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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf ein Brennkraftmaschinen-Steuersystem gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1 und 13. Ein derartiges Maschinen-Steuersystem ist in
EP 0 451 829 beschrieben. Das Maschinen-Steuersystem
enthält eine
Brennkraftmaschine mit einem Kraftstoffeinspritzsystem, das einen
Kraftstoffeinspritzzeitpunkt zwischen einem ersten Einspritzzeitpunkt,
um eine homogene Ladungsverbrennung zu erzielen, und einem zweiten
Einspritzzeitpunkt ändert,
um eine Schichtladungsverbrennung zu erzielen. Darüber hinaus
verfügt
das Maschinensteuersystem über
einen Sensor, der einen Maschinenbetriebszustand der Maschine erfaßt, und
eine Steuereinrichtung, die entweder die homogene Verbrennungsart
oder die Schichtverbrennungsart als gewünschte Sollverbrennungsart
gemäß dem Betriebszustand
der Maschine wählt.
Die Steuereinrichtung führt
eine Schichteinspritzung aus, sofern die Berechnungen für die erste Betriebsart
zum Zeitpunkt, zu dem die erste Betriebsarteinspritzung beginnen
sollte, nicht beendet sind, und führt eine erste Betriebsarteinspritzung
aus, sofern die Berechnungen der ersten Betriebsart zu dem Zeitpunkt
beendet ist, zu dem die erste Betriebsarteinspritzung beginnen sollte.
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In jüngster Zeit befindet sich die
Technik der Kraftstoff-Zylinderdirekteinspritzung bei einer Zündkerzen-Brennkraftmaschine,
wie etwa einem Ottomotor in der Entwicklung, um den Wirkungsgrad
des Kraftstoffs und das Emissionsverhalten mit Hilfe der Schichtladungsverbrennung
und der homogenen Ladungsverbrennung zu verbessern.
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In Bereichen niedriger und geringer
Belastung betreibt ein Steuersystem eines derartigen Typs eine Maschine
in einer Schichtverbrennungsart durch direktes Einspritzen des Kraftstoffes
in eine Brennkammer während
des Kompressionshubes, um so ein geschichtet verbrennbares Gemisch
lediglich um die Zündkerze herum
zu erzeugen. Die auf diese Weise erzielte Schichtverbrennung ermöglicht eine
stabile Verbrennung mir einem ultra mageren Gemisch und somit eine
deutliche Verbesserung beim Wirkungsgrad des Kraftstoffes und dem
Emissionsverhalten der Maschine.
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In einem Hochlastbereich über einer
vorbestimmten Maschinenbelastung wird die Maschine in einer homogenen
Verbrennungsart betrieben, um dem Bedarf eines höheren Abtriebsdrehmomentes gerecht
zu werden. Bei der homogenen Verbrennungsart wird Kraftstoff während des
Ansaughubes eingespritzt, um so ein homogenes Luftkraftstoffgemisch
zu erzeugen. (Bei einigen Beispielen ist ein Kraftstoffeinspritzventil
für die
homogene Betriebsart separat in einem Ansaugkanal vorgesehen).
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Das Steuersystem ändert sich über die Verbrennungsart zwischen
der homogenen Betriebsart und der Schichtbetriebsart in Übereinstimmung
mit einem oder mehreren Maschinenbetriebszuständen.
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Bei einer Brennkraftmaschine dieses
Typs bereitet ein großer
Unterschied des Kraftstoffeinspritzzeitpunktes zwischen der homogenen
Betriebsart und der Schichtbetriebsart Schwierigkeiten. Wenn beispielsweise
ein Wechselbefehlssignal zum Befehlen eines Wechsels von der Schichtbetriebsart
zur homogenen Betriebsart zwischen dem Homogenbetriebsart-Kraftstoffeinspritzzeitpunkt
und dem Schichtbetriebsart-Kraftstoffeinspritzzeitpunkt für einen
bestimmten Zylinder der Maschine erzeugt wird, neigt das Steuersystem
dazu, die Kraftstoffeinspritzung in einem Zyklus zweifach auszuführen, zunächst zum
Homogenbetriebsart-Kraftstoffeinspritzzeitpunkt und anschließend zum
Schichtbetriebsart-Kraftstoffeinspritzzeitpunkt. Eine derartige
Kraftstoffdoppeleinspritzung macht das Luftkraftstoffgemisch zu
fett. Im Fall eines Wechsels von der Schichtbetriebsart zur homogenen
Betriebsart neigt das Steuersystem dazu, den Homogenbetriebsart-Einspritzzeitpunkt
zu versäumen
und anschließend
die Kraftstoffeinspritzung zum Schichtbetriebsart-Einspritzzeitpunkt
durch Reagieren auf den Wechsel zur homogenen Betriebsart zu verhindern. Der
Kraftstoffeinspritzfehler macht das Luftkraftstoffverhältnis im
Durchschnitt über
die Zylinder der Maschine zu mager und führt zu Fehlzündungen
oder zu einer mageren Verbrennung.
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Ein Brennkraftmaschinen-Steuersystem kann
derart angebracht sein, daß es
eine Kraftstoffeinspritzbetriebsart gemäß einer gewählten Verbrennungsart und eines
Kraftstoffeinspritzzeitpunktes ändert.
Dieses Steuersystem kann jedoch in einigen Fällen den Kraftstoff nicht adäquat einspritzen,
wenn der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt während eines Zeitintervalls
zwischen einer Beurteilung für
einen Wechsel der Verbrennungsart und einem Ende der Berechnung
einer Kraftstoffeinspritzmenge (Kraftstoffeinspritz-Impulsbreite)
erreicht wird. Im allgemeinen werden die Beurteilung für einen
Wechsel der Verbrennungsart und die Berechnung der Kraftstoffeinspritzmenge
zeitlich synchron ausgeführt,
wohingegen die Zählung
für die
Ermittlung des Kraftstoffeinspritzzeitpunktes synchron mit dem Kurbelwinkel
erfolgt. Dem Kurbelwinkel-Synchronbetrieb ist eine Priorität zugewiesen.
