DE69836173T2 - Fremdgezündete Brennkraftmaschine mit Einspritzung in den Zylinder - Google Patents

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Motor vom Direkt-In-Zylinder-Einspritztyp mit Funkenzündung entsprechend des Oberbegriffs des unabhängigen Anspruches 1. Ein solcher Funkenzündungsmotor vom In-Zylinder-Direkteinspritztyp kann aus der JP 04-183945 entnommen werden.
  • In den letzten Jahren sind verschiedene Motoren vom Direkt-In-Zylinder-Einspritztyp mit Funkenzündung vorgeschlagen und entwickelt worden, in denen Kraftstoff direkt in den Motorzylinder eingespritzt wird. Allgemein ist bei solchen Motoren vom Direkt-In-Zylinder-Einspritztyp mit Funkenzündung ein Verbrennungsmodus zwischen einem homogenen Verbrennungsmodus und einem geschichteten Verbrennungsmodus in Abhängigkeit von den Motorbetriebsbedingungen, wie z.B. der Motordrehzahl und der Last, schaltbar. Noch genauer, der Motor vom Direkt-In-Zylinder-Einspritztyp mit Funkenzündung verwendet zwei Verbrennungsmodi, nämlich einen frühen Einspritz-Verbrennungsmodus (oder einen homogenen Verbrennungsmodus), wo eine frühe Kraftstoff-Einspritzung in den Einlasshub ein homogenes Luft-Kraftstoff-Gemisch erzeugt, und einen späten Einspritz-Verbrennungsmodus (oder einen geschichteten Verbrennungsmodus), wo die späte Kraftstoff-Einspritzung das Ereignis bis in die Nähe des Endes des Verdichtungszuges verzögert, um ein geschichtetes Luft-Kraftstoff-Gemisch zu erzeugen. Ein solcher Motor vom Direkt-In-Zylinder-Einspritztyp mit Funkenzündung (einfach: ein DI-Motor) ist in der japanischen Vorläufigen Patentveröffentlichung No. 4-183945 beschrieben worden. Die japanische vorläufige Patentveröffentlichung No. 4-183945 lehrt, wie zuvor diskutiert, das Auswählen eines geschichteten Verbrennungsmodus aus zumindest zwei Verbrennungsmodi während des Motorbetriebs bei Teillast, und lehrt auch das Erhöhen einer Ventil-Überlappung, während der die offenen Zeiträume der Einlass- und Auslassventile mittels einer veränderbaren Ventilzeitpunkt-Steuerungsvorrichtung, die an zumindest an einem von dem Einlass- oder dem Auslassventil während des geschichteten Verbrennungsmodus angeordnet ist, während des geschichteten Verbrennungsmodus überlappt sind. Die erhöhte Ventilüberlappung in dem geschichteten Verbrennungsmodus führt zu einer Erhöhung bei einer so genannten Abgas-Rückführung, um somit einen Temperaturanstieg in der Abgastemperatur (oder der Verbrennungstemperatur) zu unterdrücken. Dies trägt zur Verringerung in Abgas-Emissionsniveaus von Stickoxiden (NOx) bei. In diesem herkömmlichen elektronischen Mo torsteuerungssystems des Direkteinspritzungs-Funkenzündungsmotors, das in der japanischen vorläufigen Patentveröffentlichung No. 4-183945 gezeigt ist, wird die Ventilüberlappung auf eine vergleichsweise große Ventilüberlappung während des geschichteten Verbrennungsmodus (oder während der Teillasten) festgelegt, während die Ventilüberlappung auf eine vergleichsweise kleine Ventilüberlappung während des homogenen Verbrennungsmodus (oder während der Hochlasten) festgelegt wird. Das Steuerungssystem vom Stand der Technik erleidet aus dem Folgenden die Nachteile.
  • Es gibt die Antwortzeit-Verzögerung beim Erhöhen der tatsächlichen Ventilüberlappung in Richtung zu der gewünschten kleinen Ventilüberlappung infolge einer leichten Antwortverzögerung in der Ventilzeitpunkteinstellung der veränderbaren Ventilzeit-Steuerungsvorrichtung sogar dann, wenn die Ventilüberlappung in die gewünschte kleine Ventilüberlappung schnell zu der Zeit geschaltet wird, wenn der Verbrennungsmodus vollständig auf den homogenen Verbrennungsmodus geschaltet worden ist. In diesem Fall verbleibt die aktuelle Ventilüberlappung für eine Zeit lang groß, unmittelbar nachdem der Modus der homogenen Verbrennung beginnt. Dies verschlechtert die Verbrennung. Um die Antwortverzögerung der variablen Ventilzeit-Steuerungsvorrichtung zu eliminieren wird angenommen, dass der Schaltzeitpunkt in die gewünschte Ventilüberlappung sogar unabhängig während zweier unterschiedlicher Schaltzeiträume vorverschoben wird, nämlich während einer ersten Schaltzeit von einer geschichteten zu einer homogenen Verbrennung und während einer zweiten Schaltzeit von der homogenen zu der geschichteten Verbrennung. Während des Übergangsschaltzeitzeitraumes von dem homogenen Verbrennungsmodus (der eine kleine Ventilüberlappung erfordert) zu dem geschichteten Verbrennungsmodus (der eine große Ventilüberlappung erfordert) gibt es die Möglichkeit, dass die tatsächliche Ventilüberlappung groß wird, bevor der homogene Verbrennungsmodus endet. Dies verschlechtert auch die Verbrennung.
  • Das Stand-der-Technik-Dokument WO 96 36802 A beschreibt eine Steuereinrichtung, die den Kraftstoff-Einspritzmodus eines Motors vom In-Zylinder-Direkteinspritztyp mit Funkenzündung ändert, ohne eine Fehlzündung oder Rauch zu verursachen die Abgaseigenschaften oder die Kraftstoff-Effizienz zu verringern, oder einen Schalt-Stoß hervorzurufen. Eine elektronische Steuerungseinheit der Steuerungsvorrichtung legt einen ersten Einspritzmodus für Kraftstoff-Einspritzung in einen Ansaughub oder einen zweiten Einspritzmodus in einem Verdichtungshub zur Kraftstoff-Einspritzung in Übereinstimmung mit dem Motor-Betriebszustand fest, und legt die Werte von Parametern, wie z.B. Kraftstoff-Einspritzmenge, den Zündungszeitpunkt, die Abgas-Rückführungsmenge etc., auf Werte, die in dem Verbrennungszustand des Motors betroffen werden, fest, die für den Festlegungs-Einspritzmodus geeignet sind, um dadurch den Motorbetrieb zu steuern. Wenn eine Anforderung zum Verändern in dem Einspritzmodus vorgenommen wird, wenn der Motorbetriebsstatus verändert wird, werden die Parameterwerte von den Werten, die für den Einspritzmodus vor der Veränderung geeignet sind, in die Werte, die für den Einspritzmodus nach der Veränderung zu geeigneten Zeitpunkten geeignet sind, geändert. Entsprechend solche einer Veränderung der Werte wird die Änderung des Einspritzmodus verzögert, um das Verursachen einer Fehlzündung oder von Rauch zu verhindern.
  • Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Motor vom In-Zylinder-Direkteinspritztyp mit Funkenzündung wie oben erwähnt bereitzustellen, wobei eine glatte Steuerung von variablem Ventilzeitpunkt und des Verbrennungsmodus ausgeführt wird.
  • Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe durch einen Motor vom In-Zylinder-Direkteinspritztyp mit Funkenzündung, der die Merkmalen des unabhängigen Anspruches 1 hat, gelöst.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Ansprüchen niedergelegt.
  • Dem entsprechend ist ein Motor vom In-Zylinder-Direkteinspritztyp mit Funkenzündung mit einem elektronisch konzentrierten Motorsteuersystem, das ein elektronisches Kraftstoff-Einspritzsystem verwendet, um zwischen einem homogenen Verbrennungsmodus und einem geschichteten Verbrennungsmodus zu schalten, in der Lage, einen Schaltzeitpunkt einer Ventilüberlappung in Abhängigkeit davon, ob der Verbrennungsmodus der homogene Verbrennungsmodus oder der geschichtete Verbrennungsmodus ist, zu optimieren.
  • Überdies ist der Motor vom In-Zylinder-Direkteinspritztyp mit Funkenzündung mit einem elektronisch konzentrierten Motorsteuerungssystem versehen, das ein elektronisches Kraftstoff-Einspritzsystem einsetzt, das verwendet wird, um zwischen einem homogenen mageren Verbrennungsmodus oder einem homogenen stöchiometrischen Verbrennungsmodus oder einem geschichteten Verbrennungsmodus (einem mageren geschichteten Verbrennungsmodus) zu schalten, der in der Lage ist, einen Schaltzeitpunkt einer Ventilüberlappung in Abhängigkeit davon, ob der Verbrennungsmodus der homogene magere Verbrennungsmodus, der homogene stöchiometrische Verbrennungsmodus oder der magere geschichtete Verbrennungsmodus ist, zu optimieren.
  • Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung mittels bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen illustriert und erläutert. In den Zeichnungen, wobei:
  • 1 ein Systemdiagramm ist, das einen Motor vom In-Zylinder-Direkteinspritztyp mit Funkenzündung mit einem elektronischen konzentrierten Motorsteuerungssystem darstellt,
  • 2 ein Diagramm ist, das die Beziehung zwischen einer Ventilüberlappung mit keiner Phasenverschiebung und einer Ventilüberlappung, bei der die Einleitungsphase vorverschoben ist, erläutert,
  • 3 ein System-Blockdiagramm ist, das ein Verbrennungsmodus-Steuerungssystem darstellt, das auf den Direkt-Einspritzmotor anwendbar ist, der in 1 gezeigt ist,
  • 4 ein Ablaufdiagramm ist, das ein erstes Ventilüberlappungs-Steuerungsprogramm darstellt,
  • 5 ein Ablaufdiagramm ist, das ein zweites Ventilüberlappungs-Steuerungsprogramm darstellt,
  • 6 ein Ablaufdiagramm ist, das ein drittes Ventilüberlappungs-Steuerungsprogramm darstellt,
  • die 7A–7E Zeitpunktdiagramme sind, die die Beziehung zwischen einem Ziel-Drehmoment (tTe), einem Ziel-Verbrennungsmodus-Schaltzeichen (FSTR 1), einem tatsächlichen Verbrennungsmodus-Schaltzeichen (FSTR 2), einer Ziel-Ventilüberlappung (tOVL) und einer tatsächlichen Ventil-Überlappung (rOVL) während des Schaltzeit-Zeitraumes von homogener zu geschichteter Verbrennung, in den ersten und zweiten Ventilüberlappungs-Steuerprogrammen, die in den 4 und 5 gezeigt sind, zeigen,
  • die 8A–8E Zeitpunkt-Diagramme sind, die die Beziehung zwischen den zuvor erläuterten fünf Faktoren (tTe, FSTR 1, FSTR 2, tOVL und rOVL) darstellt, während des Schaltzeit-Zeitraumes von geschichteter zu homogener Verbrennung, in den ersten und zweiten Ventilüberiappungs-Steuerprogrammen, die in den 4 und 5 gezeigt sind,
  • die 9A–9G Zeitpunkt-Diagramme sind, die die Beziehung zwischen einem Ziel-Drehmoment (tTe), einem Ziel-Verbrennungsmodus-Schaltzeichen (FSTR 1), einem homogenen magere-Verbrennung-Zeichen (FLEAN), einem tatsächlicher-Verbrennungsmodus-Schaltzeichen (FSTR 2), einer Ziel-Ventilüberlappung (tOVL), einer tatsächlichen Ziel-Ventilüberlappung (rOVL) und einem Ziel-Äquivalenzverhältnis (TFBYA), während des Schaltzeit-Zeitraumes von homogener zu geschichteter Verbrennung, in dem dritten Ventilüberlappungs-Steuerungsprogramm, das in 6 gezeigt ist,
  • die 10A–10G Zeitpunkt-Diagramme sind, die die Beziehung zwischen den zuvor erläuterten fünf Faktoren (tTe, FSTR 1, FLEAN, FSTR 2, tOVL, rOVL, TFBYA), während des Schaltzeit-Zeitraums von geschichteter zu homogener Verbrennung, in dem dritten Ventilüberlappungs-Steuerungsprogramm, das in 6 gezeigt ist, darstellen.
  • Nunmehr in Bezug auf die Zeichnungen, insbesondere auf die 1, ist ein elektronisches konzentriertes Motorsteuerungssystem beispielhaft in einem DOHC-Motor vom In-Zylinder-Direkteinspritztyp mit Funkenzündung, der mit einer elektronisch gesteuerten variablen Ventilzeitpunkt-Vorrichtung ausgestattet ist, darstellt. Wie in 1 gesehen, geht die gesamte Luft, die in die Brennkammer eines jeden Zylinders des Motors 1 eintritt, durch einen Luftfilter 2, strömt über einen Lufteinlasskanal 3 in die Richtung zu einem elektronisch gesteuerten Drosselventil 4. Die elektronisch gesteuerte Drosselung 4 ist in dem Lufteinlasskanal in dem Lufteinlasskanal des Einleitungssystems angebracht, um die Drosselöffnung (d.h., die Strömungsrate der Einlassluft, die in jede Einlassventilöffnung eintritt) unabhängig von dem Niederdrücken des Beschleunigungspedals elektronisch zu steuern.
  • Das Öffnen und Schließen der elektronisch gesteuerten Drossel 4 wird allgemein mittels eines Schrittmotors gesteuert (auch als „Schrittgebungs-Motor" oder „Schritt-Servo-Motor bekannt). Der Schrittmotor der elektronisch gesteuerten Drossel 4 ist über eine Signalleitung mit der Ausgabe-Schnittstelle (oder einem Antriebs-Schaltkreis) einer elektronischen Steuerungseinheit (ECU) 20 verbunden, so dass die Winkelschritte oder im Wesentlichen einheitlichen Winkelbewegungen des Schrittmotors (nicht beziffert) abhängig von einem Steuersignal (oder einem Antriebssignal) von der Ausgabeschnittstelle der Steuerungseinheit 20 elektromagnetisch erhalten werden können. Das elektronische Kraftstoff-Einspritzsystem des Direkt-Einspritzmotors 1 weist ein elektromagnetisches Kraftstoff-Einspritzventil (einfach: einen elektromagnetischen Kraftstoff-Einspritzer) 5 auf, das an jedem Motorzylinder angebracht ist, so dass Kraftstoff (Benzin) direkt in jede Brennkammer eingespritzt werden kann. Die Menge an Kraftstoff, die von der elektromagnetischen Kraftstoff Einspritzung 5 in den zugehörigen Motorzylinder eingespritzt wird, wird durch die Zeit der Impulsbreite (ein gesteuerter Arbeitstakt oder ein Arbeitsverhältnis) eines Impulsbreiten-modellierten (PWM)-Spannungssignals (einfach: ein Einspritz-Impulssignal) gesteuert. Noch genauer, die Ausgabe-Schnittstelle der elektronischen Steuerungseinheit 20 erzeugt das Einspritz-Impulssignal während des Einlasshubes und während des Verdichtungshubes synchron mit den Drehzahlen des Mo tors. Die elektromagnetische Magnetspule des Kraftstoff-Einspritzers 5 wird durch das Arbeitstakt-Impulsbreiten-modellierte (PWM-)Spannungssignal (das Einspritz-Impulssignal) bei einem gesteuerten Arbeitstakt erregt oder die Energie wird abgeschaltet. Auf diese Weise kann die Ventilöffnungszeit der Kraftstoff-Einspritzung 5 mittels des gesteuerten Arbeitstaktes gesteuert werden und auch der Kraftstoff, der auf ein gewünschtes Druckniveau reguliert wird, kann über den Kraftstoff-Einspritzer eingespritzt und direkt in den verbundenen Motorzylinder zugeführt werden. Der Direkt-Einspritzmotor 1 des Ausführungsbeispieles verwendet zumindest zwei Verbrennungsmodi, wobei einer ein früher Einspritz-Verbrennungsmodus (oder ein homogener Verbrennungsmodus) ist, wo eine frühe Kraftstoff-Einspritzung in den Einlasshub eine homogene Luft-Kraftstoff mischung erzeugt, und der andere ein später Einspritz-Verbrennungsmodus (oder ein geschichteter Verbrennungsmodus) ist, wo eine späte Kraftstoff-Einspritzung das Ereignis bis nahe an das Ende des Verdichtungshubes verzögert, um eine geschichtete Luft-Kraftstoff-Gemisch zu erzeugen. Während des homogenen Verbrennungsmodus, die frühe Einspritzung in den Einlasshub, ermöglicht, dass der Kraftstoff-Sprühnebel innerhalb der Brennkammer diffundiert zu werden und um dann mit der Luft einheitlicher vermischt zu werden. Während des geschichteten Verbrennungsmodus vermischt sich die eintretende Luft mit dem dichteren Kraftstoff-Sprühnebel in Folge der späten Einspritzung in dem Verdichtungshub, um ein fettes Gemisch rund um die Zündkerze 6 für die Erleichterung der Zündung zu erzeugen, während der Rest des Luft-Kraftstoff-Gemischs nach der späten Einspritzung an den Kanten der Brennkammer sehr mager ist. Das Zündungssystem des Direkt-Einspritzmotors 1 reagiert auf ein Zündungssignal von der ECU 20, um das Luft-Kraftstoff-Gemisch zu zünden, um die homogene Verbrennung während des Einzugshubes zu sichern und um die geschichtete Verbrennung während des Verdichtungshubes zu sichern. Vereinfacht gesagt, die Verbrennungsmodi werden in einen homogenen Verbrennungsmodus und in einen geschichteten Verbrennungsmodus eingeteilt. Wenn das Luft-/Kraftstoff-Verhältnis in die Überlegung einbezogen wird, werden die homogenen Verbrennungsmodi weiter in einen homogenen stöchiometrischen Verbrennungsmodus und einen homogenen mageren Verbrennungsmodus eingeteilt. Hierbei beträgt das Luft-/Kraftstoff-Verhältnis des homogenen stöchiometrischen Verbrennungsmodus 14,6:1 Luft-/Kraftstoff-Verhältnis (AFR). Das Luft-/Kraftstoff-Verhältnis des homogenen mageren Verbrennungsmodus beträgt 20:1 bis 30:1 AFR (vorzugsweise 15:1 bis 22:1 AFR). Das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des geschichteten Verbrennungsmodus des geschichteten Verbrennungsmodus (exakt der magere geschichtete Verbrennungsmodus oder der ultra-magere geschichtete Verbrennungsmodus) beträgt 25:1 bis 50:1 (vorzugsweise 40:1 AFR). Die verbrannten Gase werden von dem Motorzylinder in den Auslasskanal 7 ausgestoßen. Wie in 1 gesehen, ist ein katalytischer Wandler 8 in dem Auslasskanal 7 installiert, um die Schmutzstoffe, die aus dem Motor kommen, in harmloses Gas zu verwandeln. Eine variable Ventilzeitpunkt-Steuerungsvorrichtung (VTC) 13 ist auf zumindest einem von dem Einlassventil 11 oder dem Auslassventil 12 montiert. Die Ventilzeitpunkt-Steuerungsvorrichtung 13 (VTC) ist an dem vorderen Ende der Einlass-Nockenwelle (der linken Nockenwelle in 1) angeordnet, die in die Einlassventil-Betätigungsvorrichtung einbezogen ist. In einer herkömmlichen Weise wird die variable Ventilzeitpunkt-Steuerungsvorrichtung 13 in Antwort auf ein Steuerungssignal (oder auf ein Befehlssignal) von der ECU 20 betätigt, um den Zeitpunkt des Einlassventils 11 richtig vorzuverlegen oder zu verzögern. Das elektronisch konzentrierte Motorsteuerungssystem des gezeigten Ausführungsbeispiels verwendet eine herkömmliche variable Ventilzeitpunkt-Steuerungsvorrichtung, in der die Öffnungs- und Schließzeitpunkte durch Variieren der Winkelphase zwischen der Nockenwelle und dem Nocken-Kettenrades (das heißt, die Winkelphase zwischen der Nockenwelle und der Kurbelwelle) vorverlegt oder verzögert werden kann, so dass die Winkelphase zwischen der Nockenwelle und des Nocken-Zahnrades variiert wird (das heißt, die Winkelphase zwischen der Nockenwelle und der Kurbelwelle), während der Ventilhub unverändert beibehalten wird. In solch einer variablen Ventilzeitpunkt-Steuerungsvorrichtung 13, die auf das vorderen Ende der Einlass-Nockenwelle montiert ist, variiert in der Annahme, dass der Zeitpunkt des Einlassventils 11 durch eine gewünschte Phasenverschiebung vorverlegt wird, eine Ventilüberlappung, während der die offenen Zeiträume der Einlass-(11) und Auslass-(12) Ventile überlappt werden, gleichzeitig mit der Phasen-Vorverlegung, wie in 2 gesehen. In 2 entspricht der überlappte Abschnitt zwischen der am weitesten links befindlichen Kennlinienkurve (der feststehenden Auslassventil-Zeitpunktkurve), der durch die doppelt gepunktete Linie angezeigt ist, und der dazwischen liegenden Kennlinienkurve (der Einlass-Ventilzeitpunkt-Kurve mit Phasen-Vorverschiebung), die durch die doppelt gepunktete Linie angezeigt ist, einer erhöhten Ventilüberlappung in Anwesenheit der Phasen-Vorverschiebung. Andererseits entspricht der überlappte Abschnitt zwischen der am weitesten rechts befindlichen Kennlinienkurve (die Einlassventil-Zeitpunktkurve ohne Phasen-Vorverschiebung), angezeigt durch die durchgehende Linie und die dazwischen liegende Kennlinienkurve (der der Einlassventil-Zeitpunktkurve mit Vorverstellung) einer gewöhnlichen Ventilüberlappung in Abwesenheit der Phasenverschiebung. Auf diese Art kann die Ventilüberlappung durch Variieren des Zeitpunktes des Einlassventils 11 mittels der zuvor diskutierten variablen Ventilzeitpunkt-Steuerungsvorrichtung eingestellt werden. Das heißt, eine variable Ventilzeitpunkt-Steuerungsvorrichtung dient auch als eine variable Ventilüberlappungs vorrichtung. Alternativ kann eine variable Ventilanhebungsvorrichtung oder ein variabler Ventilzeitpunkt plus die Anhebungsvorrichtung als eine variable Ventilüberlappungsvorrichtung verwendet werden. Typische Details einer solchen Ventilzeitpunkt-Steuerungsvorrichtung werden z.B. in dem U.S. Patent Nr. 5.088.456, das am 18. Februar 1992 an Seiji Suga ausgestellt wurde, fortgesetzt.
