DE102008009313A1

DE102008009313A1 - Mehrfacheinspritzmischung für Direkteinspritzungsmotoren

Info

Publication number: DE102008009313A1
Application number: DE102008009313A
Authority: DE
Inventors: Vijay Novi Ramappan; Jesse M. Brighton Gwidt; Jonathan T. Milan Shibata; Stuart R. Howell Smith; Michael J. Northville Lucido
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2007-02-20
Filing date: 2008-02-15
Publication date: 2008-09-25
Anticipated expiration: 2028-02-16
Also published as: US20080196694A1; US7415348B1; CN101251050A; CN101251050B; DE102008009313B4

Abstract

Ein Kraftstoffeinspritzsystem für einen Motor mit Kraftstoff-Direkteinspritzung, das ein Einspritzbetriebsartmodul umfasst. Das Einspritzbetriebsartmodul wählt entweder eine Betriebsart mit Einfacheinspritzung oder eine Betriebsart mit Zweifacheinspritzung als Kraftstoffeinspritzbetriebsart aus. Ein Kraftstoffeinspritzbefehlsmodul veranlasst das Wechseln zwischen den Betriebsarten der Einfacheinspritzung und der Zweifacheinspritzung durch Verändern der Zeitpunkte von Kraftstoffeinspritzereignissen relativ zu einer Kurbelwellenstellung.

Description

GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Verfahren und Systeme für Motoren mit Kraftstoff-Direkteinspritzung.
HINTERGRUND
Die Aussagen in diesem Abschnitt liefern lediglich Hintergrundinformationen bezüglich der vorliegenden Offenbarung und stellen nicht unbedingt den Stand der Technik dar.
Das Steuern der Menge an Kraftstoff und Luft, die bei einem Viertakt-Verbrennungsmotor pro Zylinder abgegeben werden soll, ist wichtig, um eine optimale Leistung zu erzielen. Ein korrektes zeitliches Ansteuern der Einlass- und Auslassventile sorgt ebenso für eine bessere Leistung. Herkömmliche Motoren umfassen Nockenwellen, die das zeitliche Ansteuern der Ventile regulieren. Die Drehung der Nockenwelle kann so gesteuert werden, dass eine korrekte zeitliche Ansteuerung eines jeden Ventils sichergestellt ist. Zusätzlich können Nockenwellenverstellvorrichtungen aufgenommen sein, um die Stellung der Nockenwelle relativ zu der Kurbelwelle zu verändern, was weitere Gelegenheiten zum korrekten Einstellen der zeitlichen Ansteuerung eines jeden Ventils verschafft.
Die Anordnung von Kraftstoffeinspritzvorrichtungen innerhalb des Motors und die Steuerung der Kraftstoffeinspritzzeiten beeinflussen gleichfalls die Motorleistung. Bei Motoren mit Funkenzündung und Direkteinspritzung (SIDI) ist eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung pro Zylinder vorgesehen, die direkt über dem Zylinderkopf angebracht ist. Jede Einspritzvorrichtung wird zum direkten Einspritzen von Kraftstoff in den Zylinder individuell gesteuert.
Herkömmliche Verfahren des Steuerns von Kraftstoff während Leerlaufzuständen bei einem SIDI-Motor umfassen das absichtliche Verzögern des Zündzeitpunkts, um ein Reservedrehmoment bereitzustellen. Der Zündzeitpunkt wird dann vorverlegt, wenn eine Anforderung nach Drehmoment ausgelöst wird. Dadurch kann der Motor auf Lastanforderungen während des Leerlaufbetriebs ansprechen. Die Verzögerung des Zündfunkens bei Leerlauf ergibt einen suboptimalen Wirkungsgrad.
