 ist ein Ablaufdiagramm, das den Steuerprozess zum Regulieren des Zündzeitpunkts zeigt, wenn der Verbrennungsmodus vom stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus auf den Homogenladungs-Verbrennungsmodus umgestellt wird.
  • In einem Schritt S31 prüft die Steuereinheit 50, ob der Betrieb des (stöchiometrischen) Homogenladungs-Verbrennungsmodus zulässig ist, (d.h. wenn der Homogenladungs-Verbrennungsmodus im Schritt S10 in 2 gewählt wird oder im Schritt S7 in dem Fall, dass die Steuereinheit zum Schritt S7 zurückkehrt, wenn die Antwort vom Schritt S9 NEIN lautet, wie oben erwähnt).
  • Wenn der Homogenladungs-Verbrennungsmodus zulässig ist, liegt mit anderen Worten eine Anforderung zum Umstellen des gegenwärtigen stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus auf den Homogenladungs-Verbrennungsmodus vor, weil der Kata lysator 9 sein Aufwärmen beendet hat und daher ausreichend aktiviert ist, oder weil der Betriebszustand des Motors 1 außerhalb des Bereichs liegt, in dem der stöchiometrische Schichtladungs-Verbrennungsmodus in dem Fall einer Beschleunigung und so weiter zulässig ist, und die Steuereinheit 50 fährt mit einem Schritt S32 fort und steuert das Vorverlegen des Zündzeitpunkts zum Reduzieren der Drehmoment-Differentiation.
  • Zu diesem Zeitpunkt stellt die Steuereinheit 50 das Verzögerungsverhältnis RER zunächst auf 100% ein.
  • Wenn die Steuereinheit 50 den stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus auf den Homogenladungs-Verbrennungsmodus umstellt, ist eine Anforderung zum Verringern des Motordrehmoments vorhanden, um dessen unerwünschte Erhöhung zu verhindern, (d.h. die Drehmoment-Differentiation), die durch Umstellen auf den Homogenladungs-Verbrennungsmodus verursacht wird, der einen höheren Wärmewirkungsgrad aufweist als der stöchiometrische Schichtladungs-Verbrennungsmodus. Allerdings wird beim Betreiben des stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus der Zündzeitpunkt so weit verzögert gesteuert, wie der Motor 1 den stabilen Betrieb aufrechterhalten kann, weshalb der Betrieb des Motors 1 instabil wird, wenn der Zündzeitpunkt noch weiter verzögert wird, und es ist im Wesentlichen unmöglich, den Zündzeitpunkt in der Verzögerungsrichtung weiter zu regulieren. Aus diesem Grund verlegt die Steuereinheit 50 den Zündzeitpunkt allmählich vor, bevor der Verbrennungsmodus umgestellt wird. In dieser Ausführungsform erreicht der Zündzeitpunkt durch eine solche allmähliche Vorverlegung in dem stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus die MBT, welche der Wert ist, von dem aus die Steuereinheit 50 den Zündzeitpunkt auf tRIT in dem Homogenladungs-Verbrennungsmodus zum gleichen Zeitpunkt reguliert, zu dem der Verbrennungsmodus umgestellt wird, um die Drehmoment-Differentiation zu reduzieren.
  • In einem Schritt S33 verringert die Steuereinheit 50 das Verzögerungsverhältnis RER schrittweise um einen vorbestimmten Wert, um den Zündzeitpunkt vorzuverlegen. Insbesondere verringert die Steuereinheit 50 das Verzögerungsverhältnis RER schrittweise um a%, (zum Beispiel 1%) pro Zeiteinheit, (zum Beispiel 10 ms).
  • In einem Schritt S34 berechnet die Steuereinheit 50 den Gesamtbetrag der Verzögerung des Zündzeitpunkts TARIT. Zunächst bestimmt die Steuereinheit 50 die MBT in dem Homogenladungs-Verbrennungsmodus, auf den der Verbrennungsmodus umgestellt ist, gemäß der Motordrehzahl und der Motorlast, (wie zum Beispiel der grundlegenden Kraftstoffeinspritzmenge Tp), indem ein vorbestimmtes Kennfeld herangezogen wird, und berechnet dann den gegenwärtigen Gesamtbetrag der Verzögerung TARIT gemäß der oben bestimmten MBT und den gegenwärtigen Zündzeitpunkt oder den verzögerten Soll-Zündzeitpunkt mit der folgenden Formel: TARIT = (MBT – tRIT)·RER
  • In einem Schritt S35 bestimmt die Steuereinheit 50 schließlich den Zündzeitpunkt IT mit der folgenden Formel: IT = MBT – TARIT
  • In der oben beschriebenen Weise verlegt die Steuereinheit 50 allmählich den Zündzeitpunkt auf die MBT vor, nachdem die Steuereinheit 50 die Umstellung des Verbrennungsmodus zulässt (wie in 7 [D]→[C] gezeigt).
  • In einem Schritt S36 prüft die Steuereinheit, ob der Zündzeitpunkt IT die MBT erreicht, indem zum Beispiel geprüft wird, ob das Verzögerungsverhältnis RER 0% erreicht. Wenn der Zündzeitpunkt IT die MBT noch nicht erreicht hat, kehrt die Steuereinheit 50 zum Schritt S33 zurück und verringert das Verzögerungsverhältnis RER schrittweise.
  • Wenn die Steuereinheit 50 beurteilt, dass der Zündzeitpunkt IT die MBT erreicht hat, fährt sie mit einem Schritt S37 fort und stellt den stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus auf den Homogenladungs-Verbrennungsmodus um. Mit anderen Worten schaltet die Steuereinheit 50 den Einspritzmodus des Kraftstoffsystems auf die Einspritzung beim Ansaughub um, um das Homogenladungs-Luft-Kraftstoff-Gemisch zu erzeugen.
  • Zu diesem Zeitpunkt reguliert die Steuereinheit 50 den Zündzeitpunkt sofort auf einen vorbestimmten Wert, der dem Betrag entspricht, bei dem die Drehmoment-Differen tiation unterbunden werden kann, (d.h. auf den verzögerten Soll-Zündzeitpunkt tRIT in dem Homogenladungs-Verbrennungsmodus), in der Vorverlegungsrichtung, (wie in 7 [C]→[B] gezeigt). Auf diese Weise kann die Steuereinheit 50 das Auftreten der Drehmoment-Differentiation verhindern und damit den stabilen Betrieb des Motors 1 erzielen.
  • In einem Schritt S38 und später bringt die Steuereinheit 50 den Zündzeitpunkt allmählich nahe an die MBT in dem Homogenladungs-Verbrennungsmodus nach erfolgter Umstellung auf diesen.
  • Zunächst verringert die Steuereinheit 50 im Schritt S39 das Verzögerungsverhältnis RER schrittweise um einen vorbestimmten Wert. Insbesondere verringert die Steuereinrichtung 50 in der gleichen Weise wie im Schritt S33 das Verzögerungsverhältnis RER schrittweise um a%, (zum Beispiel 1%), pro Zeiteinheit, (zum Beispiel 10 ms).