  • Die elektronische Steuerungseinheit 20 weist einen Mikrocomputer auf, der im Wesentlichen aufgebaut ist durch eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), einen Nur-Lese-Speicher (ROM), einen Zufalls-Zugriffsspeicher (RAM), einen Analog- zu Digital-Wandler, ein Eingabe-/Ausgabe-Schnittstellen-Schaltsystem (oder Eingabe-/Ausgabe-Schnittstelleneinheit) und dergleichen. Wie in 1 gesehen, empfängt die Eingabeschnittstelle der Steuerungseinheit 20 verschiedene Signale von Motor-/Fahrzeugsensoren, nämlich einem Kurbelwinkelsensor 21, einem Luftströmungsmesser 22, einem Beschleuniger-Positionssensor (oder einem Beschleunigungssensor) 23, einem Drosselsensor 24, einem Kühlmittel-Temperatursensor 25, einem Sauerstoffsensor (O2-Sensor) 26 sowie einem Fahrzeug-Geschwindigkeitssensor 27. Der Kurbelwinkelsensor 21 ist vorgesehen, um die Drehzahlen der Motor-Kurbelwelle (oder die Drehzahl der Nockenwelle) zu erfassen. Unter der Annahme, dass die Anzahl der Motorzylinder „n" ist, erzeugt der Kurbelwinkelsensor 21 ein Referenz-Impulssignal REF bei einem vorbestimmten Kurbelwinkel für jeden Kurbelwinkel 720°/n und erzeugt gleichzeitig ein Einheits-Impulssignal POS (ein 1° Signal oder ein 2° Signal) für jeden Einheits-Kurbelwinkel (von 1° oder von 2°). Die CPU der Steuerungseinheit 20 berechnet arithmetisch eine Motordrehzahl Ne zum Beispiel auf der Grundlage des Zeitraumes des Referenz-Impulssignales REF von dem Kurbelwinkelsensor 21. Der Luftströmungsmesser 22 ist in dem Einlassluftkanal 22 stromauf der elektronisch gesteuerten Drossel 4 vorgesehen, um ein Einlassluft-Strömungsratensignal zu erzeugen, dass bezeichnend für eine tatsächliche Einlassluft-Strömungsrate Qa (oder eine tatsächliche Luftmenge) ist. Der Beschleuniger-Positionssensor 23 befindet sich nahe des Beschleunigerpedals, um eine Beschleunigeröffnung ACC (d.h., einen Niederdrückbetrag des Beschleunigerpedals) zu erfassen. Der Drosselsensor 24 befindet sich nahe der elektronisch gesteuerten Drossel 4, um ein Drosselsensorsignal zu erzeugen, das bezeichnend für eine Drosselöffnung TVO ist, welche allgemein als ein Verhältnis einer tatsächlichen TVO ist, die allgemein als ein Verhältnis eines tatsächlichen Drosselwinkels zu einem Drosselwinkel ist, der bei einer weit offenen Drossel erhalten wird. Der Drosselsensor 24 bezieht eine Leerlaufschaltung (nicht beziffert) ein, die bei vollständig geschlossener Drosselung 4 EIN-geschaltet ist. Der Kühlmittel-Temperatursensor 25 befindet sich auf dem Motor 1 (zum Beispiel auf dem Motorblock), um die tatsächliche Betriebstemperatur (die Kühlmittel temperatur Tw) des Motors 1 zu erfassen. Der Fahrzeug-Geschwindigkeitssensor 27 erzeugt ein Fahrzeug-Geschwindigkeitssensorsignal, das die Fahrzeuggeschwindigkeit VSP anzeigt. Der Abgas-Sauerstoffsensor ist in dem Auslasskanal 7 angeordnet, um den Prozentsatz des innerhalb des Abgases enthaltenen Sauerstoffs über die gesamte Zeit, wenn der Motor 1 in betrieb ist, zu überwachen und um eine Eingangsinformation zu erzeugen, die repräsentativ dafür ist, wie weit das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis (AFR) von dem in geschlossener Schleife stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis (12,6:1) entfernt ist. Während des Motorbetriebsmodus geschlossener Regelkreis, wo die Abgastemperatur innerhalb eines vorbestimmten Temperaturbereiches angestiegen ist, wird das Spannungssignal von dem O2-Sensor 26 durch die Motorsteuerungseinheit (ECU) verwendet. Wie es allgemein bekannt ist, ist ein Spannungsniveau des Spannungssignals, dass durch den O2-Sensor 26 erzeugt worden ist, in Abhängigkeit von dem Sauerstoffgehalt (hoher Sauerstoffgehalt oder niedriger Sauerstoffgehalt) in den Motorabgasen verschieden. In dem Fall eines mageren Luft-Kraftstoff-Gemischs (hohe Sauerstoffkonzentration) erzeugt der O2-Sensor 26 ein niedriges Spannungssignal. Im Gegensatz dazu erzeugt der O2-Sensor 26 in dem Fall eines fetten Luft-Kraftstoff-Gemischs ein hohes Spannungssignal. Auf der Grundlage der verschiedenen Fahrzeug-/Motor-Sensorsignale REF, POS, Qa, ACC, TVO, Tw und einem Spannungssignal von dem O2-Sensor 26, führt die Steuerungseinheit 20 vorbestimmte oder vorprogrammierte Berechnungen aus, um verschiedene Ziele zu erreichen, nämlich die Drosselöffnungssteuerung über die elektronisch gesteuerte Drossel 4 in dem Einleitungssystem, eine Kraftstoff-Einspritzmengensteuerung und eine Einspritzzeitpunktsteuerung über die elektromagnetische Magnetspule des Kraftstoffeinspritzers 5 in dem elektronischen Kraftstoffeinspritzsystem, eine Zündzeitpunktsteuerung über die Zündkerze 6 in dem Zündsystem und eine Ventilüberlappungssteuerung über die veränderbare Ventilzeitpunkt-Steuerungsvorrichtung 13 aus. Das elektronisch konzentrierte Motorsteuerungssystem des Motors vom Direkt-In-Zylinder-Einspritztyp mit Funkenzündung des Ausführungsbeispieles führt arithmetische Berechnungen oder Datenverarbeitungen aus, wie sie in dem Systemblockdiagramm der 3 gezeigt sind.