Daher ist das Steuersystem nicht in der Lage, die Kraftstoffeinspritzung
ordnungsgemäß in Übereinstimmung
mit dem Bedarf auszuführen,
wenn der Zeitpunkt für
die Einspritzung während des
Vorgangs der Berechnung der Kraftstoffeinspritzmenge erreicht wurde.
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Ein Ziel der vorliegenden Erfindung
besteht darin, ein Brennkraftmaschinen-Steuersystem anzugeben, das
in der Lage ist, einen Wechsel der Verbrennungsart sanft und in
geeigneter Weise auszuführen.
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Die obigen und andere Ziele der Erfindung werden
mit einem Brennkraftmaschinen-Steuersystem gemäß Anspruch 1 erreicht. Weiterhin
wird ein Brennkraftmaschinen-Steuersystem gemäß Anspruch 13 beansprucht.
Bevorzugte Ausführungsformen
sind in den abhängigen
Ansprüchen
beansprucht.
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Die Steuereinrichtung kann eine Wähleinrichtung
zum Wählen
entweder der homogenen Verbrennungsart oder der Schichtverbrennungsart
in Übereinstimmung
mit dem Maschinenbetriebszustand als gewünschte Sollverbrennungsart
enthalten, eine Berechnungseinrichtung zum Berechnen der ersten
Kraftstoffeinspritzmenge (CTIH) für die homogene Betriebsart,
sofern die homogene Betriebsart gewählt ist, und der zweiten Kraftstoffeinspritzmenge (CTIS)
für die
Schichtbetriebsart, sofern die Schichtbetriebsart gewählt ist,
und eine Steuereinrichtung, die den Beginn der Homogenbetriebsart-Einspritzung
des Kraftstoffs mit der ersten Kraftstoffeinspritzmenge in einen
gegebenen Zylinder der Maschine zum ersten Einspritzzeitpunkt für die homogene
Betriebsart zuläßt, sofern
die Berechnung der ersten Kraftstoffeinspritzmenge für den gegebenen
Zylinder vor dem ersten Einspritzzeitpunkt für den gegebenen Zylinder beendet
ist, und die eine Schichtbetriebsart-Kraftstoffeinspritzung des
Kraftstoffes mit der zweiten Kraftstoffeinspritzmenge in den gegebenen Zylinder
zum zweiten Kraftstoffeinspritzzeitpunkt ausführt, sofern die Berechnung
der ersten Kraftstoffeinspritzmenge für den gegebenen Zylinder nicht
vor dem ersten Einspritzzeitpunkt für den gegebenen Zylinder beendet
ist.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine schematische Ansicht, die ein Brennkraftmaschinen-Steuersystem
gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt:
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2 ist
ein Flußdiagramm,
das eine Routine für
das Steuersystem von 1 zeigt,
um die Kraftstoffeinspritzmenge zu berechnen.
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3 ist
ein Flußdiagramm,
das eine Hauptroutine für
das Steuersystem von 1 darstellt,
um die Kraftstoffeinspritzzeitpunkte für eine homogene Verbrennungsart
und eine Schichtverbrennungsart einzustellen.
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4 ist
ein Flußdiagramm,
das eine Subroutine für
das Steuersystem von 1 zeigt,
um den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt für die homogene Verbrennungsart
einzustellen.
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5 ist
ein Kennfeld, das für
die Ermittlung des Kraftstoffeinspritzzeitpunktes für die homogene Verbrennungsart
verwendet wird.
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6 ist
ein Flußdiagramm,
das eine Subroutine für
das Steuersystem von 1 darstellt,
um den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt für die Schichtverbrennungsart
einzustellen.
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7 ist
eine Ansicht, die ein Kennfeld zeigt, das für die Ermittlung des Kraftstoffeinspritzzeitpunktes
für die
Schichtverbrennungsart verwendet wird.
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8 ist
ein Flußdiagramm,
das eine Hauptroutine für
das Steuersystem von 1 darstellt,
um die Kraftstoffeinspritzzeitpunkte für die homogene Verbrennungsart
und die Schichtverbrennungsart zu messen.
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9 ist
ein Flußdiagramm,
das eine Kraftstoffeinspritzsteuerung der homogenen Verbrennungsart
darstellt, die durch das Steuersystem von 1 ausgeführt wird.
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10 ist
ein Flußdiagramm,
das eine Kraftstoffeinspritzsteuerung der Schichtverbrennungsart zeigt,
die durch das Steuersystem von 1 ausgeführt wird.
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11 ist
ein Zeitdiagramm, das eine Abfolge von Ereignissen darstellt, die
im Steuersystem von 1 beim Übergang
von der Schichtverbrennungsart zur homogenen Verbrennungsart auftreten.
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12 ist
ein Zeitdiagramm, das eine Abfolge von Ereignissen zeigt, die im
Steuersystem von 1 beim Übergang
von der homogenen Verbrennungsart zur Schichtverbrennungsart auftreten.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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1 zeigt
ein Brennkraftmaschinen-Steuersystem gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung.
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Das Brennkraftmaschinen-Steuersystem enthält einen
Eingabeabschnitt mit einer Gruppe von Sensoren, einen Steuerabschnitt
und einen Ausgabeabschnitt mit mehreren Vorrichtungen, die als Stellglieder
des Steuersystems dienen.
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Der Eingabeabschnitt dieses Beispiels
enthält
einen Gaspedalpositionssensor 12, der eine Position eines
Gaspedalsystems einer Brennkraftmaschine 18 erfaßt, einen
Kurbelwinkelsensor 14, einen Luftströmungsmesser (oder Luftströmungssensor) 16,
der eine Ansaugluftmenge für
die Maschine 18 ertaßt,
und einen Maschinentemperatursensor 20, der die Temperatur
des Maschinenkühlwassers
erfaßt.