Andere Verfahren der Kraftstoffeinspritzsteuerung umfassen das Herbeiführen mehrerer Kraftstoffeinspritzereignisse pro Zylinder und pro Verbrennungszyklus. Ein Motor mit Direkteinspritzung kann unter speziellen Betriebsbedingungen zwei Einspritzereignisse pro Zylinder und pro Verbrennungszyklus verwenden, um zusätzliche Energie für das Anspringen des Katalysators zu verschaffen, für einen sanften Leerlauf zu sorgen und das Motorklopfen zu reduzieren. Leider erzeugt die Betriebsart mit Zweifacheinspritzung höhere Kohlenwasserstoffemissionen und mehr Kohlenwasserstoffpartikel. Wegen der Emissionen kann daher eine Motorsteuerung in erster Linie das Herbeiführen eines Einspritzereignisses pro Zylinder und pro Verbrennungszyklus umfassen. Das Verfahren der Zweifacheinspritzung kann bei speziellen Betriebsbedingungen sparsam angewandt werden.
Die Zweifacheinspritzung pro Zylinder und pro Verbrennungszyklus erzeugt bei dem gleichen Motor unter ähnlichen Betriebsbedingungen ein größeres oder ein kleineres Drehmoment als eine Betriebsart mit Einfacheinspritzung. Daher kann das Fahrverhalten, wenn die Kraftstoffabgabebetriebsart von einer Betriebsart mit Einfacheinspritzung zu einer Betriebsart mit Mehrfacheinspritzung und umgekehrt wechselt, durch plötzliche Änderungen des Motorausgangsdrehmoments beeinträchtigt werden.
ZUSAMMENFASSUNG
Daher wird ein Kraftstoffeinspritzsystem für einen Motor mit Kraftstoff-Direkteinspritzung geschaffen. Das System umfasst ein Einspritzbetriebsartmodul, das entweder eine Betriebsart mit Einfacheinspritzung oder eine Betriebsart mit Zweifacheinspritzung als Kraftstoffeinspritzbetriebsart auswählt, und ein Kraftstoffeinspritzbefehlsmodul, das durch Verändern der Zeitpunkte von Kraftstoffeinspritzereignissen relativ zu einer Kurbelwellenstellung das Wechseln zwischen den Betriebsarten der Einfacheinspritzung und der Zweifacheinspritzung veranlasst.
Außerdem wird ein Kraftstoffeinspritzverfahren für einen Motor mit Kraftstoff-Direkteinspritzung geschaffen. Das Verfahren umfasst das Betreiben des Motors in einer Betriebsart mit Einfacheinspritzung, das Befehlen einer Kraftstoffabgabe bei einer ersten Kurbelwellenstellung, das Empfangen einer Anforderung zum Übergehen von einer Betriebsart mit Einfacheinspritzung zu einer Betriebsart mit Zweifacheinspritzung und das Übergehen zu der Betriebsart mit Zweifacheinspritzung durch Befehlen einer Kraftstoffabgabe bei einer zweiten Kurbelwellenstellung und bei einer dritten Kurbelwellenstellung, wobei während nachfolgender Verbrennungszyklen die dritte Kurbelwellenstellung inkrementell verändert wird, bis ein Ziel für die dritte Kurbelwellenstellung erreicht ist.
Weitere Anwendungsgebiete werden aus der hier gegebenen Beschreibung deutlich. Die Beschreibung und die spezifischen Beispiele sind selbstverständlich lediglich zum Zweck der Veranschaulichung gedacht und nicht dazu gedacht, den Umfang der vorliegenden Offenbarung zu begrenzen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die hier beschriebenen Zeichnungen dienen lediglich zur Veranschaulichung und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung keineswegs begrenzen.
1 ist ein funktionaler Blockschaltplan, der ein Verbrennungsmotorsystem zeigt, das eine Hardware für Kraftstoff-Direkteinspritzung umfasst;
2 ist ein Datenflussdiagramm, das ein Kraftstoffeinspritzsystem veranschaulicht;
3 ist ein Ablaufplan, der ein Verfahren des Wechselns zwischen einer Betriebsart mit Einfacheinspritzung und einer Betriebsart mit Zweifacheinspritzung zeigt; und
4 umfasst Zeitdiagramme, die das Planen von Kraftstoffeinspritzereignissen während einer Betriebsart mit Einfacheinspritzung, einer Betriebsart mit Zweifacheinspritzung und Übergängen dazwischen veranschaulichen.