  • Und in einem Schritt S40 berechnet die Steuereinheit 50 den gegenwärtigen Gesamtbetrag der Verzögerung des Zündzeitpunkts TARIT gemäß der MBT in dem Homogenladungs-Verbrennungsmodus und den verzögerten Soll-Zündzeitpunkt tRIT direkt nach der Umstellung des Verbrennungsmodus mit der folgenden Formel: TARIT = (MBT – tRIT)·RER
  • In einem Schritt S41 bestimmt die Steuereinheit 50 schließlich den Zündzeitpunkt IT mit der folgenden Formel: IT = MBT – TARIT
  • Somit wird der Zündzeitpunkt allmählich vorverlegt und nahe an die MVT in dem Homogenladungs-Verbrennungsmodus gebracht, nachdem die Steuereinheit 50 den Verbrennungsmodus darauf umstellt, (wie in 7 [B]→[A] gezeigt).
  • In einem Schritt S42 prüft die Steuereinheit, ob der Zündzeitpunkt IT die MBT erreicht, indem zum Beispiel geprüft wird, ob das Verzögerungsverhältnis RER 0% erreicht. Wenn der Zündzeitpunkt IT die MBT noch nicht erreicht hat, kehrt die Steuereinheit 50 zum Schritt S39 zurück und verringert das Verzögerungsverhältnis RER schrittweise.
  • In der oben beschriebenen Weise kann die Drehmoment-Differentiation reduziert werden, wenn die Steuereinheit 50 den stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus zum Erhöhen der Abgastemperatur auf den Homogenladungs-Verbrennungsmodus zum Starten des Motors umstellt.
  • Gemäß der oben beschriebenen ersten Ausführungsform kann die Änderung des Motordrehmoments gleichmäßig erfolgen, weil die Steuereinheit 50 den Zündzeitpunkt allmählich ab dem Zeitpunkt reguliert, ab dem die Steuereinheit 50 die Umstellung des Verbrennungsmodus zulässt, bis zur tatsächlichen Umstellung des Verbrennungsmodus, und während die Steuereinheit 50 den Zündzeitpunkt nahe an den Sollwert bringt, nachdem der Verbrennungsmodus umgestellt worden ist.
  • Des Weiteren reguliert die Steuereinheit 50 gemäß der ersten Ausführungsform die Ansaugluftmenge, um eine solche allmähliche Änderung des Motordrehmoments zu reduzieren. Die Steuerung zum Regulieren der Ansaugluftströmungsmenge beim Umstellen des Verbrennungsmodus wird unter Bezugnahme auf ein Ablaufdiagramm beschrieben, das in 9 gezeigt ist, und ein Zeitdiagramm, das in 10 gezeigt ist. In dieser Ausführungsform wird ein Regulierungswert der Ansaugluftströmungsmenge ADJQA als die vergrößerte Menge der Ansaugluftströmungsmenge definiert, die zu der grundlegenden Ansaugluftströmungsmenge zu addieren ist, die zu dem Zeitpunkt als die Ansaugluftströmungsmenge definiert wird, zu dem der Einspritz-Zeitpunkt auf die MBT in dem Homogenladungs-Verbrennungsmodus eingestellt ist. Wenn die Steuereinheit 50 den Einspritz-Zeitpunkt zum Beispiel vorverlegt, reguliert die Steuereinheit 50 die Ansaugluftströmungsmenge in der Richtung ihrer Verringerung, um das Motordrehmoment zu reduzieren. In diesem Fall verringert die Steuereinheit 50 den Regulierungswert der Ansaugluftströmungsmenge ADJQA.
  • In einem Schritt S51 in 9 prüft die Steuereinheit 50, welcher Verbrennungsmodus betrieben wird, der Homogenladungs-Verbrennungsmodus oder der stöchiometrische Schichtladungs-Verbrennungsmodus.
  • Wenn die Steuereinheit 50 beurteilt, dass der Homogenladungs-Verbrennungsmodus betrieben wird, fährt sie mit einem Schritt S53 fort und berechnet den Regulierungswert der Ansaugluftströmungsmenge ADJQA gemäß dem Gesamtbetrag der Verzögerung des Einspritz-Zeitpunkts TARIT, welcher als der Betrag der Verzögerung ab der MBT, (wie in Schritt S14 in 6 gezeigt), in dem Homogenladungs-Verbrennungsmodus definiert ist, bevor die Steuereinheit 50 auf den stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus umstellt, so dass die Steuereinheit 50 die Verringerung des Motordrehmoments reduzieren kann, das durch die Verzögerung des Einspritzzeitpunkts ab der MBT verursacht wird.
  • Es ist zweckmäßig, den Regulierungswert der Ansaugluftströmungsmenge ADJQA proportional zu dem Gesamtbetrag der Verzögerung des Einspritz-Zeitpunkts TARIT unter Verwendung der folgenden Formel zu berechnen: ADJQA [Liter/min] = TARIT [deg]·kQA [Liter/min/deg]
  • In der oben beschriebenen Formel ist kQA ein proportionaler Koeffizient.
  • Wenn die Steuereinheit 50 beurteilt, dass der stöchiometrische Schichtladungs-Verbrennungsmodus betrieben wird, fährt sie mit einem Schritt S52 fort und berechnet den Regulierungswert der Ansaugluftströmungsmenge ADJQA gemäß dem summierten Betrag der Verzögerung des Einspritz-Zeitpunkts SARIT, der als eine Summierung des Gesamtbetrags der Verzögerung des Einspritz-Zeitpunkts TARIT ab der MBT in dem Homogenladungs-Verbrennungsmodus und einem anderen Gesamtbetrag der Verzögerung des Einspritz-Zeitpunkts TARIT ab der MBT in dem stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus definiert ist, so dass der Regulierungswert der Ansaugluftströmungsmenge ADJQA auf Basis der Ansaugluftströmungsmenge an der MBT in dem Homogenladungs-Verbrennungsmodus berechnet werden kann. Zum Beispiel, nachdem der Verbrennungsmodus auf den stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus umgestellt ist, wie in 5 gezeigt, berechnet die Steuereinheit 50 den summierten Betrag der Verzögerung des Einspritz-Zeitpunkts SARIT durch Addieren des Gesamtbetrags der Verzögerung des Zündzeitpunkts TARIT, der in dem Schritt S14 in 6 zu dem Zeitpunkt berechnet wurde, zu dem das Verzögerungsverhältnis RER auf 100% eingestellt ist, zu dem gegenwärtigen Gesamtbetrag der Verzögerung des Zündzeitpunkts TARIT, der in Schritt S20 berechnet wurde. In dem Fall von 8, wenn der stöchiometrische Schichtladungs-Verbrennungsmodus betrieben wird, bevor der Verbren nungsmodus auf den Homogenladungs-Verbrennungsmodus umgestellt ist, berechnet die Steuereinheit 50 den summierten Betrag der Verzögerung des Einspritz-Zeitpunkts SARIT durch Addieren des Gesamtbetrags der Verzögerung des Einspritz-Zeitpunkts TARIT, der in dem Schritt S14 in 6 zu dem Zeitpunkt berechnet wurde, zu dem das Verzögerungsverhältnis RER auf 100% eingestellt ist, zu dem gegenwärtigen Gesamtbetrag der Verzögerung des Zündzeitpunkts TARIT, der in Schritt S34 in 8 berechnet wurde.
  • Die Steuereinheit 50 berechnet den Regulierungswert der Ansaugluftströmungsmenge ADJQA proportional zu dem summierten Wert der Verzögerung des Einspritz-Zeitpunkts SARIT unter Verwendung der folgenden Formel: ADJQA [Liter/min] = SARIT [deg]·kQA [Liter/min/deg]
  • In der oben beschriebenen Formel ist kQA der proportionale Koeffizient.