  • Nunmehr in Bezug auf die 3 sucht ein Ziel-Drehmomentberechnungsabschnitt 101 ein für den Fahrer erforderliches Drehmoment (eine Drehmomentkomponente auf der Grundlage der Wünsche des Fahrers) auf der Grundlage der Beschleunigeröffnung ACC und der Motordrehzahl Ne aus einem vorbestimmten oder vorprogrammierten Plan, der für die Beziehung zwischen der Beschleunigeröffnung ACC, der Motordrehzahl Ne und dem Drehmoment entsprechend der Erfordernis des Fahrers repräsen tativ ist, aus. Der Ziel-Drehmomentberechnungsabschnitt 101 berechnet außerdem ein Ziel-Drehmoment (oder eine gewünschte Motorausgangsleistung) tTe durch addieren eines vom Motor geforderten Drehmomentes zu einem vom Fahrer geforderten Drehmoment. Ein Ziel-Verbrennungsmodus-Festlegungsabschnitt 102 wählt einen gewünschten Verbrennungsmodus aus einem homogenen stöchiometrischen Verbrennungsmodus, einem homogenen mageren Verbrennungsmodus oder einem mageren geschichteten Verbrennungsmodus (einem ultra-mageren geschichteten Verbrennungsmodus) in Bezug auf einen vorbestimmten oder vorprogrammierten Modusplan aus, der in Bezug auf die Beziehung zwischen der Motordrehzahl Ne, dem Ziel-Drehmoment tTe und dem gewünschten Verbrennungsmodus repräsentativ ist. Eine Mehrzahl von Verbrennungsmodus-Plänen ist für jede Kühlmitteltemperatur Tw und für jede vergangene Zeit von dem Motorstarten vorprogrammiert und in der vorbestimmten Speicheradresse gespeichert. Demzufolge wird jeweils einer von den vorprogrammierten Verbrennungsmodus-Plänen in Abhängigkeit von zusätzlichen Parametern, z. B. von der Kühlmitteltemperatur Tw und der vergangenen Zeit vom Starten des Motors ausgewählt. Auch setzt der Ziel-Verbrennungsmodus-Festlegungsabschnitt 102 sowohl ein Ziel-Verbrennungsmodus-Schaltzeichen FSTR 1, als auch ein mageres Verbrennungszeichen FLEAN in der folgenden Weise zurück oder legt es in Abhängigkeit von dem gewünschten Verbrennungsmodus, abgeleitet aus dem ausgewählten Verbrennungsmodus-Plan, fest. Wenn der gewünschte Verbrennungsmodus auf der Grundlage der zuvor erläuterten verschiedenen Parameter der homogene Verbrennungsmodus (entweder der homogene stöchiometrische Verbrennungsmodus oder der homogene magere Verbrennungsmodus) ist, wird das Ziel-Verbrennungsmodus-Schaltzeichen FSTR 1 auf „0" zurückgesetzt. Umgekehrt, wenn der gewünschte Verbrennungsmodus der geschichtete Verbrennungsmodus (d. h. der magere geschichtete Verbrennungsmodus) ist, wird das Ziel-Verbrennungsmodus-Schaltzeichen FSTR 1 auf „1" festgelegt. Andererseits wird das magere Verbrennungszeichen FLEAN verwendet, um den homogenen Verbrennungsmodus von dem homogenen mageren Verbrennungsmodus zu unterscheiden. Wenn der tatsächliche Verbrennungsmodus der homogene stöchiometrische Verbrennungsmodus ist, wird das magere Verbrennungszeichen FLEAN auf „0" zurückgesetzt. Im Gegensatz dazu, wenn der tatsächliche Verbrennungsmodus der homogene magere Verbrennungsmodus ist, wird das magere Verbrennungszeichen FLEAN auf „1" zurückgesetzt. Ein Basisverhältnis-Festlegungsabschnitt 103 legt fest oder berechnet arithmetisch ein Basis-Äquivalentverhältnis TFBYA0 auf der Grundlage von sowohl der Motordrehzahl Ne, als auch dem Ziel-Drehmoment tTe durch Bezug auf den einen der vorbestimmten Kennlinienpläne, wobei jeder von diesen für die Beziehung zwischen der Mo tordrehzahl Ne, dem Ziel-Drehmoment tTe und dem Basis-Äquivalentverhältnis TFBYA0 repräsentativ ist. Die zuvor erwähnte Motorbetriebsbedingung (Ne, tTe) versus dem Basis-Äquivalentverhältnis (TFBYA0)-Kennlinienplan ist für jeden der drei Verbrennungsmodi vorprogrammiert, nämlich dem homogenen geschichteten Verbrennungsmodus, dem homogenen mageren Verbrennungsmodus und dem mageren geschichteten Verbrennungsmodus. Die Motorbetriebsbedingung (Ne, tTe) versus den Basis-Äquivalentverhältnis (TFBYA0)-Kennlinien sind in Abhängigkeit von den drei unterschiedlichen Verbrennungsmodi verschieden, und folglich wird das Basis-Äquivalentverhältnis TFBYA0 auf dem ausgewählten Ziel-Verbrennungsmodus begründet. In dem Ausführungsbeispiel beträgt das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis (oft als ein „Lambda-Punkt" bezeichnet) 14,6:1. Tatsächlich berechnet der Basis-Äquivalentverhältnis-Festlegungsabschnitt 103 das Basis-Äquivalentverhältnis TFBYA0 arithmetisch mittels einer Gleichung von Äquivalentverhältnis = stöchiometrisches Luft-/Kraftstoff Verhältnis (14,6:1)/tatsächliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Unter Einbeziehung der dynamischen Merkmale des Einleitungssystems (d. h., einer Phasenverzögerung der Einlassluft-Strömungsrate), leitet ein Ziel-Äquivalentverhältnis-Berechnungsabschnitt 104 ab oder berechnet ein Ziel-Äquivalentverhältnis TFBYA auf der Grundlage des aus dem folgenden Ausdruck berechneten Basis-Äquivalentverhältnis TFBYA0. TFBYA = M × TFBYA0 × TFBYAwo M einen gewichteten Faktor des gewichteten Durchschnitts bezeichnet, TFBYA auf der linken Seite des Ausdrucks einem aktuellsten Ziel-Äquivalentverhältnis, abgeleitet aus dem momentanen Zyklus der arithmetischen Verarbeitung, entspricht und TFBYA, angezeigt auf der rechten Seite des Ausdrucks dem vorherigen Ziel-Äquivalentverhältnis entspricht, das aus dem vorherigen Zyklus abgeleitet worden ist.
  • Wie zuvor diskutiert worden ist, wird eine vorbestimmte Phasenverzögerungsverarbeitung (eine gewichtete Durchschnittsverarbeitung) zu dem Basis-Äquivalentverhältnis TFBYA0 vorgenommen, um die erstrangige Verzögerung der Einlassluft-Strömungsrate zu kompensieren und um das Phasentreffen zwischen dem Ziel-Äquivalentverhältnis TFBYA und der Einlass-Strömungsrate sicher zu stellen.
  • Ein Verbrennungsmodus-Schaltzeitpunkt-Entscheidungsabschnitt 105 weist eine Vergleichseinrichtung zum Vergleichen des Ziel-Äquivalentverhältnis TFBYA mit einem vorbestimmten Grenzwert auf. Der vorbestimmte Grenzwert ist in Abhängigkeit davon, ob der gewünschte Verbrennungsmodus der homogene stöchiometrische Verbrennungsmodus, der homogene magere Verbrennungsmodus, oder der magere geschichtete Verbrennungsmodus ist, unterschiedlich. Das Schalten zwischen den Verbrennungsmodi tritt tatsächlich auf, wenn das Ziel-Äquivalentverhältnis TFBYA über den vorbe stimmten Grenzwert hinausgeht. Wenn z. B. der Verbrennungsmodus tatsächlich von dem geschichteten Verbrennungsmodus (dem mageren geschichteten Verbrennungsmodus) zu dem homogenen Verbrennungsmodus (entweder dem homogenen stöchiometrischen Verbrennungsmodus. Oder dem homogene mageren Verbrennungsmodus) geschaltet wird, wird ein tatsächliches Verbrennungsmodus-Schaltzeichen FSTR 2 auf „0" zurückgesetzt und zu der selben Zeit wird der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt bei dem Einlasshub festgelegt. Wenn umgekehrt der Verbrennungsmodus tatsächlich von dem homogenen Verbrennungsmodus in den geschichteten Verbrennungsmodus (dem mageren geschichteten Verbrennungsmodus) geschaltet wird, wird das tatsächliche Verbrennungsmodus-Schaltzeichen FSTR 2 auf „1" festgelegt und gleichzeitig wird der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt bei dem Verdichtungshub festgelegt. Mit anderen Worten, ein tatsächlicher Verbrennungsmodus wird in Abhängigkeit von dem Zeichen des Verbrennungsmodus-Schaltzeichens FSTR 2 festgelegt. Ein Basis-Kraftstoffmengen-Berechnungsabschnitt 106 leitet temporär eine augenblickliche Basis-Kraftstoffmenge auf der Grundlage von sowohl dem Ziel-Drehmoment tTe, als auch der Motordrehzahl Ne aus der vorbestimmten Motorbetriebsbedingung (Ne, tTe) versus der dem augenblicklichen Kraftstoffmengen-Kennlinienplan ab. Zusätzlich kompensiert der Basis-Kraftstoffmengen-Berechnungsabschnitt 106 die augenblickliche Basis-Kraftstoffmenge in Abhängigkeit von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis (AFR) ab, da sich das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in Abhängigkeit davon, ob der Verbrennungsmodus der homogene Verbrennungsmodus oder der geschichtete Verbrennungsmodus ist, beträchtlich verändert. Die kompensierte wird als eine Basis-Kraftstoffmenge tQf festgelegt. Eine Ziel-Luftmenge pro Zylinderberechnungsabschnitt 107 berechnet arithmetisch aus der folgenden Gleichung eine Ziel-Luftmenge, die in den Motorzylinder auf der Grundlage von sowohl der Basis-Kraftstoffmenge tQf, als auch dem Ziel-Äquivalentverhältnis TFBYA zugeführt wird. tQcyl = tQf × (14,6/TFBYA)
  • Ein Ziel-Drosselöffnungs-Berechnungsabschnitt 108 leitet eine Ziel-Drosselöffnung tTVO auf der Grundlage von sowohl der Ziel-Luftmenge pro Zylinder tQcyl, als auch der Motordrehzahl Ne aus einem vorbestimmten oder vorprogrammierten Kennlinienplan ab, der zu der Beziehung zwischen der Ziel-Luftmenge pro Zylinder tQcyl, der Motordrehzahl Ne und der Ziel-Drosselöffnung tTVO repräsentativ ist. Der Ziel-Drosselöffnungs-Berechnungsabschnitt 108 sendet ein Befehlssignal auf der Grundlage der berechneten Ziel-Drosselöffnung (tTVO) zu dem Schrittmotor der elektronisch gesteuerten Drossel 4 aus, um die Drosselöffnung der Drossel 4 in die Richtung zu der Ziel-Drosselöffnung tTVO durch den Vorteil der Winkelbewegung des Schrittmotors einzustellen. Andererseits wird die tatsächliche Einlassluft-Strömungsrate Qa durch den Luft strömungsmesser 22 erfasst oder gemessen. Eine Luftmenge pro Zylinder-Berechnungsabschnitt 109 teilt die tatsächliche Luftmenge Qa durch die Motordrehzahl Ne und nimmt dann eine Glätt- und Phasenverzögerungsbearbeitung in Bezug auf den geteilten Wert (Qa/Ne) vor, um eine Menge-von-Luft Qcyl, die in einen Zylinder zugeführt worden ist, zu berechnen. Ein Ziel-Kraftstoffeinspritzungsmengen-Berechnungsabschnitt 110 berechnet arithmetisch einen augenblickliche Kraftstoffeinspritzungsmenge tQfi auf der Grundlage von sowohl der Luftmenge pro Zylinder Qcyl, als auch dem Ziel-Äquivalentverhältnis TFBYA, aus der folgenden Gleichung. tQfi = K × Qcyl × TFBYAwo K eine vorbestimmte Konstante ist und K × Qcyl einer Ziel-Kraftstoffeinspritzungsmenge mit einem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht.