GENAUE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung ist dem Wesen nach lediglich beispielhaft, wobei keineswegs beabsichtigt ist, die Offenbarung, ihre Anwendung oder ihre Verwendungen zu beschränken. Der Klarheit wegen werden in den Zeichnungen die gleichen Bezugszeichen zur Kennzeichnung von gleichen Elementen benutzt. Die Begriffe "Modul" und/oder "Vorrichtung", wie sie hier verwendet werden, beziehen sich auf eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine elektronische Schaltung, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, eigens zugewiesen oder für eine Gruppe) mit Speicher, der ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführt, eine kombinatorische Logikschaltung oder andere geeignete Komponenten, die die beschriebene Funktionalität verschaffen.
In 1 umfasst nun ein Motorsystem 10 einen Motor 12, der ein Luft- und Kraftstoffgemisch verbrennt, um ein Antriebsmoment zu erzeugen. Durch eine Drosselklappe 16 wird Luft in einen Ansaug- bzw. Einlasskrümmer 14 angesaugt. Die Drosselklappe 16 reguliert den Massen-Luftdurchfluss in den Einlasskrümmer 14. Die Luft in dem Einlasskrümmer 14 wird in Zylinder 18 verteilt. Obwohl ein einziger Zylinder 18 gezeigt ist, kann der Motor selbstverständlich mehrere Zylinder einschließlich, jedoch nicht darauf begrenzt, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12 und 16 Zylinder besitzen.
Zum Einspritzen von Kraftstoff in den Zylinder 18 wird eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 20 elektronisch gesteuert. Der Kraftstoff wird mit der Luft kombiniert, wenn diese durch den Ansaugkanal in den Zylinder 18 angesaugt wird. Um den Eintritt der Luft in den Zylinder 18 zu ermöglichen, öffnet und schließt sich ein Einlassventil 22 wahlweise. Die Einlassventilstellung wird durch eine Einlassnockenwelle 24 reguliert. Ein Kolben (nicht gezeigt) komprimiert das Luft/Kraftstoff-Gemisch in dem Zylinder 18. Eine Zündkerze 26 löst die Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemischs aus, wodurch der Kolben in dem Zylinder 18 angetrieben wird. Der Kolben treibt eine Kurbelwelle (nicht gezeigt) an, so dass ein Antriebsmoment erzeugt wird. Verbrennungsabgas in dem Zylinder 18 wird durch einen Abgaskrümmer 28 gezwungen, wenn sich ein Auslassventil 30 in einer geöffneten Stellung befindet. Die Auslassventilstellung wird durch eine Auslassnockenwelle 32 reguliert. Das Abgas kann dann in einem Abgassystem (nicht gezeigt) behandelt werden. Obwohl ein einziges Einlassventil 22 und ein einziges Auslassventil 30 gezeigt sind, kann der Motor 12 selbstverständlich mehrere Einlassventile 22 und Auslassventile 30 pro Zylinder 18 enthalten.
Ein Kurbelwellensensor 34 erfasst eine Stellung der Kurbelwelle und erzeugt ein Kurbelwellensignal. Ein Steuermodul 36 empfängt das Kurbelwellensignal, interpretiert das Signal als Grad Umdrehung und plant auf der Grundlage der Interpretation des Signals Kraftstoffeinspritzereignisse. Das Steuermodul 36 schickt ein Kraftstoffeinspritzsignal zu der Kraftstoffeinspritzvorrichtung, um die Menge und den Zeitpunkt der Kraftstoffabgabe zu steuern. Das Kraftstoffeinspritzsignal kann ein impulsbreitenmoduliertes Signal sein, wobei die Impulsbreite die an den Zylinder abgegebene Kraftstoffmenge reguliert.