  • Der Regulierungswert der Ansaugluftströmungsmenge ADJQA kann auch berechnet werden durch Summieren des Regulierungswerts der Ansaugluftströmungsmenge ADJQA, der direkt vor der Umstellung des Verbrennungsmodus auf den stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus berechnet wurde, und eines anderen Regulierungswerts der Ansaugluftströmungsmenge ADJQA, der gemäß dem Gesamtbetrag der Verzögerung des Zündzeitpunkts TARIT in dem stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus berechnet wurde.
  • In einem Schritt S54 weist die Steuereinheit 50 die Drosselklappen-Steuereinheit 14 an, den Öffnungsgrad des Drosselklappenventils 4 gemäß dem Regulierungswert der Ansaugluftströmungsmenge ADJQA zu regulieren, der in der oben beschriebenen Weise berechnet wurde.
  • Auf diese Weise kann die Änderung des Motordrehmoments durchgehend durch den Prozess reduziert werden ab dem Zeitpunkt, zu dem die Steuereinheit 50 die Umstellung des Verbrennungsmodus zulässt, bis sich der Zündzeitpunkt dem Soll-Zündzeitpunkt annähert und der Motor 1 nach der Umstellung des Verbrennungsmodus in den stabilen Zustand gebracht ist, und daher kann das stabile Fahrverhalten so weit wie möglich erzielt werden.
  • Eine Änderung des Regulierungswerts ADJQA gemäß dem Zündzeitpunkt IT ist in 10 durchgehend durch einen Prozess gezeigt, in welchem der Verbrennungsmodus umgestellt wird. [A], [B], [C] und [D] in 10 entsprechen jeweils denjenigen in 7. Es ist ersichtlich, dass sich der Regulierungswert ADJQA durchgehend durch den Prozess ab dem Beginn der Verzögerung in dem Homogenladungs-Verbrennungsmodus [A] vergrößert, bis der Zündzeitpunkt den verzögerten Soll-Zündzeitpunkt tRIT in dem stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus [D] erreicht, und dass sich der Regulierungswert ADJQA durchgehend durch den Prozess ab dem Beginn der Vorverlegung in dem stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus [D] verringert, bis der Zündzeitpunkt zu der MBT in dem Homogenladungs-Verbrennungsmodus [A] zurückkehrt.
  • In der oben genannten Weise kann die Steuereinheit 50 eine allmähliche Änderung des Motordrehmoments auf Grund der allmählichen Regulierung des Zündzeitpunkts reduzieren. Andererseits kann eine Regulierung der Ansaugluftströmungsmenge vorgenommen werden, um einen Teil der Drehmoment-Differentiation zu reduzieren, der durch die Regulierung des Zündzeitpunkts zum gleichen Zeitpunkt, zu dem der Verbrennungsmodus umgestellt wird, nicht reduziert werden kann.
  • Wie bereits in Bezug auf die erste Ausführungsform erwähnt, teilt die Steuereinheit 50 in dem stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus die Kraftstoffeinspritzung in zwei Teile auf, einer wird beim Ansaughub eingespritzt, und der andere beim Verdichtungshub. In dieser Ausführungsform erhöht die Steuereinheit 50 das Kraftstoff-Einspritzmengenverhältnis der Einspritzung im Ansaughub auf das beim Verdichtungshub in der Nähe des Motorbetriebszustands, in welchem die Steuereinheit 50 die Umstellung des stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus auf den Homogenladungs-Verbrennungsmodus zulässt, (wie in 11 gezeigt, die das Kraftstoff-Einspritzmengenverhältnis der Einspritzung beim Verdichtungshub zeigt).
  • Gemäß der vorliegenden Lehre ist auch anwendbar, wenn der Kraftstoff nur beim Verdichtungshub in dem stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus einge spritzt wird; allerdings wird das Schichtladungs-Luft-Kraftstoff-Gemisch, das fetter als stöchiometrisch ist, um die Zündkerze 6 erzeugt, und im Hintergrund des Schichtladungs-Luft-Kraftstoff-Gemischs ist wenig Kraftstoff vorhanden. In diesem Fall ist es auch wünschenswert, dass das durchschnittliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der gesamten Brennkammer 17 fast gleich dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist.
  • Wenn der stöchiometrische Schichtladungs-Verbrennungsmodus betrieben wird, ist es auch wünschenswert, dass der Zündzeitpunkt in dem stabilen Zustand mehr verzögert wird als der Zündzeitpunkt in dem mageren Schichtladungs-Verbrennungsmodus, (der im Schritt S20 in 2 gezeigt ist). Allerdings ist die vorliegende Lehre auch auf eine Ausführungsform anwendbar, in welcher der Zündzeitpunkt auf der MTB in dem stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus gehalten wird, weil die MBT in dem stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus verzögerter ist als diejenige in dem herkömmlichen Verbrennungsmodus, wie beispielsweise dem Homogenladungs-Verbrennungsmodus, dem mageren Schichtladungs-Verbrennungsmodus und so weiter. Somit kann selbst in einer solchen Ausführungsform die Motorstabilität mehr verbessert werden als der herkömmliche Verbrennungsmotor, und es ist möglich, die hohe Motorstabilität und hohe Abgastemperatur sofort zu erzielen.
  • Die vorliegende Lehre ist auf alle Ausführungsformen anwendbar, die auf den Homogenladungs-Verbrennungsmodus und den Schichtladungs-Verbrennungsmodus umstellbar sind, der die Abgastemperatur erhöhen kann, indem das Schichtladungs-Luft-Kraftstoff-Gemisch, das fetter als stöchiometrisch ist, um die Zündkerze 6 erzeugt und verbrannt wird, und indem die Produkte von unvollständiger Verbrennung erzeugt werden, wie beispielsweise Co.
  • Des Weiteren sind in der ersten Ausführungsform die Kraftstoff-Einspritzventile 5, die Kraftstoff direkt in die Brennkammern 17 einspritzen, so ausgelegt, dass sie sowohl beim Ansaughub als auch beim Verdichtungshub einspritzen, um Kosten zu reduzieren und ihre Anordnung auf dem Motor 1 zu erleichtern. Allerdings können zusätzliche Einspritzventile an der Ansaugöffnung vorgesehen sein, um Kraftstoff beim Ansaughub einzuspritzen. Solche Einspritzventile können von geringerer Kraftstoff-Durchflussmenge sein, und daher können sie die Genauigkeit der Kraftstoffeinspritzmenge verbessern.
  • Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Lehre wird im Folgenden beschrieben, welche die Drehmoment-Differentiation ebenfalls reduzieren kann, wenn der Verbrennungsmodus umgestellt wird, indem der Kraftstoffeinspritz-Zeitpunkt beim Verdichtungshub in dem stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus reguliert wird. Das Steuersystem der zweiten Ausführungsform als Ganzes ist demjenigen ähnlich, das unter Bezugnahme auf 1 und 2 gezeigt und beschrieben ist.
  • 12 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Steuerprozess zum Regulieren des Kraftstoffeinspritz-Zeitpunkts zeigt.
  • In einem Schritt 111 prüft die Steuereinheit 50, welcher Verbrennungsmodus betrieben wird, der Homogenladungs-Verbrennungsmodus oder der stöchiometrische Schichtladungs-Verbrennungsmodus.