  • Ein Kraftstoffeinspritzungsmengen-Korrekturabschnitt 111 führt vorbestimmte Korrekturen in Bezug auf die augenblickliche Ziel-Kraftstoffeinspritzungsmenge tQfi unter Verwendung verschiedener Korrekturfaktoren aus, z. B. einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturfaktor, einem Wassertemperaturinkrement-Korrekturfaktor, einem Motorstart-Zeitdauer-Inkrementfaktor, einem Beschleunigungsdauer-Dekrement-Korrekturfaktor und dergleichen aus. Die korrigierte Kraftstoffeinspritzungsmenge wird abschließend als eine Ziel-Kraftstoffeinspritzungsmenge tQfi festgelegt. Während der Kraftstoffeinspritzzeitdauer wird ein Einspritzimpulssignal (ein Anreicherungsbefehlssignal oder ein Abmagerungsbefehlssignal) eines gesteuerten Arbeitstaktes (einer Impulsbreiten-Zeit auf der Grundlage der Ziel-Kraftstoffeinspritzungsmenge tQfi) zu der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 5 des elektronischen Kraftstoffeinspritzsystems ausgesendet, so dass die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 5 angetrieben wird, um die Ziel-Kraftstoffeinspritzungsmenge tQfi in den Zylinder zuzuführen. Beim Steuern des Zündzeitpunktes der Zündkerze 6 wird der Zündzeitpunkt ADV festgelegt oder in Abhängigkeit von der Motorbetriebsbedingung, z. B. der Motordrehzahl Ne und der Last, aus dem ausgewählten einen der vorbestimmten Kennlinienpläne abgeleitet, wobei jeder Plan zu der Beziehung zwischen der Motordrehzahl Ne, der Motorlast und dem Zündzeitpunkt ADV repräsentativ ist. Eine Motorlast wird im Wesentlichen durch eine Beschleunigeröffnung ACC abgeschätzt. Die Motorbetriebsbedingung versus dem Zündzeitpunkt (ADV)-Kennlinienplan ist für jeden der zuvor beschriebenen drei Verbrennungsmodi vorprogrammiert. Die Zündkerze 6 von jedem Motorzylinder wird in Abhängigkeit von dem festgelegten Zündzeitpunkt ADV gezündet.
  • Die Details der veränderbaren Ventilüberlappungssteuerung, die durch den Vorteil der veränderbaren Ventilzeitpunkt-Steuerungsvorrichtung 13 erhalten werden, werden nachstehend in Übereinstimmung mit jedem der in den 4, 5 und 6 gezeigten Ablaufdiagramme beschrieben.
  • Nunmehr in Bezug auf die 4 ist dort ein erstes Ventilüberlappungs-Steuerungsprogramm gezeigt, das zum Schalten der Ventilüberlappung und zum Steuern des Zeitpunktes der Ventilüberlappung zwischen den Verbrennungsmodi verwendet wird.
  • In dem Schritt S1 wird eine Überprüfung vorgenommen, um zu bestimmen, ob das Ziel-Verbrennungsmodus-Schaltzeichen FSTR 1 zu dem tatsächlichen Verbrennungsmodus-Schaltzeichen FSTR 2 nicht gleich ist. D. h., die elektronische Steuerungseinheit (ECU) 20 legt die Anwesenheit oder die Abwesenheit des Schalterfordernis zwischen den Verbrennungsmodi in Abhängigkeit von einer Bedingung von FSTR 1 = FSTR 2 und einer Bedingung von FSTR 1 ≠ FSTR 2 fest. Wenn die Antwort in dem Schritt S1 negativ (NEIN) ist, d. h., in dem Fall von FSTR 1 = FSTR 2, bestimmt die ECU 20, dass die Schalterfordernis zwischen den Verbrennungsmodi nicht auftritt. In dem Schritt S2 wird eine Überprüfung vorgenommen, um zu bestimmen, ob das Ziel-Verbrennungsmodus-Schaltzeichen FSTR 1 „0" ist. Der Schritt S2 wird verwendet, um zu bestimmen, ob das Ziel-Verbrennungsmodus-Schaltzeichen FSTR 1 (das in einem Fall des Ablaufs von dem schritt S1 zu dem Schritt S2) „0" ist. Mit anderen Worten, in dem großen Schritt S2 wird eine Überprüfung vorgenommen, um zu bestimmen, ob der tatsächliche Verbrennungsmodus der homogene Verbrennungsmodus ist, weil die Bedingung von FSTR 1 = 0 den homogenen Verbrennungsmodus (entweder den homogenen stöchiometrischen Verbrennungsmodus oder den homogenen mageren Verbrennungsmodus) bedeutet. Im Gegensatz dazu, wenn die Antwort in dem Schritt S1 zustimmend (JA) ist, d. h., in dem Fall von FSTR 1 ≠ FSTR 2, bestimmt die ECU 20, dass die Schalterfordernis zwischen den Verbrennungsmodi auftritt. Danach tritt der Schritt S3 auf. Wenn die Antwort zu dem Schritt S2 zustimmend (JA) ist, d. h., im Fall von FSTR 1 = FSTR 2 = 0 (während des homogenen Verbrennungsmodus), geht das Programm auch zu dem Schritt S3. In dem Schritt S3 wird die Ziel-Ventilüberlappung tOVL auf einen vergleichsweise niedrigen Festlegungswert, der für den homogenen Verbrennungsmodus (FSTR 1 = 0) erforderlich ist, festgelegt. Alternativ kann in dem Schritt S3 die Ziel-Überlappung tOVL festgelegt oder auf der Grundlage der Motorbetriebsbedingung, z. B. der Motordrehzahl Ne und der Motorlast, aus einer vorbestimmten Ziel-Ventilüberlappung versus der Motorbetriebsbedingungs-Kennlinienplan für die Verwendung des homogenen Verbrennungsmodus abgeleitet werden. Zur noch genaueren veränderbaren Steuerung oder Regulierung der Ventilüberlappung ist die Verwendung des aus einem Plan hergeholten Wertes, definiert als eine Variable auf der Grundlage der Motorbetriebsbedingung (Motordrehzahl Ne und der Motorlast) der Verwendung des vorbe stimmten, niedrigen Feststellungswertes, der ein von der Motordrehzahl Ne und der Motorlast unabhängiger Wert ist, überlegen. Wenn die Antwort in dem Schritt S2 negativ (NEIN) ist, d. h., in dem Fall von FSTR 1 = FSTR 2 = 1 (während des geschichteten Verbrennungsmodus), geht das Programm zu dem Schritt S4. In dem Schritt S4 wird die Ziel-Ventilüberlappung tOVL auf einen vergleichsweise hohen Festlegungswert, der für den geschichteten Verbrennungsmodus (FSTR 1 = 1) geeignet ist, festgelegt. Alternativ kann in dem Schritt S4 die Ziel-Ventilüberlappung tOVL festgelegt oder auf der Grundlage der Motorbetriebsbedingung, z. B. der Motordrehzahl Ne und der Motorlast, aus einer vorbestimmten Ziel-Ventilüberlappung versus Motorbetriebsbedingungs-Kennlinienplan für die Verwendung in einem geschichteten Verbrennungsmodus abgeleitet werden. Der Schaltzeitpunkt der Ziel-Ventilüberlappung tOVL und die tatsächliche Ventilüberlappung rOVL in dem Schaltmodus von dem homogenen zu dem geschichteten Verbrennungsmodus, erhalten durch das erste, in der 4 gezeigte Überlappungs-Steuerprogramm, wird hierin nachstehend in Bezug auf die Zeitpunktdiagramme, die in den 7A bis 7E gezeigt sind, erläutert.
  • Wie in den 7A bis 7E gesehen, während des Übergangsschaltzeitraumes von dem homogenen Verbrennungsmodus zu dem geschichteten Verbrennungsmodus wird die Ziel-Ventilüberlappung tOVL auf einem niedrigen Niveau (eine vorbestimmte niedrige Ventilüberlappung, die für die homogene Verbrennung geeignet ist) für eine kurze Zeitdauer von dem Ziel-Verbrennungsmodus-Schaltzeitpunkt t1 zu einem tatsächlichem Verbrennungsmodus-Schaltzeitpunkt t2 beibehalten. Mit anderen Worten, während des Übergangsschaltzeitraumes von dem homogenen Verbrennungsmodus zu dem geschichteten Verbrennungsmodus verbleibt die Ziel-Ventilüberlappung tOVL niedrig, bis das Zeichen FSTR 1, das den Ziel-Verbrennungsmodus anzeigt, zu dem Zeichen FSTR 2, das den tatsächlichen Verbrennungsmodus anzeigt (d. h., bis die Bedingung von FSTR 1 = FSTR 2 = 1 von der Zeit erfüllt wird, wenn der Bedingung von FSTR 1 ≠ FSTR 2 genügt worden ist) identisch wird. Zu der Zeit (t2), wenn der Bedingung von FSTR 1 = FSTR 2 = 1 genügt worden ist, nach dem Auftreten (t1) der homogenen-zu-geschichteten Verbrennungsmodus-Schalterfordernis, wird die Ziel-Ventilüberlappung tOVL augenblicklich von niedrig (eine vorbestimmte niedrige Ventilüberlappung, die für die homogene Verbrennung geeignet ist) zu der hohen (eine vorbestimmte hohe Ventilüberlappung, die für die geschichtete Ventilüberlappung geeignet ist) geschaltet. Es ist zu beachten, dass es eine Zeitverzögerung (Δt = t2 – t1) gibt, bis der tatsächliche Verbrennungsmodus zu dem geschichteten Verbrennungsmodus von der Zeit t1 der homogenen-zu-geschichteten Verbrennungsmodus-Schalterfordernis vollständig geschaltet ist. Demzufolge gibt es während des Endzeitraumes des homogenen Verbrennungs modus, infolge der Zeitverzögerung Δt, keine Möglichkeit, dass sich die tatsächliche Ventilüberlappung rOVL von niedrig zu hoch verschiebt. Während des homogenen Verbrennungsmodus hindert unmittelbar vor dem Schalten von dem homogenen zu dem geschichteten Verbrennungsmodus das erste Überlappungssteuerungsprogramm effektiv die tatsächliche Überlappung rOVL, um nicht von niedrig zu hoch geschaltet zu werden. Dies verhindert die Verschlechterung der Verbrennung.