Um auf 2 Bezug zu nehmen, schafft die vorliegende Offenbarung ein Steuerverfahren und ein Steuersystem, die die Übergänge zwischen einer Betriebsart der einfachen Kraftstoffeinspritzung und einer Betriebsart der zweifachen Kraftstoffeinspritzung regeln. Ein Datenflussdiagramm zeigt ein Kraftstoffeinspritzsystem, das in dem Steuermodul 36 eingebettet sein kann. Verschiedene Ausführungsformen von Kraftstoffeinspritzsystemen gemäß der vorliegenden Offenbarung können irgendeine Anzahl von Submodulen umfassen, die in dem Steuermodul 36 eingebettet sind. Die ge zeigten Submodule können kombiniert und/oder weiter unterteilt sein, um in ähnlicher Weise die Übergänge zwischen der Betriebsart mit Einfacheinspritzung und der Betriebsart mit Zweifacheinspritzung während des Motorbetriebs zu regeln.
In verschiedenen Ausführungsformen umfasst das Steuermodul 36 aus 2 ein Einspritzbetriebsartmodul 50 und ein Kraftstoffeinspritzbefehlsmodul 52. Das Einspritzbetriebsartmodul 50 empfangt Motor- und Fahrzeugbetriebsdaten 54 als Eingabe. Wohlgemerkt können die Eingaben an das Einspritzbetriebsartmodul 50 von dem System 10 erfasst werden, von anderen Steuermodulen (nicht gezeigt) in dem System empfangen werden oder von anderen Submodulen in dem Steuermodul 36 ermittelt werden. 3 liefert einen Ablaufplan mit einem beispielhaften Verfahren des Wechselns zwischen einer Betriebsart mit Einfacheinspritzung und einer Betriebsart mit Zweifacheinspritzung, wobei die Fahrzeugbetriebsdaten 54 die Kühlmitteltemperatur, die Motordrehzahl und die Fahrzeuggeschwindigkeit umfassen. Dieses beispielhafte Verfahren wird nachstehend ausführlicher beschrieben.
Anhand der Betriebsdaten 54 wählt das Einspritzbetriebsartmodul 50 entweder eine Betriebsart mit Einfacheinspritzung oder eine Betriebsart mit Zweifacheinspritzung als Einspritzbetriebsart 56 aus. Das Kraftstoffeinspritzbefehlsmodul 52 empfangt die Einspritzbetriebsart 56 und eine Kurbelwellenstellung 58 als Eingaben. Das Kraftstoffeinspritzbefehlsmodul 52 plant Kraftstoffeinspritzereignisse und liefert einen Kraftstoffbefehl 60 auf der Grundlage der Einspritzbetriebsart 56 und der Kurbelwellenstellung 58.
Während der Betriebsart mit Zweifacheinspritzung werden pro Zylinder und pro Verbrennungszyklus zwei Einspritzereignisse geplant. Dies er zeugt eine Änderung des Drehmoments, ohne den Kraftstoffverbrauch zu erhöhen. Das Kraftstoffeinspritzbefehlsmodul 52 wechselt den Motorbetrieb sanft zwischen den Betriebsarten der Einfacheinspritzung und der Zweifacheinspritzung. Drehmomentschwankungen oder "Drehmomentstöße" während Betriebsartübergängen werden minimiert.