  • Wenn die Steuereinheit 50 beurteilt, dass der Homogenladungs-Verbrennungsmodus betrieben wird, fährt sie mit einem Schritt S112 fort und prüft, ob der Betrieb des stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus zulässig ist, (d.h. sie prüft, ob der stöchiometrische Schichtladungs-Verbrennungsmodus im Schritt S7 in 2 gewählt worden ist).
  • Wenn der stöchiometrische Schichtladungs-Verbrennungsmodus zulässig ist, oder wenn eine Anforderung vorhanden ist, den gegenwärtigen Homogenladungs-Verbrennungsmodus in den stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus umzustellen, um die Abgastemperatur zu erhöhen, fährt die Steuereinheit 50 mit einem Schritt S113 fort und berechnet einen grundlegenden Kraftstoffeinspritz-Zeitpunkt IT0 beim Verdichtungshub in dem stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus und einen Regulierungswert für die Vorverlegung des Kraftstoffeinspritz-Zeitpunkts ITH, um die Drehmoment-Differentiation gemäß den gegenwärtigen Motorbetriebszuständen zu reduzieren, (wie beispielsweise die Motordrehzahl, die Motorlast), indem vorbestimmte Kennfelder herangezogen werden. Wenn die Steuereinheit 50 den Kraftstoffeinspritz-Zeitpunkt ITC beim Verdichtungshub vorverlegt, erhöht sich die Ansaugluftmenge, die mit dem Kraftstoff in der Brennkammer 17 vermischt werden kann, damit erhöht sich der Grad an Homogenität des Luft-Kraftstoff-Gemischs, weshalb die Steuereinheit 50 die Drehmoment-Differentiation reduzieren kann. Die Steuereinheit 50 stellt den Regulie rungswert ITH auf einen solchen Wert ein, dass er nicht nur die Drehmoment-Differentiation ausreichend reduzieren kann, wenn der Verbrennungsmodus umgestellt wird, sondern auch den Betrieb des Schichtladungs-Verbrennungsmodus ermöglichen kann mittels der Kraftstoffeinspritzung beim Verdichtungshub, so dass das Schichtladungs-Luft-Kraftstoff-Gemisch erzeugt werden kann.
  • In einem Schritt S114 stellt die Steuereinheit 50 den Homogenladungs-Verbrennungsmodus auf den stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus um. Zu diesem Zeitpunkt steuert die Steuereinheit 50 den Kraftstoffeinspritz-Zeitpunkt ITC beim Verdichtungshub mit einem solchen Wert, dass der grundlegende Kraftstoffeinspritz-Zeitpunkt IT0 durch den Regulierungswert TH, (d.h. die Summierung von IT0 und ITH in dieser Ausführungsform), in der Vorverlegungs-Richtung reguliert wird.
  • Auf diese Weise kann die Drehmoment-Differentiation in dem stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus durch die Steuereinheit 50 reduziert werden, wodurch de Grad der Homogenität erhöht wird.
  • In einem Schritt S115 prüft die Steuereinheit 50, ob eine vorbestimmte Zeit verstrichen ist, seit die Steuereinheit 50 hier angelangt ist. Wenn die Antwort JA lautet, fährt die Steuereinheit 50 mit einem Schritt S116 fort. Wenn die Antwort NEIN lautet, bleibt die Steuereinheit 50 im Schritt S115 und fährt damit fort, die verstrichene Zeit zu zählen.
  • In einem Schritt S116 verzögert die Steuereinheit 50 den Einspritz-Zeitpunkt beim Verdichtungshub um einen Einheits-Regulierungswert ΔIT, und dann prüft die Steuereinheit 50 in einem Schritt S117, ob der Einspritz-Zeitpunkt ITC den grundlegenden Kraftstoffeinspritz-Zeitpunkt IT0 erreicht, der gemäß den vorliegenden Motorbetriebszuständen bestimmt wurde. Wenn der Einspritz-Zeitpunkt ITC IT0 erreicht, (oder wenn die Antwort im Schritt S117 JA lautet), beendet die Steuereinheit 50 den Ablauf. Oder, wenn der Einspritz-Zeitpunkt ITC IT0 noch nicht erreicht hat, kehrt die Steuereinheit 50 zum Schritt S115 zurück und beginnt wieder die verstrichene Zeit zu zählen, bis die vorbestimmte Zeit abgelaufen ist. Nachdem die Steuereinheit den Ablauf beendet hat, fährt sie mit einer Kraftstoffeinspritz-Zeitpunktsteuerung gemäß den Motorbetriebszuständen in dem stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus fort.
  • Wenn die Steuereinheit 50 andererseits den stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus auf den Homogenladungs-Verbrennungsmodus umstellt, setzt sich der Ablauf in der entgegensetzten Richtung fort. Wenn die Steuereinheit 50 beurteilt, dass der stöchiometrische Schichtladungs-Verbrennungsmodus im Schritt S111 betrieben wird, fährt sie mit Schritt S118 fort und prüft, ob der Betrieb des Homogenladungs-Verbrennungsmodus zulässig ist, (d.h. ob der Homogenladungs-Verbrennungsmodus in Schritt S7 und S10 in 2 gewählt worden ist).
  • Wenn der Homogenladungs-Verbrennungsmodus zulässig ist, oder wenn eine Anforderung vorhanden ist, den gegenwärtigen stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus auf den Homogenladungs-Verbrennungsmodus umzustellen, fährt die Steuereinheit 50 mit einem Schritt S119 fort und berechnet den Regulierungswert für die Vorverlegung des Kraftstoffeinspritz-Zeitpunkts ITH zum Reduzieren der Drehmoment-Differentiation entsprechend dem grundlegenden Kraftstoffeinspritz-Zeitpunkt beim Verdichtungshub IT0, der gemäß den gegenwärtigen Motorbetriebszuständen bestimmt wird.
  • Dann, jedes Mal, wenn die Steuereinheit 50 in einem Schritt S120 beurteilt, dass die vorbestimmte Zeit verstrichen ist, verlegt sie den Kraftstoffeinspritz-Zeitpunkt ITC in einem Schritt S121 um den Einheits-Regulierungswert ΔIT vor und prüft in einem Schritt S122, ob die Summierung jedes Einheits-Regulierungswerts ΣΔIT den Regulierungswert für die Vorverlegung des Kraftstoffeinspritz-Zeitpunkts ITH erreicht, oder ob der Einspritz-Zeitpunkt ITC den Wert erreicht, der durch Regulieren des grundlegenden Kraftstoffeinspritz-Zeitpunkts IT0 durch den Regulierungswert ITH, (d.h. die Summierung von IT0 und ITH in dieser Ausführungsform), bestimmt wird. Wenn die Steuereinheit 50 beurteilt, dass das Kraftstoffeinspritz-Zeitpunkt ITC den Wert erreicht, (oder die Antwort im Schritt S122 JA lautet), fährt sie mit einem Schritt S123 fort und stellt auf den Homogenladungs-Verbrennungsmodus um. Zu dem Zeitpunkt, zu dem der Verbrennungsmodus umgestellt wird oder später, (im Schritt S123 oder später), wird der Kraftstoffeinspritz-Zeitpunkt durch die Motorbetriebszustände gesteuert.
  • Wie oben beschrieben, kann die Steuereinheit 50 die Drehmoment-Differentiation mittels Verringern des Grads der Homogenität des Luft-Kraftstoff-Gemischs in dem stöchio metrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus reduzieren, bevor er auf den Homogenladungs-Verbrennungsmodus umgestellt wird.