Der Gaspedalsensor 1 dieses Beispiels erfaßt einen Öffnungsgrad
(oder einen Niederdrückumfang) eines
Gaspedals des Fahrzeugs. Der Kurbelwinkelsensor 2 dieses
Beispiels erzeugt ein Positionssignal, das jeden Einheitskurbelwinkel
signalisiert, sowie ein Referenzsignal, das jede Zylinderhub-Phasendifferenz signalisiert.
Das Steuersystem kann die Maschinendrehzahl Ne durch Messen der
Zahl von Positionssignalen pro Zeiteinheit oder Messen der Periode
des Auftretens von Referenzsignalen erfassen.
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Die Maschine 18 enthält eine
Kraftstoffeinspritzdüse 22 und
eine Zündkerze 24 für jeden
Zylinder. Die Kraftstoffeinspritzdüse 22 jedes Zylinders spritzt
Kraftstoff direkt in die Brennkammer 34 des Zylinders der
Maschine 18 in Abhängigkeit
eines Kraftstoffeinspritz-Steuersignals ein, und die Zündkerze 24 initiiert
die Zündung
in der Brennkammer 34. Das Kraftstoffeinspritzsystem dieser
Maschine 18 ist derart angeordnet, daß es die Kraftstoffeinspritzdüsen 6 entweder
in einer Schichtverbrennungsart oder einer homogenen Verbrennungsart
betätigt.
In Betriebsbereichen geringer und mittlerer Belastung der Maschine
spritzt die Kraftstoffeinspritzdüse 22 jedes
Zylinders Kraftstoff in die Brennkammer 34 beim Kompressionshub,
um ein geschichtet verbrennbares Gemisch dicht um die Zündkerze 24 herum
auszubilden und dadurch eine Schichtverbrennung mit einem sehr mageren
Luftkraftstoffgemisch zu erzielen. In einem Bereich hoher Belastung
der Maschine wird die Kraftstoffeinspritzdüse 6 jedes Zylinders
in der homogenen Betriebsart gesteuert und spritzt Kraftstoff in
die Brennkammer 34 beim Ansaughub, um ein homogenes Gemisch
im gesamten Zylinder auszubilden und dadurch eine homogene Verbrennung
und eine höhere
Leistung zu erzielen. Die Kraftstoffeinspritzdüsen 6 dienen als Stellglied
(oder Teil eines Stellgliedes) zum Steuern des Verbrennungszustandes
in der Maschine 18.
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Ein Drosselklappe 28 befindet
sich in einer Ansaugluftleitung 26 der Maschine 18.
Ein Drosselklappenstellglied (oder eine Drosselklappen-Steuereinheit) 30 ist
derart angebracht, daß sie
elektronisch den Öffnungsgrad
der Drosselklappe 28 steuert. Die Drosselklappe 28 dient
als Ansaugluft-Meßeinrichtung,
die eine Frischluft-Ansaugmenge für die Maschine 18 steuert.
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Eine Maschinensteuereinrichtung (oder Steuereinheit) 32 empfängt Signale
vom Eingabeabschnitt, um Eingabeinformationen über die Maschinenbetriebsbedingungen
zu sammeln, und steuert den Öffnungsgrad
der Drosselklappe 28 durch das Drosselklappenstellglied 30,
die Kraftstoffeinspritzmenge (oder Kraftstoffzuführmenge) sowie den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt
jeder Kraftstoffeinspritzdüse 22 und
den Zündzeitpunkt
jeder Zündkerze 24 gemäß den Maschinenbetriebsbedingungen.
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Die Maschinensteuereinrichtung 32 ist
ein Hauptbestandteil im Steuerabschnitt des Steuersystems. Die Steuerung 32 enthält beispielsweise
wenigstens einen Computer, der über
wenigstens eine Zentralverarbeitungseinheit (CPU) und einen Speicherabschnitt
mit einem ROM und einem RAM verfügt.
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Der Eingangsabschnitt dieses Beispiels
enthält
weiterhin einen Luftkraftstoffverhältnis-Sensor 38, der
in einer Abgasleitung 36 der Maschine angebracht ist, um
das Luftkraftstoffverhältnis
des Luftkraftstoffgemisches zu ertassen, indem eine Konzentration
eines vorbestimmten Bestandteils, wie etwa Sauerstoff, im Abgasgemisch
erfaßt
wird.
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2, 3, 4, 6, 8, 9 und 10 zeigen
einen Kraftstoffeinspritz-Steuervorgang, der mit der Maschinensteuereinrichtung 32 ausgeführt wird.
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2 stellt
einen Steuerungsverlauf für
die Berechnung der Kraftstoffeinspritzmenge dar. Die Steuereinrichtung 32 führt den
Ablauf von 2 in regelmäßigen Zeitintervallen
einer vorbestimmten Zeitlänge
durch. Beispielsweise wird der Steuerungsablauf von 2 alle 10 msek ausgeführt.
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In Schritt 40 prüft die Steuereinrichtung 32, ob
es Bedarf für
die homogene Verbrennung gibt. Der Schritt 40 entspricht
einer Wähleinrichtung
oder einem Wählschritt
zum Wählen
entweder der homogenen Verbrennungsart oder der Schichtverbrennungsart.