In 3 veranschaulicht der Ablaufplan ein beispielhaftes Verfahren des Wechselns zwischen den Betriebsarten der Einfacheinspritzung und der Zweifacheinspritzung. In diesem Beispiel kann es vorteilhaft sein, von einer Betriebsart mit Einfacheinspritzung zu einer Betriebsart mit Zweifacheinspritzung überzugehen, um ein Anspringen des Abgaskatalysators zu bewirken. Das Anspringen des Abgaskatalysators kann kurz nach dem Motorstarten in Kraft gesetzt werden, um den Katalysator in dem Abgaskatalysator schnell zu erwärmen, um die Motoremission zu reduzieren. Das Abgaskatalysatoranspringen ist ein Beispiel für eine Unterbetriebsart der Zweifacheinspritzung, die durch das Einspritzbetriebsartmodul 50 bestimmt werden kann. Sobald diese Unterbetriebsart eingenommen ist, ermittelt der Steuerblock 66 die Temperatur des Motorkühlmittels. Der Steuerblock 68 stellt fest, ob die Kühlmitteltemperatur kleiner als eine vorgegebene Konstante K₁ ist. K₁ kann so gewählt sein, dass sie eine Temperatur repräsentiert, die einen Motor auszeichnet, der am Hochlaufen ist oder für eine sehr kurze Zeitspanne gelaufen ist. Wenn die Kühlmitteltemperatur größer oder gleich K₁ ist, kehrt die Steuerung zum Entscheidungsblock 66 zurück. Wenn die Kühlmitteltemperatur kleiner als K₁ ist, ermittelt der Steuerblock 70 die Motorbetriebsdrehzahl.
Der Steuerblock 72 stellt fest, ob die Motordrehzahl kleiner als eine vorgegebene Konstante K₂ ist. Wenn der Motor mit einer relativ niedrigen Drehzahl in der Nähe des Leerlaufs arbeitet, kann ein Anspringen des Abgaskatalysators wünschenswert sein. Wenn der Motor mit einer höheren Drehzahl arbeitet, kann der Abgaskatalysator bereits ausreichend mit Energie und zusätzlichem Kraftstoff versorgt sein, so dass kein zusätzlicher Kraftstoff bereitgestellt werden muss. Wenn die Motordrehzahl größer oder gleich K₂ ist, kehrt demgemäß die Steuerung zum Steuerblock 66 zurück. Wenn die Motordrehzahl kleiner als K₂ ist, ermittelt der Steuerblock 74 die Fahrzeuggeschwindigkeit.
Wenn sich das Fahrzeug schneller als mit einer im Voraus festgelegten Geschwindigkeit bewegt, ist ein Anspringen des Abgaskatalysators nicht wünschenswert, weil ein sofortiges Ansprechen des Motors auf eine Drehmomentanforderung erwünscht ist. Somit stellt der Entscheidungsblock 76 fest, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner als die vorgegebene Konstante K₃ ist. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit größer oder gleich K₃ ist, kehrt die Steuerung zum Steuerblock 66 zurück. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner als K₃ ist, führt der Steuerblock 78 die Motorkraftstoffeinspritzung aus der Betriebsart mit Einfacheinspritzung in die Betriebsart mit Zweifacheinspritzung über. Die während des Übergangs unternommenen spezifischen Schritte werden nachstehend ausführlicher beschrieben.
Sobald ein Wechsel von der Betriebsart mit Einfacheinspritzung zu der Betriebsart mit Zweifacheinspritzung abgeschlossen ist, ermittelt der Entscheidungsblock 80 die Zeitspanne, in der der Motor in der Betriebsart mit Zweifacheinspritzung gearbeitet hat. Der Entscheidungsblock 82 ermittelt, ob die Betriebszeit in der Betriebsart mit Zweifacheinspritzung größer als eine vorgegebene Konstante K₄ ist. Wenn der Motor nicht für länger als K₄ in der Betriebsart mit Zweifacheinspritzung gearbeitet hat, kehrt die Steuerung zum Steuerblock 80 zurück. Wenn die Betriebszeit der Betriebsart mit Zweifacheinspritzung K₄ übersteigt, berechnet der Steuerblock 84 eine Energiemenge, die dem Abgaskatalysator durch den Betrieb in der Betriebsart mit Zweifacheinspritzung hinzugefügt worden ist.