  • 13 ist ein Zeitdiagramm, das die zweite Ausführungsform gemäß der vorliegenden Lehre betrifft und die Änderung des Kraftstoffeinspritz-Zeitpunkts ungefähr zu dem Zeitpunkt zeigt, zu dem die Steuereinheit 50 den Verbrennungsmodus umstellt. In 13 wechselt der Kraftstoffeinspritz-Zeitpunkt kontinuierlich von unten nach oben in dem Fall, dass der Verbrennungsmodus von dem Homogenladungs-Verbrennungsmodus auf den stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus umgestellt wird, und er wechselt kontinuierlich von oben nach unten in dem Fall, dass der Verbrennungsmodus von dem stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus auf den Homogenladungs-Verbrennungsmodus umgestellt wird, (was der gleichen Weise in den anderen, im Folgenden (beschriebenen Zeitdiagrammen von 15–21 entspricht).
  • Später werden andere Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Lehre beschrieben, wobei die Drehmoment-Differentiation durch Steuern der Kraftstoffeinspritzmenge reduziert wird. Wie bei der zweiten Ausführungsform ist das Steuersystem als Ganzes demjenigen ähnlich, das unter Bezugnahme auf 1 und 2 gezeigt und beschrieben worden ist.
  • Zunächst wird gemäß einem in 14 gezeigten Ablaufdiagramm die dritte Ausführungsform der vorliegenden Lehre bereitgestellt, welche die Drehmoment-Differentiation reduzieren kann, in dem die Kraftstoffeinspritzmenge beim Verdichtungshub gesteuert wird.
  • In Schritt S131 und S132, wenn die Steuereinheit 50 beurteilt, dass der Homogenladungs-Verbrennungsmodus betrieben wird und der stöchiometrische Schichtladungs-Verbrennungsmodus in der gleichen Weise zugelassen wird wie in Schritt S111 und S112 in 12, fährt die Steuereinheit 50 mit einem Schritt S133 fort und berechnet eine grundlegende Kraftstoffeinspritzmenge CTiS0 beim Verdichtungshub in dem stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus gemäß den gegenwärtigen Motorbetriebszuständen und einen Regulierungswert zum Erhöhen der Kraftstoffeinspritzmenge CTiSH zum Reduzieren der Drehmoment-Differentiation, indem vorbestimmte Kennfelder herangezogen werden. Die Steuereinheit 50 kann die Drehmoment-Differentiation reduzieren, indem die Kraftstoffmenge, die beim Verdichtungshub eingespritzt wird, vergrößert und damit das Motordrehmoment erhöht wird. Die Steuereinheit 50 stellt den Regulierungswert CTiSH auf einen solchen Wert ein, dass sie nicht nur die Drehmoment-Differentiation ausreichend reduzieren kann, wenn der Verbrennungsmodus umgestellt wird, sondern dass sie auch den Schichtladungs-Verbrennungsmodus bereitstellen kann mittels der Kraftstoffeinspritzung beim Verdichtungshub, so dass das Schichtladungs-Luft-Kraftstoff-Gemisch erzeugt werden kann.
  • In einem Schritt S134 stellt die Steuereinheit 50 den Homogenladungs-Verbrennungsmodus auf den stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus um. Zu diesem Zeitpunkt steuert die Steuereinheit 50 die Kraftstoffeinspritzmenge CTiS beim Verdichtungshub mit einem solchen Wert, dass die grundlegende Kraftstoffeinspritzmenge CTiS0 in der vergrößernden Richtung durch den Regulierungswert CTiSH (d.h. CTiS = CTiS0 + CTiSH), reguliert wird.
  • Auf diese Weise kann die Drehmoment-Differentiation reduziert werden, indem das Motordrehmoment in dem stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus erhöht wird, wenn der Verbrennungsmodus umgestellt wird.
  • In einem Schritt S135 prüft die Steuereinheit 50, ob eine vorbestimmte Zeit verstrichen ist, seit die Steuereinheit 50 hier angelangt ist. Wenn die Antwort JA lautet, fährt die Steuereinheit 50 mit einem Schritt S136 fort. Wenn die Antwort NEIN lautet, bleibt die Steuereinheit 50 im Schritt S135 und fährt damit fort, die verstrichene Zeit zu zählen.
  • In einem Schritt S136 verzögert die Steuereinheit 50 die Kraftstoffeinspritzmenge CTiS beim Verdichtungshub um einen Einheits-Regulierungswert ΔCTiS, und dann prüft die Steuereinheit 50 in einem Schritt S137, ob die Kraftstoffeinspritzmenge CTiS die grundlegende Kraftstoffeinspritzmenge CTiS0 erreicht, der gemäß den vorliegenden Motorbetriebszuständen bestimmt wurde. Wenn die Kraftstoffeinspritzmenge CTiS CTiS0 noch nicht erreicht hat, kehrt die Steuereinheit 50 zum Schritt S135 zurück und beginnt wieder die verstrichene Zeit zu zählen, bis die vorbestimmte Zeit verstrichen ist. Nachdem die Kraftstoffeinspritzmenge CTiS die grundlegende Kraftstoffeinspritzmenge CTiS0 erreicht hat, fährt die Steuereinheit 50 mit der Kraftstoff-Einspritzmengensteuerung gemäß den Motorbetriebszuständen in dem stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus fort.
  • Andererseits, in dem Fall, dass die Steuereinheit 50 den stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus auf den Homogenladungs-Verbrennungsmodus umstellt, fährt der Ablauf in der entgegengesetzten Richtung fort. Wenn die Steuereinheit 50 beurteilt, dass der stöchiometrische Schichtladungs-Verbrennungsmodus im Schritt S131 betrieben wird, fährt sie mit einem Schritt S138 fort. Wenn sie dann im Schritt S138 beurteilt, dass der Homogenladungs-Verbrennungsmodus zulässig ist, fährt sie mit einem Schritt S139 fort und berechnet den Regulierungswert zum Erhöhen der Kraftstoffeinspritzmenge CTiSH, welcher der grundlegenden Kraftstoffeinspritzmenge CTiS0 im Verdichtungshub entspricht, um die Drehmoment-Differentiation zu reduzieren.
  • Dann, jedes Mal, wenn die Steuereinheit 50 in einem Schritt S140 beurteilt, dass die vorbestimmte Zeit verstrichen ist, erhöht sie die grundlegende Kraftstoffeinspritzmenge CTiS in einem Schritt S141 um den Einheits-Regulierungswert ΔCTiS und prüft in einem Schritt S142, ob die Summierung jedes Einheits-Regulierungswerts ΣΔCTiS den Regulierungswert zum Erhöhen der Kraftstoffeinspritzmenge CTiSH erreicht, oder ob die Kraftstoffeinspritzmenge CTiS den Wert erreicht, der durch Regulieren der grundlegenden Kraftstoffeinspritzmenge CTiS0 durch den Regulierungswert CTiSH bestimmt wird. Wenn die Steuereinheit 50 beurteilt, dass die Kraftstoffeinspritzmenge CTiS den Wert erreicht, (oder die Antwort im Schritt S142 JA lautet), fährt sie mit einem Schritt S143 fort und stellt auf den Homogenladungs-Verbrennungsmodus um. Zu dem Zeitpunkt, zu dem der Verbrennungsmodus umgestellt wird oder später, (im Schritt S143 oder später), wird die Kraftstoffeinspritzmenge durch die Motorbetriebszustände gesteuert, (d.h. ohne den Regulierungswert CTiSH).