Bei diesem Beispiel ermittelt die Steuereinrichtung 32 zunächst eine
gewünschte
Verbrennungsart (die homogene Verbrennungsart oder die Schichtverbrennungsart)
gemäß der Maschinenbetriebszustände, wie
etwa der Maschinendrehzahl und der Maschinenbelastung. Die Steuereinrichtung 32 dieses
Beispiels verwendet die Maschinendrehzahl und die Maschinenbelastung
als Basisparameter für
die Ermittlung der gewünschten
Verbrennungsart und verwendet weiterhin einen oder mehrere andere
Maschinenbetriebszustände,
wie etwa die Maschinenkühlwassertemperatur,
als sekundären
Parameter. Die Steuereinrichtung 32 ermittelt weiterhin
ein Solläquivalenzverhältnis gemäß den Maschinenbetriebszuständen und
der gewünschten
Verbrennungsart beispielsweise durch das Wiederauffinden von Informationen
aus einem vorbestimmten Kennfeld. Wenn das Solläquivalenzverhältnis schrittweise
in Abhängigkeit
einer Änderung
des Maschinenbetriebszustands geändert
wird, der einen Wechsel der Verbrennungsart erfordert, ist es nicht
möglich,
das tatsächliche Äquivalenzverhältnis für die Maschine
unmittelbar zu ändern,
da die Änderung
der Ansaugluftmenge infolge einer Verzögerung der Bewegung der Drosselklappe 28 und
einer Verzögerung,
die dem Volumen des Ansaugsystems zugeschrieben werden kann, verzögert ist.
Somit ermittelt das Steuersystem dieses Beispiels ein phasenverzögertes Solläquivalenzverhältnis, indem
eine Änderung
des Äquivalenzverhältnisses
einer Phasenverzögerungskorrektur unterzogen
wird, um so mit der verzögerten Änderung
der Ansaugluftmenge schrittzuhalten, und variiert das Maschinenabtriebsdrehmoment
sanft unter Verwendung des verzögerungskorrigierten Äquivalenzverhältnisses.
Weiterhin gestattet das Steuersystem dieses Beispiels einen Wechsel
der Verbrennungsart, wenn sich das verzögerungskorrigierte Solläquivalenzverhältnis in
einem bestimmten (Überlappungs-)
Bereich befindet, um eine stabile Verbrennung sowohl vor als auch
nach dem Wechsel der Verbrennungsart sicherzustellen. In diesem
Bereich überlappen
das gewünschte Äquivalenzverhältnis für die homogene
Betriebsart und das gewünschte Äquivalenzverhältnis für die Schichtverbrennungsart
einander. Bei diesem Beispiel wählt
das Steuersystem entweder die homogene Verbrennungsart oder die Schichtverbrennungsart
durch Vergleichen des verzögerungskorrigierten Äquivalenzverhältnisses
mit einem vorbestimmten Schwellenwert, der einen Bereich definiert,
der für
den Wechsel der Verbrennungsart geeignet ist. Beispielsweise wählt das
Steuersystem die homogene Betriebsart, wenn das verzögerungskorrigierte Äquivalenzverhältnis höher oder
gleich dem Schwellenwert ist, und die Schichtverbrennungsart, wenn
das verzögerungskorrigierte Äquivalenzverhältnis niedriger
ist als der Schwellenwert. Beispielsweise erzeugt die Maschinensteuerung 32 ein
Wählsignal
in einem Signalzustand (der der affirmativen Antwort JA von Schritt 40 entspricht), um
die homogene Betriebsart zu wählen,
wenn ein Maschinenbetriebsparameter, der die Maschinenbelastung
anzeigt, aus einem Bereich (wie etwa einem Bereich geringer oder
mittlerer Belastung), der die Schichtverbrennungsart erfordert,
in einen Bereich (wie etwa einem Hochlastbereich) geändert wird,
der die homogene Verbrennungsart verlangt, wobei das verzögerungskorrigierte Äqui valenzverhältnis in
einen vorbestimmten Bereich eintritt, der einen Wechsel von der
Schichtbetriebsart in die homogene Betriebsart gestattet.
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Wenn in Schritt 40 die homogene
Verbrennung gewählt
wird, schreitet die Steuereinrichtung 32 zu Schritt 42 fort
und berechnet eine Kraftstoffeinspritzmenge CTIH gemäß der homogenen
Verbrennungsart. Bei diesem Beispiel wird die homogene Kraftstoffeinspritzmenge
CTIH in der folgenden Art und Weise berechnet. Zunächst berechnet
die Steuereinrichtung aus der Maschinendrehzahl Ne und der tatsächlichen
Ansaugluftmenge Q, die durch das Luftströmungsmesser 16 ermittelt
wird, eine Basiskraftstoffeinspritzmenge Tp (Tp = k·Q/Ne;
k ist eine Konstante). Bei diesem Beispiel wird die Kraftstoffeinspritzmenge
Tp als Referenz-Äquivalenzverhältnis ausgedrückt {Normalerweise
ein Wert (=1), entsprechend dem theoretischen Luftkraftstoffverhältnis}. Die
Basiseinspritzmenge Tp wird anschließend durch das oben erwähnte phasenverzögerungskorrigierte Solläquivalenzverhältnis TFBYAD,
einen Korrekturkoeffizient THOS, der aus einem Maschinenbetriebszustand,
wie etwa der Wassertemperatur ermittelt wird, einen Verbrennungseffizienzfaktor
(oder einen Verbrennungseffizienz-Korrekturkoeffizient) ITAF und
eine Batteriespannungs-Korrekturgröße Ts gemäß folgender Gleichung modifiziert. CTIH = Tp·TFBYAD·THOS·ITAFH
+ Ts
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Bei dieser Gleichung ist der Verbrennungseffizienzfaktor
ITAF gleich einem Homogenverbrennungsart-Effizienzfaktor ITFAH eingestellt.