  • Der Schaltzeitpunkt der Ziel-Ventilüberlappung tOVL (oder die tatsächliche Ventilüberlappung rOVL) in dem Schaltmodus von dem geschichteten-zu-homogenen Verbrennungsmodus wird durch Bezug zu den Zeitdiagrammen, die in den 8A bis 8E gezeigt sind, erläutert. Wie in den 8A–8E gesehen, wird während des Übergangsschaltzeitraumes von dem geschichteten Verbrennungsmodus zu dem homogenen Verbrennungsmodus die Ziel-Ventilüberlappung tOVL schnell augenblicklich von hoch zu niedrig bei dem Ziel-Verbrennungsmodus-Schaltzeitpunkt t1 (FSTR 1 → 0) früher als der tatsächliche Verbrennungsmodus-Schaltzeitpunkt t2 (FSTR 2 → 0) geschaltet. Mit anderen Worten, während des Übergangsschaltzeitraumes von dem geschichteten Verbrennungsmodus zu dem homogenen Verbrennungsmodus schaltet augenblicklich die Ziel-Ventilüberlappung tOVL von hoch zu niedrig (siehe den Ablauf von dem Schritt S1 bis zu dem Schritt S3) zu der der Zeit (dem Schaltzeitpunkt t1), wenn die Bedingung FSTR 1 ≠ FSTR 2 erfüllt worden ist. Andererseits tendiert die tatsächliche Ventilüberlappung rOVL mit einer leichten Zeitverzögerung von hoch zu niedrig zu schalten, was zu der Antwortverzögerung in der Ventilzeitpunkteinstellung der Ventilzeitpunkt-Steuerungsvorrichtung 13 führt. Infolge des früheren Schaltzeitpunktes (t1), verbleibt die tatsächliche Ventilüberlappung rOVL niemals während der frühen Stufen (dem Startzeitraum) des homogenen Verbrennungsmodus, unabhängig von der Antwortverzögerung in der Ventilzeitpunkteinstellung (d. h., die Antwortverzögerung in der Ventilüberlappung-Einstellung), hoch. Wie aus den in den 8C und 8E gezeigten Zeitpunktdiagrammen erkannt werden kann, wird die tatsächliche Ventilüberlappung rOVL im Wesentlichen bei dem tatsächlichen Verbrennungsmodus-Schaltzeitpunkt t2 infolge des früheren Schaltzeitpunktes (t1) schnell auf niedrig reduziert. Dies verhindert eine Verschlechterung der Verbrennung.
  • Nunmehr in Bezug auf die 5 ist ein zweites Ventilüberlappungs-Steuerprogramm gezeigt.
  • In dem Schritt S11 wird eine Überprüfung vorgenommen, um zu bestimmen, ob das Ziel-Verbrennungsmodus-Schaltzeichen FSTR 1 bei „1" festgelegt ist (geschichteter Verbrennungsmodus), und zusätzlich das tatsächliche Verbrennungsmodus-Schaltzeichen FSTR 2 auf „1" festgesetzt ist (geschichteter Verbrennungsmodus). Wenn die Antwort in dem Schritt S11 negativ (NEIN) ist, d. h., in dem Fall von FSTR 1 = FSTR 2 = 0, FSTR 1 = 1 & FSTR 2 = 0, oder FSTR 1 = 0 & FSTR 2 = 1, tritt der Schritt S12 auf. In dem Schritt S12 wird die Ziel-Ventilüberlappung tOVL auf einen vergleichsweise niedrigen Festlegungswert festgelegt, der für den homogenen Verbrennungsmodus geeignet ist. Alternativ kann in dem Schritt S12 die Ziel-Ventilüberlappung tOVL festgelegt oder auf der Grundlage der Motorbetriebsbedingung, z. B. der Motordrehzahl Ne und der Motorlast, aus einer vorbestimmten Ziel-Ventilüberlappung versus Motorbetriebsbedingung-Kennlinienplan für die Verwendung in dem homogenen Verbrennungsmodus abgeleitet werden. Wenn die Antwort in dem Schritt S11 zustimmend (JA) ist, d. h., in dem Fall von FSTR 1 = FSTR 2 = 1, tritt der Schritt S13 auf. In dem Schritt S13 wird die Ziel-Ventilüberlappung auf einen vergleichsweise hohen Festlegungswert, der für den geschichteten Verbrennungsmodus geeignet ist, festgelegt.
  • Alternativ kann in dem Schritt S13 die Ziel-Ventilüberlappung tOVL festgelegt oder auf der Grundlage der Motorbetriebsbedingung, z. B. der Motordrehzahl Ne und der Motorlast, aus einer vorbestimmten Ziel-Ventilüberlappung versus Motorbetriebsbedingung-Kennlinienplan für die Verwendung in dem geschichteten Verbrennungsmodus abgeleitet werden. Wie zuvor diskutiert, kann entsprechend des zweiten Ventilüberlappungs-Steuerprogramms die Ventilüberlappung auf eine vorbestimmte hohe Ventilüberlappung, die für die geschichtete Verbrennung geeignet sind, nur dann festgelegt werden, wenn der Ziel-Verbrennungsmodus der geschichtete Verbrennungsmodus ist und zusätzlich der tatsächliche Verbrennungsmodus der geschichtete Verbrennungsmodus ist (d. h., FSTR 1 = 1 & FSTR 2 = 1). Umgekehrt kann, wenn die Bedingung FSTR 1 = FSTR 2 = 1 nicht erfüllt wird, die tatsächliche Ventilüberlappung rOVL auf eine vorbestimmte niedrige Ventilüberlappung, die für die homogene Verbrennung geeignet ist, festgelegt werden. Auf diese Weise erzeugt, obwohl das zweite Ventilüberlappungs-Steuerprogramm der 5 vereinfacht ist, wenn mit dem ersten Ventilüberlappungs-Steuerprogramm der 4 verglichen wird, das zweite Ventilüberlappungs-Steuerprogramm der 5 denselben Effekt, wie das erste Programm der 4. D. h., das zweite Programm kann die Ventilüberlappungssteuerung, angezeigt durch die in den 7A–7E gezeigten Zeitpunktprogramme, in dem Fall des Auftretens der homogenen-zu-geschichteten Verbrennungsmodus-Schalterfordernis ausführen und die Ventilüberlappungssteuerung, angezeigt durch die in den 8A–8E gezeigten Zeitpunktdiagramme, in dem Fall des Auftretens der geschichteten-zu-homogenen Verbrennungsmodus-Schalterfordernis ausführen.
  • Wie aus den 4, 5, 7A–7E und 8A–8E entsprechend der ersten und zweiten Ventilüberlappungs-Steuerungsprogramme erkannt werden kann, ist der Schaltzeitpunkt von der hohen zu der niedrigen Ventilüberlappung zu dem ersten Verbrennungsmodus-Schaltzeitpunktes t1 (einem ersten Schaltpunkt) t1 des Auftretens der Schalterfordernis zwischen den Verbrennungsmodi identisch, während der Überlappungsschaltvorgang von niedrig zu hoch bei dem tatsächlichen Verbrennungsmodus-Schaltvorgang t2, verzögert durch eine Zeitverzögerung Δt (= t2 – t1) von dem ersten Schaltpunkt t1 beginnt. Somit kann während des Übergangsschaltzeitraumes von dem homogenen zu dem geschichteten Verbrennungsmodus die tatsächliche Überlappung rOVL auf hoch bei dem späteren Ventilüberlappungs-Schaltzeitpunkt t2 im Vergleich mit dem ersten Schaltpunkt t1 geschaltet werden. Umgekehrt kann während des Übergangsschaltzeitraumes von dem geschichteten zu dem homogenen Verbrennungsmodus die tatsächliche Überlappung rOVL schnell auf niedrig bei einem früheren Ventilüberlappungs-Schaltzeitpunkt t1 geschaltet werden.
  • Nunmehr in Bezug auf die 6 ist ein drittes Ventilüberlappungs-Steuerprogramm gezeigt. Das dritte Ventilüberlappungs-Steuerprogramm ist von dem ersten und von dem zweiten Ventilüberlappungs-Steuerprogrammen dadurch verschieden, dass der homogene Verbrennungsmodus außerdem in den homogenen stöchiometrischen Verbrennungsmodus und den homogenen mageren Verbrennungsmodus unterteilt ist und zusätzlich das homogene magere Verbrennungszeichen FLEAN zu den zwei Zeichen FSTR 1 und FSTR 2 eingeführt wird. Dies bedeutet, in dem dritten, in der 6 gezeigten Ventilüberlappungs-Steuerprogramm gibt es infolge der drei verschiedenen Zeichen FSTR 1, FSTR 2 und FLEAN zwei Schaltpunkte, nämlich den ersten Schaltpunkt zwischen dem mageren geschichteten Verbrennungsmodus und dem homogenen mageren Verbrennungsmodus, und einen zweiten Schaltpunkt zwischen dem homogenen mageren Verbrennungsmodus und dem homogenen stöchiometrischen Verbrennungsmodus. Wie aus dem Vergleich zwischen den in den 4 und 6 gezeigten Ablaufdiagrammen gesehen werden kann, entsprechen die Schritte S1, S2 und S4 der 4 jeweils den Schritten S21, S22 und S26 der 6. In dem dritten, in der 6 gezeigten Programm, werden die Schritte S23, S24 und S25 an Stelle von dem in der 4 gezeigten Schritt S3 verwendet. Das dritte Programm der 6 wird nachstehend ausführlich beschrieben.