  • Wie vorher beschrieben, kann die Steuereinheit 50 die Drehmoment-Differentiation mittels Erhöhen des Motordrehmoments in dem stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus reduzieren, bevor er auf den Homogenladungs-Verbrennungsmodus umgestellt wird.
  • 15 ist ein Zeitdiagramm, das die dritte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Lehre betrifft und die Änderung der Kraftstoffeinspritzmenge zu ungefähr dem Zeitpunkt zeigt, zu dem die Steuereinheit 50 den Verbrennungsmodus umstellt.
  • Die Kraftstoffeinspritzmenge beim Ansaughub kann zusätzlich zu der Regulierung beim Verdichtungshub in dem stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungshub reguliert werden. Auf diese Weise ist es auch möglich, die Drehmoment-Differentiation zu reduzieren. 16 ist ein Zeitdiagramm einer solchen Ausführungsform als die vierte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Lehre, das die Änderung der Kraftstoffeinspritzmenge zu ungefähr dem Zeitpunkt zeigt, zu dem die Steuereinheit 50 den Verbrennungsmodus umstellt. Ein Ablaufdiagramm der vierten Ausführungsform wird weggelassen, weil es demjenigen der dritten Ausführungsform (14) sehr ähnlich ist. In der vierten Ausführungsform umfasst der Regulierungswert der Kraftstoffeinspritzmenge CTiSH den Regulierungswert der Kraftstoffmenge, die beim Ansaughub eingespritzt wird, und ist so ausgelegt, dass er in die Einspritzung beim Verdichtungshub und diejenige beim Ansaughub aufgeteilt wird, statt dass der gesamte Regulierungswert CTiSH auf den Verdichtungshub angewendet wird, wie in der dritten Ausführungsform beschrieben. Ein Aufteilungsverhältnis der Kraftstoffeinspritzmenge beim Ansaughub und derjenigen beim Verdichtungshub kann konstant eingestellt werden, und der Regulierungswert der Kraftstoffeinspritzmenge kann gemäß dem Aufteilungsverhältnis aufgeteilt eingestellt werden. Auf diese Weise ist es möglich, die Änderung der Brennbarkeit auf Grund der beschriebenen Regulierung der Kraftstoffeinspritzmenge in der vierten Ausführungsform zu reduzieren.
  • Auch kann nur die Kraftstoffeinspritzmenge beim Ansaughub reguliert werden, statt dass diejenige beim Verdichtungshub in dem stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus reguliert wird, um die Drehmoment-Differentiation zu reduzieren. Ein Zeitdiagramm einer solchen Ausführungsform ist in 17 als die fünfte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Lehre gezeigt, das die Änderung der Kraftstoffeinspritzmenge zu ungefähr dem Zeitpunkt beschreibt, zu dem die Steuereinheit 50 den Verbrennungsmodus umstellt.
  • Des Weiteren ist es möglich, die Drehmoment-Differentiation mittels Verringerung der Kraftstoffeinspritzmenge in dem Homogenladungs-Verbrennungsmodus zu reduzieren, statt diejenige in dem stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus zu erhöhen, wie oben erwähnt. 18 ist ein Zeitdiagramm, das die sechste Ausführungsform gemäß der vorliegenden Lehre betrifft und die Änderung der Kraftstoffeinspritzmenge zu ungefähr dem Zeitpunkt zeigt, zu dem die Steuereinheit 50 den Verbrennungsmodus umstellt. Gemäß 18 reguliert die Steuereinheit 50 beim Umstellen des Homogenladungs-Verbrennungsmodus auf den stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus allmählich die Kraftstoffeinspritzmenge in der verringernden Richtung von der Menge, die aus den Motorbetriebszuständen bestimmt wurde, auf die Menge, mit welcher die Steuereinheit 50 die Drehmoment-Differentiation reduzieren kann, wenn der Verbrennungsmodus umgestellt wird, und stellt dann auf den stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus um. Die Kraftstoffeinspritzmenge wird gemäß den Motorbetriebszuständen in dem stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus beim und nach dem Umstellen des Verbrennungsmodus gesteuert.
  • Beim Umstellen des stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus auf den Homogenladungs-Verbrennungsmodus führt die Steuereinheit 50 den oben beschriebenen Prozess in der entgegengesetzten Richtung aus. Das heißt, nachdem der Verbrennungsmodus auf den Homogenladungs-Verbrennungsmodus umgestellt worden ist, verringert die Steuereinheit 50 die Kraftstoffeinspritzmenge sofort um die Menge, mit der die Drehmoment-Differentiation aufgehoben werden kann, und vergrößert dann allmählich die Kraftstoffeinspritzmenge auf die Menge, die aus dem Motorbetriebszustand in dem Homogenladungs-Verbrennungsmodus ermittelt wurde.
  • Auf diese Weise ist es auch möglich, die Drehmoment-Differentiation zu reduzieren, wenn der Verbrennungsmodus umgestellt wird, indem die Kraftstoffeinspritzmenge in dem Homogenladungs-Verbrennungsmodus verringert wird.
  • In den oben genannten Ausführungsformen steuert die Steuereinheit 50 die Kraftstoffeinspritzmenge mit der gleichen Menge zwischen dem Homogenladungs-Verbrennungsmodus und dem stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus, (in dem Fall des stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus wird die Kraftstoffeinspritzmenge als die Summierung der Kraftstoffmenge definiert, die beim Ansaughub und beim Verdichtungshub eingespritzt wird), so lange sich der Motor 1 in den gleichen Betriebszuständen befindet, (d.h. die gleiche Motordrehzahl, die gleiche Motorlast), und die Um stellung des Verbrennungsmodus nicht zulässig ist. Daher reguliert die Steuereinheit 50 die Kraftstoffeinspritzmenge allmählich vor oder nach der Umstellung des Verbrennungsmodus. Damit kann das Luft-Kraftstoff-Verhältnis das stöchiometrische Verhältnis (λ = 1) aufrechterhalten, während jeder Verbrennungsmodus aufrechterhalten wird, um die Abgasreinigungsleistung aufrechtzuerhalten.
  • So weit es nur die Reduzierung der Drehmoment-Differentiation betrifft, können jedoch andere Ausführungsformen verwendet werden, wobei die Steuereinheit 50 die Kraftstoffeinspritzmenge nur einmal sofort zu dem gleichen Zeitpunkt reguliert, zu dem sie den Verbrennungsmodus umstellt, (d.h. Erhöhung, wenn der Homogenladungs-Verbrennungsmodus in den stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus umgestellt wird, und Verringerung, wenn der stöchiometrische Schichtladungs-Verbrennungsmodus auf den Homogenladungs-Verbrennungsmodus umgestellt wird).
  • Des Weiteren wird in den oben beschriebenen Ausführungsformen die Kraftstoffeinspritzung in dem stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus in zwei Teile aufgeteilt, einen beim Ansaughub und den anderen beim Verdichtungshub. Die vorliegende Lehre ist jedoch auf Auslegungen anwendbar, bei denen der Kraftstoff nur beim Verdichtungshub in dem stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus eingespritzt wird; nur das Schichtladungs-Luft-Kraftstoff-Gemisch, das fetter als stöchiometrisch ist, um die Zündkerze 6 erzeugt wird, und wenig Kraftstoff in dem Hintergrund des Schichtladungs-Luft-Kraftstoff-Gemischs vorhanden ist. In diesem Fall ist es auch wünschenswert, dass das durchschnittliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der gesamten Brennkammer 17 in der Nähe des stöchiometrischen Verhältnisses liegt.