Die Verbrennungseffizienz ist in Abhängigkeit des Solläquivalenzverhältnisses
und einer EGR-Rate (Abgas-Rezirkulationsrate) variabel. Weiterhin
wird die Verbrennungseffizienz durch die Verbrennungsart beeinflußt. Im Bereich
des Äquivalenzverhältnisses,
in dem ein Wechsel der Verbrennungsart mit der Beeinträchtigung
der Stabilität
der Verbrennung möglich
ist, ist die Verbrennungseffizienz in der homogenen Betriebsart
größer als
in der Schichtbetriebsart. Daher ermittelt die Steuereinrichtung 32 den
Verbrennungseffizienzfaktor ITAF in Übereinstimmung mit dem Solläquivalenzverhältnis und
einer EGR-Rate als Parameter, indem entweder ein Kennfeld der homogenen Betriebsart
oder ein Kennfeld der Schichtbetriebsart verwendet wird. In Schritt 42 ermittelt
die Steuerung 32 den Homogenbetriebsart- Verbrennungseffizienzfaktor ITFAH unter
Verwendung des Kennfeldes der homogenen Betriebsart und Verwendet
diesen für
die Ermittlung von CTIH. Somit unterscheidet sich die Verbrennungseffizienz
zwischen der homogenen Betriebsart und der Schichtbetriebsart, weshalb
das Steuersystem die Kraftstoffeinspritzmenge für jede Verbrennungsart getrennt
voneinander berechnen muß.
Das Steuersystem gemäß dieser
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist derart eingerichtet, daß es lediglich
die Kraftstoffeinspritzmenge der gewählten Verbrennungsart berechnet.
Diese Anordnung kann den Berechnungsaufwand im Vergleich zu einem
konventionellen System reduzieren, das derart eingerichtet ist,
daß es
immer sowohl die Kraftstoffeinspritzmenge für die homogene Betriebsart
als auch die Kraftstoffeinspritzmenge für die Schichtbetriebsart berechnet.
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In Schritt 44 stellt die
Steuereinrichtung 32 die Kraftstoffeinspritzmenge CTIH,
die bei Schritt 42 berechnet wurde, als nächste Homogenbetriebsart-Kraftstoffeinspritzmenge
TISETHn für
einen Maschinenzylinder n ein, der für die Aufnahme der nächsten Kraftstoffeinspritzung
an der Reihe ist.
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In Schritt 46 stellt die
Steuerung 32 ein CTIH-Berechnungsende-Kennzeichen FCTIH
(erstes Zustandssignal) ein, um anzuzeigen, daß die Berechnung der Homogenbetriebsart-Kraftstoffeinspritzmenge
CITH beendet ist.
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In Schritt 48 ermittelt
die Steuereinrichtung 32 einen Kurbelwinkel (oder einen
Winkelabstand) TITM aus einem Referenzsignal REG aus einem festgelegten
Zylinder aus den Signalen REF, die an einer vorbestimmten Kurbelwinkelstellung
jedes Zylinders ausgegeben werden, für einen Kraftstoffeinspritzzeitpunkt
des Zylinders, in den der Kraftstoff das nächste mal eingespritzt werden
soll.
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Wenn die Schichtverbrennungsart gewählt ist
und somit kein Bedarf an einer homogenen Verbrennung besteht, schreitet
die Steuereinrichtung 32 von Schritt 40 zu Schritt 50 fort.
In Schritt 50 berechnet die Steuereinrichtung 32 eine
Kraftstoffeinspritzmenge CTIS gemäß der Schichtverbrennungsart
in derselben Weise wie bei der Berechnung der Homogenbetriebsart-Einspritzmenge
CTIH. Bei der Berechnung von CTIS verwendet die Steuerung 32 einen
Schichtbetriebsart- Verbrennungseffizienzfaktor ITAFS,
der durch das Kennfeld für
die Schichtverbrennungsart ermittelt wurde, anstelle des Homogenbetriebsart-Effizienzfaktors
ITAFH.
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In einem Schritt 52 stellt
die Steuerung 32 die Schichtbetriebsart-Kraftstoffeinspritzmenge
CTIS als Schichtbetriebsart-Kraftstoffeinspritzmenge TISETSn für den entsprechenden
Zylinder ein.
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In einem Schritt 54 stellt
die Steuerung 32 das CTIH-Berechnungsende-Kennzeichen FCTIH ein,
um anzuzeigen, daß die
Berechnung der Homogenbetriebsart-Kraftstoffeinspritzmenge CTIH nicht beendet
ist.
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Anschließend schreitet die Steuerung 32 zu Schritt 48 fort
und ermittelt den Kurbelwinkel TITM für den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt
des Zylinders, in den der Kraftstoff als nächstes eingespritzt werden
soll.
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3 zeigt
einen Basisverlauf für
die Einstellung eines Kraftstoffeinspritzzeitpunktes (I/T). Die Steuereinrichtung 32 führt den
Ablauf von 3 jedesmal
aus, wenn das oben erwähnte
Signal REF eingegeben wird. Die Steuereinrichtung 32 stellt
den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt beim Ansaughub für die homogene
Verbrennungsart in einem Schritt 60 ein, und stellt anschließend den
Kraftstoffeinspritzzeitpunkt beim Kompressionshub für die Schichtverbrennungsart
in Schritt 62 ein.
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4 stellt
einen Steuerablauf einer Subroutine (des Schrittes 60)
zum Einstellen des Kraftstoffeinspritzzeitpunktes für die homogene
Verbrennungsart dar.
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In Schritt 70 ermittelt
die Steuereinrichtung 32 einen Homogenbetriebsart-Kraftstoffeinspritzzeitpunkt
TITMH in Gestalt eines Kurbelwinkels (oder Winkelabstand) aus dem
oben erwähnten
Referenzsignal REF durch Wiederauffinden aus einem Kennfeld, das
die Kraftstoffeinspritzmenge CTIH und die Maschinendrehzahl Ne als
Parameter hat. 5 zeigt
als Beispiel ein Kennfeld, das die Steuereinrichtung 32 für die Ermittlung
von TITMH verwenden kann.
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In Schritt 72 stellt die
Steuereinrichtung 32 die Zahl INJOFH von Signalen REF,
die vom oben erwähnten
Referenzsignal REF zum Kraftstoffeinspritzzeitpunkt gezählt werden
soll, in einer REFH-Zähleinrichtung
ein.