  • In dem Schritt S21 wird eine Überprüfung vorgenommen, ob das Ziel-Verbrennungsmodus-Schaltzeichen FSTR 1 zu dem tatsächlichen Verbrennungsmodus-Schaltzeichen FSTR 2 ungleich ist, d. h., die Bedingung von FSTR 1 ≠ FSTR 2 wird erfüllt. D. h., der Schritt S21 bestimmt, ob das Verbrennungsmodus-Schalterfordernis auftritt. Wenn die Antwort in dem Schritt S21 negativ ist (FSTR 1 = FSTR 2) und es somit keine Schaltanforderung zwischen den Verbrennungsmodi gibt, tritt der Schritt S22 auf. In dem Schritt S22 wird eine Überprüfung vorgenommen, ob das Ziel-Verbrennungsmodus-Schaltzeichen FSTR 1 „0" ist (homogene Verbrennung). Umgekehrt, wenn die Antwort in dem Schritt S21 zustimmend ist (FSTR 1 ≠ FSTR 2) und somit die Verbrennungsmodus-Schaltanforderung auftritt, tritt der Schritt S23 auf. Wenn ebenso die Antwort in dem Schritt S22 zustimmend (FSTR 1 = 0) ist, unmittelbar nachdem die Antwort in dem Schritt S21 negativ (FSTR 1 = FSTR 2) ist, d. h., wenn die Bedingung FSTR 1 = FSTR 2 = 0 ist, geht der Vorgang auch zu dem Schritt S23 weiter. In dem Schritt S23 wird eine Überprüfung vorgenommen, um zu bestimmen, ob das homogene magere Verbrennungszeichen FLEAN auf „1" gesetzt ist. Mit anderen Worten, in dem Schritt S23 wird eine Überprüfung vorgenommen, um zu bestimmen, ob das der tatsächliche Verbrennungsmodus der homogene magere Verbrennungsmodus ist. Wenn die Antwort in dem Schritt S23 zustimmend (FLEAN = 1) ist, tritt der Schritt S24 auf. In dem Schritt S24 wird die Ziel-Ventilüberlappung tOVL auf den mittleren festgelegten Wert festgelegt, der für den homogenen mageren Verbrennungsmodus (LLEAN = 1) geeignet ist. Alternativ kann in dem Schritt S24 die Ziel-Ventilüberlappung tOVL festgelegt oder auf der Grundlage der Motorbetriebsbedingung, z. B. der Motordrehzahl Ne und der Motorlast, aus einer vorbestimmten Ziel-Ventilüberlappung versus dem Motorbetriebsbedingung-Kennlinienplan für die Verwendung in dem homogenen mageren Verbrennungsmodus abgeleitet werden. Wenn die Antwort in dem Schritt S23 negativ ist (FLEAN = 0) und demzufolge der tatsächliche Verbrennungsmodus der homogene Verbrennungsmodus ist, tritt der Schritt S25 auf. In dem Schritt S25 wird die Ziel-Ventilüberlappung tVOL auf einen niedrig festgelegten Wert festgelegt, der für den homogenen stöchiometrischen Verbrennungsmodus (FLEAN = 0) geeignet ist. Alternativ kann in dem Schritt S25 die Ziel-Ventilüberlappung tOVL festgelegt oder auf der Grundlage der Motorbetriebsbedingung, z. B. der Motordrehzahl Ne und der Motorlast, aus einer vorbestimmten Ziel-Ventilüberlappung versus dem Motorbetriebsbedingung-Kennlinienplan für die Verwendung in dem homogenen stöchiometrischen Verbrennungsmodus abgeleitet werden. Im Gegensatz dazu geht, wenn die Antwort zu dem Schritt S22 negativ (FSTR 1 = 1) ist, unmittelbar nachdem die Antwort in dem Schritt S21 negativ ist (FSTR 1 = FSTR 2), d. h., wenn die Bedingung von FSTR 1 = FSTR 2 = 1 erfüllt wird und somit der tatsächliche Verbrennungsmodus der geschichtete Verbrennungsmodus (der magere geschichtete Verbrennungsmodus) ohne eine Verbrennungsmodus-Schaltanforderung ist, der Ablauf von dem Schritt S22 zu dem Schritt S26. In dem Schritt S26 wird die Ziel-Überlappung tOVL bei einem hohen festgelegten Wert, der für den geschichteten Verbrennungsmodus (FSTR 1 = 1) geeignet ist, festgelegt. Alternativ kann in dem Schritt S26 die Ziel-Ventilüberlappung tOVL festgelegt oder auf der Grundlage der Motorbetriebsbedingung, z. B. der Motordrehzahl Ne und der Motorlast, aus einer vorbestimmten Ziel-Ventilüberlappung versus dem Motorbetriebsbedingung-Kennlinienplan für die Verwendung in dem geschichteten Verbrennungsmodus abgeleitet werden. Die zuvor erwähnten drei Kennlinienpläne sind voneinander verschieden. Der Schaltzeitpunkt der Ventilüberlappung in dem Schaltmodus von dem homogenen-stöchiometrischen über den homogenen-mageren zu dem ultra-mageren-geschichteten Verbrennungsmodus, erhalten durch das dritte, in der 6 gezeigte Ventilüberlappungs-Steuerprogramm, wird nachstehend in Bezug auf die in den 9A bis 9G gezeigten Zeitpunktdiagramme erläutert.
  • Wie in den 9A–9G gesehen wird, während des Übergangsschaltzeitraumes von dem homogenen stöchiometrischen Verbrennungsmodus über den homogenen-mageren Verbrennungsmodus zu dem ultra-mageren-geschichteten Verbrennungsmodus, die Ziel-Ventilüberlappung tOVL zuallererst von einem niedrigen Niveau (einer vorbestimmten niedrigen Ventilüberlappung, die für die homogene stöchiometrische Verbrennung geeignet ist) zu einem mittleren Niveau (einer vorbestimmten mittleren Ventilüberlappung, die für die homogene magere Verbrennung geeignet ist) zu der Zeit t0 geschaltet, wenn das homogen magere Verbrennungszeichen FLEAN von „0" auf „1" geschaltet wird. Die Zeit t0 wird nachstehend als ein „zweiter Schaltpunkt oder als ein zweiter Schaltzeitpunkt" bezeichnet, während die Zeit t1 nachstehend als ein „erster Schaltpunkt oder als ein erster Schaltzeitpunkt" bezeichnet wird. Dann wird die Ziel-Ventilüberlappung tOVL von dem mittleren Niveau (der vorbestimmten mittleren Ventilüberlappung, die für die homogene magere Verbrennung geeignet ist) zu einem hohen Niveau (einer hohen vorbestimmten Ventilüberlappung, die für eine ultra-magere-geschichtete Verbrennung geeignet ist) zu der Zeit t2 geschaltet, wenn das tatsächliche Verbrennungsmodus-Schaltzeichen FSTR 2 mit einer Zeitverzögerung Δt (= t2 – t1) von der Zeit t1 der homogen-mageren zu der ultra-mageren-geschichteten Verbrennungsmodus-Schaltanforderung festgelegt wird. Während des homogenen mageren Verbrennungsmodus unmittelbar vor dem Schalten von dem homogen-mageren zu dem ultra-mageren-geschichteten Verbrennungsmodus verhindert das dritte Überlappungs-Steuerungsprogramm effektiv die tatsächliche Überlappung rOVL, um nicht von mittel zu hoch verschoben zu werden. Dies verhindert die Verschlechterung in der Verbrennung.
  • Der Schaltzeitpunkt der Ventilüberlappung in dem Schaltmodus von dem ultra-mageren-geschichteten über den homogen-mageren zu dem homogen-stöchiometrischen Verbrennungsmodus, erhalten durch das dritte, in der 6 gezeigte Überlappungssteuerungsprogramm, wird nachstehend in Bezug auf die Zeitpunktdiagramme, die in den 10A bis 10G gezeigt sind, erläutert.
  • Wie in den 10A bis 10G gesehen, wird während des Übergangsschaltzeitraumes von dem ultra-mageren-geschichteten über den homogen-mageren zu dem homogen-stöchiometrischen Verbrennungsmodus, zuallererst die Ziel-Ventilüberlappung tOVL schnell augenblicklich von hoch auf mittel zu der Zeit t1 (FSTR 1 → 0) der ultra-mageren-geschichteten zu der homogen-mageren Verbrennungsmodus-Schaltanforderung früher als die Zeit t0 (FSTR 1 → 0) der homogen-mageren zu der homogen-stöchiometrischen Verbrennungsmodus-Schaltanforderung geschaltet. Mit anderen Worten, während des Übergangsschaltzeitraumes von dem ultra-mageren-geschichteten Verbrennungsmodus zu dem homogen-mageren Verbrennungsmodus, schaltet die Ziel-Ventilüberlappung tOVL von hoch zu mittel (siehe den Ablauf von dem Schritt S21 über den Schritt S23 zu dem Schritt S24) augenblicklich zu der Zeit (dem ersten Schaltpunkt t1), wenn die zwei notwendigen Bedingungen von FSTR 1 ≠ FSTR 2 und FLEAN = 1 erfüllt worden sind. Andererseits tendiert die tatsächliche Ventilüberlappung rOVL von hoch zu mittel mit einer leichten Zeitverzögerung zu schalten, was zu einer Antwortverzögerung in der Ventilzeitpunkteinstellung der veränderbaren Ventilzeitpunkt-Steuerungsvorrichtung 13 führt. Infolge des früheren Schaltzeitpunktes (t1) bleibt die tatsächliche Ventilüberlappung rOVL während der frühen Stufen des homogen-mageren Verbrennungsmodus unabhängig von der Antwortverzögerung in der Ventilzeitpunkteinstellung (d. h., der Antwortverzögerung in der Ventilüberlappungseinstellung) niemals hoch. Wie aus den in den 10D und 10F gezeigten Zeitpunktdiagrammen erkannt werden kann, wird die tatsächliche Ventilüberlappung rOVL auf mittel unmittelbar vor dem zweiten Schaltpunkt t0 infolge des früheren Ventilüberlappung-Schaltzeitpunktes (t1) rasch reduziert. Dies verhindert eine Verschlechterung in der Verbrennung. Danach wird, wenn von dem homogen-mageren Verbrennungsmodus zu dem homogen-stöchiometrischen Verbrennungsmodus geschaltet wird, die Ziel-Ventilüberlappung tOVL schnell augenblicklich von mittel zu niedrig bei dem zweiten Schaltzeitpunkt t0 (FLEAN 1 → 0) früher als der tatsächliche Verbrennungsmodus-Schaltzeitpunkt t2 (FSTR 2 → 0). Mit anderen Worten, während des Übergangsschaltzeitraumes von dem homogen-mageren Verbrennungsmodus zu dem homogen-stöchiometrischen Verbrennungsmodus schaltet die Ziel-Ventilüberlappung tOVL von mittel zu niedrig (siehe den Ablauf von dem schritt S21 über den Schritt S23 zu dem Schritt S25) augenblicklich zu der Zeit (dem zweiten Schaltpunkt t0), wenn den notwendigen Bedingungen von FSTR 1 ≠ FSTR 2 und FLEAN = 0 genügt worden ist. Andererseits tendiert die tatsächliche Ventilüberlappung rOVL dazu, von mittel zu niedrig mit einer leichten Zeitverzögerung zu schalten, was zu einer Antwortverzögerung in der Ventilzeitpunkteinstellung der veränderbaren Ventilzeitpunkt-Steuerungsvorrichtung 13 führt. Infolge des früheren Schaltzeitpunktes (t0) bleibt die tatsächliche Ventilüberlappung rOVL während der frühen Stufen des homogen-stöchiometrischen Verbrennungsmodus, unabhängig von der Antwortverzögerung in der Ventilzeitpunkteinstellung (d. h., der Antwortverzögerung in der Ventilüberlappungseinstellung) niemals mittel. Wie aus den in den 10D und 10F gezeigten Zeitpunktdiagrammen erkannt werden kann, wird die tatsächliche Ventilüberlappung rOVL schnell auf niedrig unmittelbar vor dem tatsächlichen Verbrennungsmodus-Schaltzeitpunkt t2 infolge der früheren Ventilüberlappung-Schaltzeitpunktes (t0) reduziert. Dies verhindert eine Verschlechterung in der Verbrennung.