  • 19~21 sind Zeitdiagramme solcher oben genannter Ausführungsformen als jeweils die siebte Ausführungsform (19), achte Ausführungsform (20) und neunte Ausführungsform (21). 19 zeigt die Änderung des Kraftstoffeinspritz-Zeitpunkts, 20 zeigt die Änderung der Kraftstoffeinspritzmenge, die in dem stöchiometrischen Schichtladungs-Verbrennungsmodus eingespritzt wird, und 21 zeigt die Änderung der Kraftstoffeinspritzmenge, die in dem Homogenladungs-Verbrennungsmodus zu ungefähr dem Zeitpunkt eingespritzt wird, zu dem die Steuereinheit 50 den Verbrennungsmodus umstellt.

Claims (11)

  1. Steuerungssystem für einen Verbrennungsmotor (1), das umfasst: einen Verbrennungsmotor (1) mit einer Brennkammer (17); ein Einspritzventil (5), das für die Brennkammer (17) vorhanden ist, um Kraftstoff direkt einzuspritzen und ein Luft-Kraftstoff-Gemisch darin zu erzeugen; eine Zündkerze (6), die für die Brennkammer (17) vorhanden ist, um das Luft-Kraftstoff-Gemisch zu zünden; und eine Steuerung (50), die den Verbrennungsmotor (1) in Reaktion auf einen Motorbetriebszustand selektiv zwischen einem Homogenladungs-Verbrennungsmodus und einem Schichtladungs-Verbrennungsmodus betreibt und einen Zündzeitpunkt (IT) als einen Parameter reguliert, der Motordrehmoment des Verbrennungsmotors (1) beeinflusst, um eine Änderung (a) des Motordrehmomentes aufgrund von Umstellung des Verbrennungsmodus zu reduzieren, dadurch gekennzeichnet, dass: die Steuerung (50) den Zündzeitpunkt (IT) von einem Auftreten einer Anforderung zum Umstellen des Verbrennungsmotors an allmählich reguliert, bis der Verbrennungsmodus in einer Richtung umgestellt ist; den Zündzeitpunkt (IT) zur gleichen Zeit, zu der der Verbrennungsmodus umgestellt wird, in der anderen Richtung reguliert, um die Änderung (a) des Motordrehmomentes zu reduzieren; und den Zündzeitpunkt, nachdem der Verbrennungsmodus umgestellt ist, allmählich in der gleichen Richtung wie vor Umstellung des Verbrennungsmodus reguliert.
  2. Steuerungssystem für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zündzeitpunkt (IT) bei Aufrechterhaltung des Schichtladungs-Verbrennungsmodus stärker verzögert wird als der Zündzeitpunkt (IT) bei Aufrechterhaltung des Homogenladungs-Verbrennungsmodus.
  3. Steuerungssystem für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (50) die Ansaugluft-Strömungsmenge (Qa) reguliert, um die Änderung (a) des Motordrehmomentes zu reduzieren.
  4. Steuerungssystem für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen Ansaugkanal (2) der mit dem Verbrennungsmotor (1) verbunden ist; ein Drosselklappenventil (4), das in dem Ansaugkanal (2) vorhanden ist, um die Ansaugluft-Strömungsmenge (Qa) zu steuern; und eine Drosselklappensteuerung (14) zum elektrischen Steuern eines Öffnungsgrades des Drosselklappenventils (4) und zum Regulieren der Ansaugluft-Strömungsmenge (Qa) in Reaktion darauf, dass die Steuerung (50) den Zündzeitpunkt (IT) reguliert.
  5. Steuerungssystem für einen Verbrennungsmotor nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (50) den Motor (1) so steuert, dass der Schichtladungs-Verbrennungsmodus durchgeführt wird, indem eine Kraftstoffeinspritzung in einen ersten Teil, der in einem Ansaughub eingespritzt wird, um ein Luft-Kraftstoff-Gemisch in der gesamten Brennkammer (17) zu erzeugen, das magerer ist als stöchiometrisch, und einen zweiten Teil unterteilt wird, der in einem Verdichtungshub eingespritzt wird, um ein Luft-Kraftstoff-Gemisch um die Zündkerze (6) herum zu erzeugen, das fetter ist als stöchiometrisch, und das erzeugte Luft-Kraftstoff-Gemisch in der Brennkammer (17) verbrannt wird.
  6. Steuerungssystem für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kraftstoffeinspritz-Mengenverhältnis des ersten Teils zu dem zweiten Teil in der Nähe eines Motorbetriebszustandes vergrößert wird, in dem eine Umstellung auf den Homogenladungs-Verbrennungsmodus in dem Schichtladungs-Verbrennungsmodus zugelassen wird.
  7. Steuerungssystem für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffeinspritzmenge (Tp) des ersten Teils genauso groß ist wie oder größer als die Kraftstoffeinspritzmenge (Tp) des zweiten Teils.
  8. Steuerungssystem für einen Verbrennungsmotor nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schichtladungs-Verbrennungsmodus durchgeführt wird, indem die Kraftstoffeinspritzmenge (Tp), der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt (ITC) und der Zündzeitpunkt (IT) in einem Verdichtungshub so gesteuert werden, dass das Luft-Kraftstoff-Gemisch um die Zündkerze (6) herum ein zündbares Verhältnis, das fetter ist als stöchiometrisch, sein kann und zur Zündung ausreichend zerstäubt sein kann.
  9. Steuerungssystem für einen Verbrennungsmotor nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch ein Abgassystem (29) mit einem Abgaskanal (7), der mit dem Verbrennungsmotor (1) verbunden ist, und eine Abgasreinigungsvorrichtung (9), die in dem Abgaskanal (7) angeordnet ist, wobei die Steuerung (50) Aktivität oder Inaktivität der Abgasreinigungsvorrichtung (9) prüft und den Schichtladungs-Verbrennungsmodus zulässt, wenn die Abgasreinigungsvorrichtung (9) inaktiv ist.
  10. Steuerungssystem für einen Verbrennungsmotor nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (50) ein durchschnittliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis über die gesamte Brennkammer (17) in dem Schichtladungs-Verbrennungsmodus auf ein stöchiometrisches Verhältnis einstellt.
  11. Steuerungssystem für einen Verbrennungsmotor nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (50) den Motor (1) so steuert, dass der Homogenladungs-Verbrennungsmodus zum Starten des Verbrennungsmotors (1) verwendet wird.