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In Schritt 74 stellt die
Steuereinrichtung 32 einen Kurbelwinkel ANGTMH vom letzten
Signal REF, das durch die oben erwähnte REF-Zähleinrichtung zum Homogenbetriebsart-Kraftstoffeinspritzzeitpunkt
gezählt
werden soll, in einer POSH-Zähleinrichtung
ein, die Einheitskurbelwinkel (beispielsweise 1 Grad) zählt.
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6 zeigt
einen Steuerablauf einer Subroutine (des Schrittes 62)
zum Einstellen des Kraftstoffeinspritzzeitpunktes für die Schichtverbrennungsart.
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Bei Schritt 80 ermittelt
die Steuereinrichtung 32 einen Schichtbetriebsart-Kraftstoffeinspritzzeitpunkt
TITMS in Gestalt eines Kurbelwinkels (oder eines Winkelabstandes)
aus dem oben beschriebenen Referenzsignal REF durch Wiederauffinden
aus einem Kennfeld, das über
die Kraftstoffeinspritzmenge CTIH und die Maschinendrehzahl Ne als
Parameter vertilgt. 7 zeigt
als Beispiel ein Kennfeld, das die Steuereinrichtung 32 zur
Ermittlung von TITMS verwenden kann.
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In Schritt 82 stellt die
Steuereinrichtung 32 die Zahl INJOFS von Signalen REF,
die vom oben erwähnten
Referenzsignal REF zum Kraftstoffeinspritzzeitpunkt gezählt werden
sollen, in einer REFS-Zähleinrichtung
ein.
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In Schritt 84 stellt die
Steuereinrichtung 32 einen Kurbelwinkel ANGTMS vom letzten
Signal REF, das durch die oben erwähnte REF-Zähleinrichtung zum Schichtbetriebsart-Kraftstoffeinspritzzeitpunkt
gezählt
werden soll, in einer POSS-Zähleinrichtung
ein, die Kurbelwinkeleinheiten zählt.
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8 zeigt
einen Steuerablauf zum Messen des Kraftstoffeinspritzstartzeitpunktes
für jede
Verbrennungsart. Dieser Steuerablauf wird in regelmäßigen Intervallen
einer Kurbelwinkeleinheit (jedes 1 Grad) ausgeführt.
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In Schritt 90 verringert
die Steuereinrichtung jeweils den Kurbelwinkel ANGTMH in der POSH-Zähleinrichtung
und den Kurbelwinkel ANGTMS in der POSS-Zähleinrichtung.
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In Schritt 92 ermittelt
die Steuereinrichtung 32 ob der Kurbelwinkel ANGTMH gleich
Null wird.
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Ist der Kurbelwinkel ANGTMH gleich
Null, schreitet die Steuereinrichtung 32 von Schritt 92 zu Schritt 94 fort
und führt
eine Homogenbetriebsart-Kraftstoffeinspritzsteuerung bei Schritt 92 aus (wie
es in 9 dargestellt
ist).
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Ist der Kurbelwinkel ANGTMH ungleich
Null, schreitet die Steuereinrichtung 32 von Schritt 92 zu Schritt 96 fort
und ermittelt ob der Kurbelwinkel ANGTMS gleich Null wird.
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Ist der Kurbelwinkel ANGTMS gleich
Null, schreitet die Steuerung 32 von Schritt 96 zu
Schritt 98 fort und führt
eine Schichtbetriebsart-Kraftstoffeinspritzsteuerung bei Schritt 98 aus
(wie es in 10 dargestellt
ist).
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9 zeigt
den Ablauf der Homogenbetriebsart-Kraftstoffeinspritzsteuerung von
Schritt 94.
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In Schritt 100 ermittelt
die Steuereinrichtung 32 ob die Berechnung der Homogenbetriebsart-Kraftstoffeinspritzmenge
CITH abgeschlossen ist oder nicht, indem sie das oben erwähnte CITH-Berechnungsende-Kennzeichen
FCTIH prüft.
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Wenn die Berechnung der Homogenbetriebsart-Kraftstoffeinspritzmenge
CITH beendet ist und sich somit das Kennzeichen FCTIH im eingestellten
Zustand befindet, schreitet die Steuerung 32 von Schritt 100 zu
Schritt 102 fort. In Schritt 102 beendet die Steuereinrichtung 32 die
Schichtverbrennung durch Rücksetzen
der Schichtbetriebsart-Kraftstoffeinspritzmenge TISETSn für den entsprechenden
Zylinder n auf Null.
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Anschließend liest in Schritt 104 die
Steuereinrichtung 32 die Homogenbetriebsart-Kraftstoffeinspritzmenge
TISETHn.
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In Schritt 106 speichert
die Steuereinrichtung 32 die Homogenbetriebsart-Kraftstoffeinspritzmenge TISETHn
(die die Impulsbreite kennzeichnet) in einer Zähleinrichtung INJCNT zum Messen
einer Einschaltzeit der Kraftstoffeinspritzdüse (Ventil).
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In Schritt 108 beginnt das
Steuersystem die Kraftstoffeinspritzdüse für den entsprechenden Zylinder
n in Betrieb zu setzen. Somit spritzt die Einspritzdüse den Kraftstoff
in der Menge, die TISETHn entspricht, in den Zylinder n ein. Auf
diese Weise führt das
Steuersystem eine homogene Verbrennung aus.
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In Schritt 110 stellt die
Steuereinrichtung 32 ein Homogenbetriebsart-Einspritzausführungs-Kennzeichen
FHOMO (zweites Zustandssignal) ein, um anzuzeigen, das die Homogenbetriebsart-Kraftstoffeinspritzung
ausgeführt
wurde, indem die entsprechende Einspritzdüse während der Zeit betätigt wurde,
die in der Zähleinrichtung
INJCNT gespeichert ist.