  • Wie aus den 6, 9A–9G und 10A–10G erkannt werden kann, ist entsprechend des dritten Ventilüberlappungs-Steuerungsprogramms der Schaltzeitpunkt von der hohen zu der mittleren Ventilüberlappung zu dem ersten Schaltzeitpunkt (dem ersten Schaltpunkt) t1 des Auftretens der Schaltanforderung zwischen dem ultra-mageren-geschichteten Verbrennungsmodus und dem homogen-mageren Verbrennungsmodus identisch. Ähnlich ist der Schaltzeitpunkt von der mittleren zu der niedrigen Ventilüberlappung zu dem zweiten Schaltzeitpunkt (dem zweiten Schaltpunkt) t0 des Auftretens der Schaltanforderung (FLEAN 1 → 0) von dem homogen-mageren Verbrennungsmodus zu dem homogen-stöchiometrischen Verbrennungsmodus identisch. Der Überlappungsschaltzeitpunkt von niedrig zu mittel ist zu dem zweiten Schaltzeitpunkt (dem zweiten Schaltpunkt) t0 des Auftretens der Schaltanforderung (FLEAN 0 → 1) von dem homogen-stöchiometrischen Verbrennungsmodus zu dem homogen-mageren Verbrennungsmodus auch identisch. Andererseits beginnt die Überlappungsschaltwirkung von mittel zu hoch bei dem tatsächlichen Verbrennungsmodus-Schaltzeitpunkt t2, verzögert um eine Zeitverzögerung von Δt (= t2 – t1) von dem ersten Schaltpunkt t1. Somit kann während des Übergangsschaltzeitraumes von dem homogen-mageren zu dem ultra-mageren-geschichteten Verbrennungsmodus die tatsächliche Ventilüberlappung rOVL auf hoch bei dem späteren Ventilüberlappung-Schaltzeitpunkt t2 geschaltet werden, wenn mit dem ersten Schaltpunkt t1 verglichen wird. Umgekehrt kann während des Übergangsschaltzeitraumes von dem ultra-mageren-geschichteten zu dem homogen-mageren Verbrennungsmodus die tatsächliche Ventilüberlappung rOVL schnell auf mittel bei einem früheren Ventilüberlappungs-Schaltzeitpunkt t1 geschaltet werden. In derselben Weise kann während des Übergangsschaltzeitraumes von dem homogen-mageren zu dem homogen-stöchiometrischen Verbrennungsmodus die tatsächliche Ventilüberlappung rOVL schnell auf niedrig bei dem früheren Ventilüberlappungs-Schaltzeitpunkt t0 geschaltet werden.

Claims (6)

  1. Motor vom Direkt-In-Zylinder-Einspritztyp mit Funkenzündung, der zumindest einen homogenen Verbrennungsmodus verwendet, wo eine frühe Kraftstoffeinspritzung während eines Einlasshubes ein homogenes Luft-Kraftstoff-Gemisch erzeugt und einen geschichteten Verbrennungsmodus verwendet, wo eine späte Kraftstoffeinspritzung während des Verdichtungshubes ein geschichtetes Luft-Kraftstoff-Gemisch erzeugt, aufweisend: eine veränderbare Ventilüberlappungsvorrichtung (13), montiert an zumindest einem von den Einlass- oder Auslassventilen (11, 12) für ein veränderbares Einstellen einer Ventilüberlappung, während der offene Zeitdauer der Einlass- und Auslassventile (11, 12) sich überlappen; und eine Steuerungseinheit (20), verbunden mit einem Kraftstoffeinspritzer (5) zum Schalten zwischen dem homogenen Verbrennungsmodus und dem geschichteten Verbrennungsmodus, und verbunden mit der veränderbaren Ventilüberlappungsvorrichtung (13) zum Schalten zwischen einer ersten Ventilüberlappung, geeignet für den homogenen Verbrennungsmodus und einer zweiten Ventilüberlappung, geeignet für den geschichteten Verbrennungsmodus, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinheit (20) einen Überlappungsschaltzeitpunkt-Steuerungsabschnitt aufweist, der in der Lage ist, den ersten Zeitpunkt (t2) des Schaltens von der ersten Ventilüberlappung zu der zweiten Ventilüberlappung zu verzögern und einen zweiten Zeitpunkt (t1) des Schaltens von der zweiten Ventilüberlappung zu der ersten Ventilüberlappung vorzuverstellen, wobei die Steuerungseinheit (20) aufweist einen Ziel-Verbrennungsmodus-Festlegungsabschnitt (102) zum Festlegen, auf der Grundlage eines Motorbetriebszustandes, eines Ziel-Verbrennungsmodus auf entweder dem homogenen Verbrennungsmodus oder dem geschichteten Verbrennungsmodus, und einen Verbrennungsmodus Schaltzeitpunkt-Entscheidungsabschnitt (105), um einen tatsächlichen Verbrennungsmodus-Schaltzeitpunkt (t2) festzulegen, bei dem der Verbrennungsmodus tatsächlich einem von dem homogenen Verbrennungsmodus oder dem geschichteten Verbrennungsmodus zu dem anderen geschaltet wird, wobei der tatsächliche Verbrennungsmodus-Schaltzeitpunkt durch eine Verzögerungszeit (Δt) von einem Ziel-Verbrennungsmodus-Schaltzeitpunkt (t1) auf der Grundlage des Motorbetriebszustandes verzögert ist, und wobei der Überlappungsschaltzeitpunkt-Steuerungsabschnitt von der ersten Ventilüberlappung zu der zweiten Ventilüberlappung umschaltet zu dem ersten Zeitpunkt, der dem tatsächlichen Verbrennungsmodus-Schaltzeitpunkt (t2) entspricht, während des Schaltens von dem homogenen Verbrennungsmodus zu dem geschichteten Verbrennungsmodus, und von der zweiten Ventilüberlappung zu der ersten Ventilüberlappung zu dem zweiten Zeitpunkt schaltet, der dem Ziel-Verbrennungsmodus-Schaltzeitpunkt (t1) entspricht, während des Schaltens von dem geschichteten Verbrennungsmodus zu dem homogenen Verbrennungsmodus.
  2. Motor vom Direkt-In-Zylinder-Einspritztyp mit Funkenzündung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinheit (20) aufweist einen Basis-Äquivalentverhältnis-Festlegungsabschnitt (103) zum Festlegen eines Basisäquivalentverhältnisses (TFBYA0) auf der Grundlage des Ziel-Verbrennungsmodus, einen Ziel-Äquivalentverhältnis-Berechnungsabschnitt (104) zum Berechnen eines Ziel-Äquivalentverhältnis (TFBYA) durch Herbeiführen einer vorbestimmten Phasenverzögerungsbearbeitung zu dem Basis-Äquivalentverhältnis (TFBYA0), und einen Verbrennungsmodus-Schaltzeitpunkt-Entscheidungsabschnitt (105) zum Vergleichen des Ziel-Äquivalentverhältnisses (TFBYA) zu einem vorbestimmten Grenzwert aufweist und einen tatsächlichen Verbrennungsmodus-Schaltzeitpunktes (t2) auf eine Zeit festlegt, wenn das Ziel-Äquivalentverhältnisses (TFBYA) den vorbestimmten Grenzwert überschreitet.
  3. Motor vom In-Zylinder-Einspritztyp mit Funkenzündung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte Phasenverzögerungsbearbeitung zu dem Basis-Äquivalentverhältnis (TFBYA0) eine gewichtete Mittelwertverarbeitung ist, definiert durch TFBYA = M × TFBYA0 + (1 – M) × TFBYA, wo M einen Gewichtungsfaktor des gewichteten Mittelwertes bezeichnet.
  4. Motor vom Direkt-In-Zylinder-Einspritztyp mit Funkenzündung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der homogene Verbrennungsmodus außerdem in einen homogenen stöchiometrischen Verbrennungsmodus und einen homogenen mageren Verbrennungsmodus geteilt ist und die Steuerungseinheit (20) mit dem Kraftstoffeinspritzer (5) verbunden ist, so dass der Verbrennungsmodus zwischen dem homogenen stöchiometrischen Verbrennungsmodus, dem homogenen mageren Verbrennungsmodus und dem geschichteten Verbrennungsmodus schaltbar ist, und mit der Ventilüberlappungsvorrichtung (13) verbunden ist, so dass die Ventilüberlappung zwischen der ersten Ventilüberlappung, geeignet für den homogenen stöchiometrischen Verbrennungsmodus, einer zweiten Ventilüberlappung, geeignet für den geschichteten Verbrennungsmodus, und einer dritten Ventilüberlappung, geeignet für den homogenen mageren Verbrennungsmodus schaltbar ist.
  5. Motor vom Direkt-In-Zylinder-Einspritztyp mit Funkenzündung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Ventilüberlappung ein niedrig festgelegter Wert ist, die zweite Ventilüberlappung ein hoch festgelegter Wert ist und die dritte Ventilüberlappung ein mittlerer festgelegter Wert ist.
  6. Motor vom Direkt-In-Zylinder-Einspritztyp mit Funkenzündung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Ventilüberlappung ein niedriger Wert ist, abgeleitet aus einem vorbestimmten Kennlinienplan für den homogenen stöchiometrischen Verbrennungsmodus, die zweite Ventilüberlappung ein hoher Wert ist, abgeleitet von einem vorbestimmten Kennlinienplan für den geschichteten Verbrennungsmodus, und die dritte Ventilüberlappung ein mittlerer Wert ist, abgeleitet von einem vorbestimmten Kennlinienplan für den homogenen mageren Verbrennungsmodus, und der vorbestimmte Kennlinienplan für den homogenen stöchiometrischen Verbrennungsmodus, der vorbestimmte Kennlinienplan für den homogenen mageren Verbrennungsmodus und der vorbestimmte Kennlinienplan für den geschichteten Verbrennungsmodus voneinander verschieden sind.
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