DE2000631611 1999-08-31 2000-08-30 Steuerung für fremdgezündeten Verbrennungsmotor mit Direkteinspritzung Expired - Lifetime DE60031611T2 (de)

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Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10043093A1 (de) * 2000-09-01 2002-03-14 Bosch Gmbh Robert Verfahren zur Gemischadaption bei Verbrennungsmotoren mit Benzindirekteinspritzung
DE10043375A1 (de) * 2000-09-02 2002-03-14 Bosch Gmbh Robert Verfahren zur Aufheizung eines Katalysators bei Verbrennungsmotoren mit Benzindirekteinspritzung
DE10043697A1 (de) * 2000-09-04 2002-03-28 Bosch Gmbh Robert Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs
DE60140990D1 (de) * 2000-10-20 2010-02-25 Nissan Motor Verbessertes Verhalten der Brennkraftmaschine auf Drehmomentanforderung während Kaltstart und Aufwärmphase des Katalysators
JP4137391B2 (ja) * 2001-02-19 2008-08-20 株式会社リコー データ管理装置、方法、プログラム、及び記録媒体
JP4023115B2 (ja) * 2001-07-17 2007-12-19 日産自動車株式会社 直噴火花点火式エンジンの制御装置
DE10149238A1 (de) 2001-10-05 2003-04-24 Bosch Gmbh Robert Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
DE10205494A1 (de) * 2002-02-09 2003-08-28 Bosch Gmbh Robert Verfahren, Computerprogramm, Steuer- und/oder Regelgerät zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, sowie Brennkraftmaschine
DE10233578B4 (de) * 2002-07-24 2006-06-14 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung der Antriebseinheit eines Fahrzeugs
DE10236856B4 (de) * 2002-08-07 2016-11-24 Volkswagen Ag Verfahren zur Anhebung einer Abgastemperatur einer Verbrennungskraftmaschine
DE10322014A1 (de) * 2003-05-16 2004-12-02 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Starten einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs
DE10334401B3 (de) * 2003-07-28 2004-11-25 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung des Übergangs zwischen dem Normalbetrieb und dem Betrieb mit Schubabschaltung eines mit Kraftstoff-Direkteinspritzung betriebenen Ottomotors
JP4158645B2 (ja) * 2003-07-31 2008-10-01 日産自動車株式会社 内燃機関の燃焼制御装置
DE10341070B4 (de) 2003-09-05 2006-07-27 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung des Übergangs von einer ersten Betriebsart eines mit Kraftstoff-Direkteinspritzung betriebenen Ottomotors auf eine zweite Betriebsart
JP2006336509A (ja) * 2005-05-31 2006-12-14 Hitachi Ltd 燃料噴射式内燃機関の制御装置
CN100543287C (zh) 2005-11-30 2009-09-23 丰田自动车株式会社 缸内喷射式火花点火内燃机
US20080066715A1 (en) * 2006-09-15 2008-03-20 Mrdjan Jankovic Control of Air-Charge and Cylinder Air Temperature in Engine
JP2008151038A (ja) * 2006-12-18 2008-07-03 Toyota Motor Corp 内燃機関の制御システム
JP4799455B2 (ja) 2007-03-22 2011-10-26 本田技研工業株式会社 内燃機関の制御装置
DE102008000916B4 (de) * 2007-04-02 2021-12-16 Denso Corporation Verbrennungssteuerungsvorrichtung für direkt einspritzende Kompressionszündungskraftmaschine
JP2009024517A (ja) * 2007-07-17 2009-02-05 Toyota Motor Corp 内燃機関の制御装置
JP4836088B2 (ja) * 2007-11-08 2011-12-14 日立オートモティブシステムズ株式会社 圧縮自己着火式内燃機関の制御装置および制御方法
US8255142B2 (en) * 2009-03-20 2012-08-28 Ford Global Technologies, Llc Enhanced powertrain performance during knock control
US9127637B2 (en) * 2010-05-24 2015-09-08 GM Global Technology Operations LLC Method for managing transitions in internal combustion engines with combustion phasing
BR112013005992B1 (pt) * 2010-12-27 2021-01-05 Nissan Motor Co., Ltd. método e aparelho para controlar partida de motor de combustão interna
JP2012198788A (ja) * 2011-03-22 2012-10-18 Fuji Xerox Co Ltd 電子メールシステム、ユーザ端末装置、情報提供装置及びプログラム
US11506139B2 (en) * 2020-03-31 2022-11-22 Mahindra And Mahindra Engine control system for enabling multi-mode drivability in off-road vehicles

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62191622A (ja) 1986-02-19 1987-08-22 Toyota Motor Corp 筒内直接噴射式火花点火機関
JPH02169834A (ja) 1988-12-23 1990-06-29 Toyota Motor Corp 筒内直接噴射式火花点火機関
JP3182787B2 (ja) * 1991-06-10 2001-07-03 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の供給燃料制御装置
JPH09151771A (ja) * 1995-12-04 1997-06-10 Nissan Motor Co Ltd 直噴式ガソリンエンジンの燃料噴射制御装置
DE19612150A1 (de) * 1996-03-27 1997-10-02 Bosch Gmbh Robert Steuereinrichtung für eine Benzin-Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung
JP3257423B2 (ja) * 1996-12-12 2002-02-18 三菱自動車工業株式会社 排気昇温装置
JPH10212986A (ja) 1997-01-30 1998-08-11 Mazda Motor Corp 筒内噴射式エンジン
JP3337931B2 (ja) * 1997-01-30 2002-10-28 マツダ株式会社 筒内噴射式エンジン
DE69830818T2 (de) * 1997-05-21 2005-12-29 Nissan Motor Co., Ltd., Yokohama Übergangsregelsystem zwischen zwei funkengezündeten Brennzuständen in einem Motor
JPH10339215A (ja) 1997-06-09 1998-12-22 Nissan Motor Co Ltd エンジンのｅｇｒ制御装置
EP0887533B1 (de) * 1997-06-25 2004-08-18 Nissan Motor Company, Limited Steuervorrichtung einer direkteinspritzenden Otto-Brennkraftmaschine
JP3578597B2 (ja) * 1997-06-30 2004-10-20 株式会社日立ユニシアオートモティブ 直噴火花点火式内燃機関の制御装置
JP3683681B2 (ja) * 1997-06-30 2005-08-17 株式会社日立製作所 直噴火花点火式内燃機関の制御装置
EP0889218B1 (de) * 1997-07-01 2007-08-08 Nissan Motor Company, Limited Brennstoffeinspritzsteuerungssystem für Innenverbrennungsmotoren
EP0889215B1 (de) * 1997-07-04 2005-11-02 Nissan Motor Company, Limited Steuerungssystem für eine Brennkraftmaschine
JP3508481B2 (ja) * 1997-07-08 2004-03-22 日産自動車株式会社 内燃機関の制御装置
JP3591230B2 (ja) * 1997-07-18 2004-11-17 日産自動車株式会社 内燃機関の点火制御装置
JP3536606B2 (ja) * 1997-08-21 2004-06-14 日産自動車株式会社 直噴火花点火式内燃機関の燃料噴射制御装置
JP3590239B2 (ja) * 1997-09-02 2004-11-17 株式会社日立ユニシアオートモティブ 直噴ガソリンエンジンの燃料噴射制御装置
JP3812084B2 (ja) 1997-09-30 2006-08-23 マツダ株式会社 エンジンの制御装置
JP3815006B2 (ja) * 1997-12-09 2006-08-30 日産自動車株式会社 内燃機関の制御装置
JP3533927B2 (ja) * 1998-02-20 2004-06-07 マツダ株式会社 エンジンの制御装置
JP3414303B2 (ja) * 1998-03-17 2003-06-09 日産自動車株式会社 直噴火花点火式内燃機関の制御装置
DE19813378A1 (de) * 1998-03-26 1999-10-07 Bosch Gmbh Robert Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
US5947079A (en) * 1998-06-08 1999-09-07 Ford Global Technologies, Inc. Mode control system for direct injection spark ignition engines
JP2000205023A (ja) * 1999-01-12 2000-07-25 Toyota Motor Corp 内燃機関の制御装置
JP3805574B2 (ja) * 1999-09-06 2006-08-02 本田技研工業株式会社 内燃機関の制御装置
JP2002047973A (ja) * 2000-08-03 2002-02-15 Denso Corp 直噴エンジンの燃料噴射制御装置

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