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Wenn die Berechnung der Homogenbetriebsart-Kraftstoffeinspritzmenge
CITH noch nicht beendet ist (das heißt, die Berechnung hat noch
nicht begonnen, oder die Berechnung dauert noch an), schreitet die
Steuerung 32 von Schritt 100 zu Schritt 112 fort
und setzt die Homogenbetriebsart-Kraftstoffeinspritzmenge TISETHn
für den
Zylinder n in Schritt 112 auf Null zurück. Auf diese Weise setzt das
Steuersystem den Wechsel von der Schichtbetriebsart zur Homogenbetriebsart
für jeden
der Maschinenzylinder aus, sofern der Homogenbetriebsart-Kraftstoffeinspritzzeitpunkt
für diesen
Zylinder erreicht wird, bevor die Berechnung der Homogenbetriebsart-Kraftstoffeinspritzmenge
für diesen
Zylinder beendet ist. Im Falle eines Wechsels von der homogenen
Betriebsart zur Schichtbetriebsart führt das Steuersystem dieselben
Vorgänge
für die
Beurteilung aus, wie sie zuvor erwähnt wurden. Somit wechselt
das Steuersystem in diesem Fall die Verbrennung unverzüglich zur
Schichtbetriebsart, ohne mit der homogenen Betriebsart fortzufahren.
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10 zeigt
den Ablauf der Schichtbetriebsart-Kraftstoffeinspritzsteuerung von
Schritt 98.
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In Schritt 120 ermittelt
die Steuereinrichtung 32 ob die Homogenbetriebsart-Kraftstoffeinspritzung ausgeführt wurde
oder nicht, indem sie das oben erwähnte Homogenbetriebsart-Einspritzausführungs-Kennzeichen
FHOMO überprüft.
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Wird die Homogenbetriebsart-Kraftstoffeinspritzung
bereits ausgeführt
und befindet sich demzufolge das Ausführungskennzeichen FHOMO im eingestellten
Zustand, schreitet die Steuereinrichtung 32 von Schritt 120 zu
Schritt 128 fort. In Schritt 128 setzt die Steuereinrichtung 32 die
Schichtbetriebsart-Kraftstoffeinspritzmenge TISETSn für den entsprechenden
Zylinder n auf Null zurück
und verhindert dadurch die Schichtbetriebsart-Kraftstoffeinspritzung.
Auf diese Weise kann das Steuersystem eine unerwünschte Anreicherung des Luftkraftstoffgemisches
infolge einer Kraftstoffdoppeleinspritzung verhindern.
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Wenn die Homogenbetriebsart-Kraftstoffeinspritzung
nicht ausgeführt
wird und somit das Ausführungskennzeichen
FHOMO im rückgesetzten
Zustand bleibt, schreitet die Steuereinrichtung 32 von Schritt 120 zu
Schritt 122 fort und liest die Schichtbetriebsart-Kraftstoffeinspritzmenge
TISETSn für
den entsprechenden Zylinder n. In diesem Fall wird die Schichtbetriebsart-Kraftstoffeinspritzmenge
TISETSn in Schritt 102 nicht auf Null zurückgesetzt
und bleibt anstelle dessen beim bereits berechneten Wert.
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Anschließend speichert in Schritt 124 die Steuerung 32 die
Schichtbetriebsart-Kraftstoffeinspritzmenge
TISETSn (die die Impulsbreite kennzeichnet) in der Zähleinrichtung
zum Messen der Einschaltzeit der Kraftstoffeinspritzdüse.
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In Schritt 126 beginnt das
Steuersystem, die Kraftstoffeinspritzdüse für den entsprechenden Zylinder
n in Betrieb zu setzen. Somit spritzt die Einspritzdüse den Kraftstoff
in der Menge, die TISETSn entspricht, in den Zylinder n ein. Auf
diese Weise führt das
Steuersystem die Schichtverbrennung aus.
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11 und 12 sind Zeitdiagramme; die
Vorgänge
dieses Steuersystems darstellen.
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11 zeigt
das Verhalten für
den Fall eines Wechsels von der Schichtverbrennung zur homogenen
Verbrennung.
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Zu einem Zeitpunkt I, der in 11 dargestellt ist, wird
die gewünschte
Verbrennungsart (die durch ein Zustandssignal FSTRAT repräsentiert
wird) von der Schichtbetriebsart zur homogenen Betriebsart in Abhängigkeit
einer Änderung
des Betriebszustands der Maschine geändert. Danach beginnt das Steuersystem
mit der Zählung
für die
Ermittlung des Homogenbetriebsart-Einspritzzeitpunktes zu einem Zeitpunkt
II, wenn die Steuereinrichtung 32 ein erstes Signal REF
zum ersten mal nach der Änderung
der gewünschten
Verbrennungsart zur homogenen Betriebsart empfängt. Auf diese Weise bereitet
das Steuersystem den Wechsel der Verbrennung vor. Währenddessen
wird das verzögerungskorrigierte Solläquivalenzverhältnis TFBYAD
allmählich
verändert.
Wenn dieses Verhältnis
TFBYAD in einen vorbestimmten Bereich eintritt, der erforderlich
ist, um einen derart sanften Wechsel zu ermöglichen, um das Maschinendrehmoment
im wesentlichen konstant zu halten, ändert die Steuereinrichtung 32 ein
Zustandsignal FES in einen AUS-Zustand an einem Punkt III und wählt dadurch
die homogene Betriebsart als die gewünschte Sollverbrennungsbetriebsart.
In Abhängigkeit
dieser Änderung
des Zustandssignals FES beginnt die Steuereinrichtung 32 die
Berechnung der Homogenbetriebsart-Kraftstoffeinspritzmenge TISETHn
zu einem Zeitpunkt IV unter Verwendung der jüngsten Werte der Maschinenbetriebszustände. Ein Schichtbetriebsart-Kraftstoffeinspritzmengen-Berechnungsende-Kennzeichen
FCTIS wird bei IV' rückgesetzt.
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Nach dem Ende der Berechnung der
Homogenbetriebsart-Kraftstoffeinspritzmenge TISETHn beginnt das
Steuersystem die Homogenbetriebsart-Kraftstoffeinspritzung in den
Zylinder (der Zylinder Nummer 1 im Beispiel von 11), für den der Homogenbetriebsart-Einspritzzeitpunkt
als erstes erfolgt, und ändert
somit die Verbrennungsart dieses Zylinders bei V. Nach dem Einstellen
des Homogenbetriebsart-Einspritzausführungs-Kennzeichens FHOMO für den Zylinder
Nummer 1 bei V',
beendet das Steuersystem die Schichtbetriebsart-Einsprit zung durch
Einstellen von TISETSn auf Null bei VI und verhindert auf diese
Weise eine Doppeleinspritzung.
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Für
den Zylinder, der für
die homogene Verbrennungsart zu dieser Zeit des homogenen Einspritzzeitpunktes
noch unvorbereitet ist, führt
das Steuersystem die Kraftstoffeinspritzung zum Schichtbetriebsart-Einspritzzeitpunkt
mit der Schichtbetriebsart-Einspritzmenge aus, die vor dem Wechsel berechnet
wurde. Wenn die Zeit für
Homogenbetriebsart-Einspritzung während des Vorgangs der Berechnung
der Homogenbetriebsart-Einspritzmenge erreicht wird, führt das
Steuersystem die Schichtbetriebsart-Einspritzung anstelle der Homogenbetriebsart-Einspritzung
aus. Auf diese Weise kann das Steuersystem zuverlässig eine
Fehleinspritzung verhindern.
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Somit beginnt das Steuersystem die
Homogenbetriebsart-Kraftstoffeinspritzung vom Zylinder, der für die homogene
Einspritzung vorbereitet ist, vor dem Homogeneinspritzzeitpunkt
und führt
die Homogenbetriebsart-Einspritzung nacheinander an den übrigen Zylinder
aus, um dadurch die Verbrennungsart Zylinder für Zylinder zu ändern.
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12 zeigt
das Verhalten für
den Fall eines Wechsels von der homogenen Betriebsart zur Schichtbetriebsart.
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Gemäß dem phasenverzögerungskorrigierten
Solläquivalenzverhältnis TFBYA
wird die gewählte
Sollverbrennungsart von der homogenen Betriebsart zur Schichtbetriebsart
bei III' geändert. In
Abhängigkeit
dieses Wahlwechsels stellt das Steuersystem das Schichtbetriebsart-Kraftstoffeinspritzmengen-Berechnungsende-Kennzeichen
bei IV' ein und beginnt
die Schichtverbrennung bei VI' vom
Zylinder, für
den die Berechnung der Schichtbetriebsart-Einspritzmenge TISETSn
beendet ist. Wenn der Zeitpunkt für die Homogenbetriebsart-Einspritzung
während
des Vorgangs der Berechnung der Schichtbetriebsart-Einspritzmenge
erreicht wird, nimmt das Steuersystem den Weg der homogenen Betriebsart wegen
der Steueranordnung, bei der das Homogenbetriebsart-Einspritzmengen-Berechnungsende-Kennzeichen
bei Schritt 54 zurückgesetzt
wird, wie es in 2 dargestellt
ist. Auf diese Weise verhindert dieses Steuersystem eine Doppeleinspritzung
und eine Fehleinspritzung.
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Normalerweise steht genügend Zeit
vom Ende der Berechnung der Schichtbetriebsart-Einspritzmenge bis
zum Schichtbetriebsart-Einspritzzeitpunkt zur Verfügung. Die
Berechnung der Schichtbetriebsart-Einspritzmenge findet, selbst wenn
sie unmittelbar nach dem Homogenbetriebsart-Einspritzzeitpunkt begonnen
wurde, normalerweise vor dem Schichtbetriebsart-Einspritzzeitpunkt
ihr Ende. Daher besteht eine Wahlmöglichkeit der Positionsänderung
des Schrittes 54 vor dem Schritt 50. In diesem
Fall stellt das Steuersystem das Homogenbetriebsart-Einspritzberechnungsende-Kennzeichen unmittelbar
bei Empfang der negativen Antwort des Schrittes 40 zurück, der
die Schichtbetriebsart wählt. Das
Steuersystem beginnt die Schichtbetriebsart-Einspritzung, sofern
die Schichtbetriebsart vor dem Homogenbetriebsart-Einspritzzeitpunkt
gewählt wurde,
ohne Rücksicht
auf den Fortgang der Berechnung der Schichtbetriebsart-Einspritzmenge.
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In der dargestellten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung führt
das Steuersystem die Schichtbetriebsart-Einspritzung aus, sofern
der Zeitpunkt für
die homogene Einspritzung während
des Vorgangs der Berechnung der Homogenbetriebsart-Einspritzmenge
nach einer Beurteilung des Wechsels von der Schichtbetriebsart zur
homogenen Betriebsart gekommen ist. Alternativ dazu kann das Steuersystem
derart eingerichtet sein, daß es
bis zum Ende der Berechnung der Homogenbetriebsart-Einspritzmenge
wartet, und derart, daß es
die Homogenbetriebsart-Einspritzung beginnt. Bei dieser alternativen
Ausführungsform
verzögert
das Steuersystem einen Beginn der Homogenbetriebsart bis zu einem
Ende der Berechnung der Homogenbetriebsart-Einspritzmenge, sofern
in einem Fall eines Wechsels der Sollverbrennungsart von der Schichtverbrennungsart
zur homogenen Verbrennungsart der Zeitpunkt für die Homogenbetriebsart-Einspritzung während des
Vorgangs der Berechnung der Homogenbetriebsart-Einspritzmenge gekommen
ist.