Der Entscheidungsblock 86 stellt fest, ob die hinzugefügte Energie einen vorgegebenen Schwellenwert K₅ überschreitet. Wenn der Energieschwellenwert nicht erreicht worden ist, kehrt die Steuerung zum Steuerblock 84 zurück. Wenn der Energieschwellenwert K₅ überschritten worden ist, ist das Anspringen des Abgaskatalysators abgeschlossen worden und veranlasst der Steuerblock 88 einen Wechsel von der Betriebsart mit Zweifacheinspritzung zu der Betriebsart mit Einfacheinspritzung.
In 4 sind nun Zeitdiagramme für das Planen von Kraftstoffeinspritzereignissen gemäß der vorliegenden Offenbarung gezeigt. In dem gezeigten Beispiel beginnt die Steuerung in der Betriebsart mit Zweifacheinspritzung, die allgemein bei 100 gezeigt ist. Während der Betriebsart mit Zweifacheinspritzung werden pro Zylinder und pro Verbrennungszyklus zwei Einspritzereignisse geplant. Wenn das Einspritzbetriebsartmodul 50 feststellt, dass geeignete Bedingungen existieren, schaltet die Steuerung zu einer Betriebsart mit Einfacheinspritzung um, die allgemein bei 200 gezeigt ist.
Das Einspritzbetriebsartmodul 50 kann durch Auswertung der Betriebsdaten 54 ermitteln, dass eine Betriebsart mit Zweifacheinspritzung eingenommen werden sollte. Beispiele, die sich auf spezielle Betriebzustände, wo ein Betriebsartumschalten vorteilhaft wäre, beziehen, umfassen Unterbetriebsarten der Zweifacheinspritzung wie etwa die oben beschriebene Unterbetriebsart für das Abgaskatalysatoranspringen sowie eine Unterbetriebsart für die Steigerung des Leerlauf-Kraftstoffwirkungsgrads, eine Unterbetriebsart für Leerlaufstabilität und eine Unterbetriebsart für die Reduktion des Motorklopfens. Obwohl diese Unterbetriebsarten nicht näher beschrieben werden, sei angemerkt, dass der Eintritt in diese Unterbetriebsarten der Zweifacheinspritzung und der Austritt aus diesen, wie zuvor beschrieben worden ist, Drehmomentschwankungen verursachen können. Somit schafft die vorliegende Offenbarung eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Minimieren von Drehmomentschwankungen während eines Übergangs zwischen den Betriebsarten der Einfacheinspritzung und der Zweifacheinspritzung.
Kraftstoffeinspritzereignisse können entsprechend der Kurbelwellenstellung, die in Grad Kurbelwellenumdrehung angegeben wird, geplant werden. Ein Kurbelwellensignal kann als Stellung in Kurbelwellengrad interpretiert werden. Jedes Diagramm zeigt die Stellung der Kurbelwelle in Kurbelwellengrad während Ansaug- und Kompressionszyklen. Der Kolben beginnt einen Ansaugtakt bei dreihundertundsechzig (360) Grad Kurbelwellenumdrehung vor dem oberen Totpunkt bei 110. Der Kolben beginnt einen Kompressionstakt bei hundertundachtzig (180) Grad Kurbelwellenumdrehung vor dem oberen Totpunkt (was auch als unterer Totpunkt (UT) bezeichnet wird) bei 120. Der Kolben beendet den Kompressionstakt am oberen Totpunkt oder bei null (0) Grad Kurbelwellenumdrehung, was bei 130 gezeigt ist. Das Zünden des Funkens sowohl bei der Betriebsart mit Einfacheinspritzung 200 als auch bei der Betriebsart mit Zweifacheinspritzung 100 erfolgt typischerweise in der Nähe des oberen Totpunkts des Kompressionstaktes bei 140. In dem in 4 gezeigten Beispiel erfolgt das Zünden zwischen zehn (10) und null (0) Kurbelwellengrad vor dem oberen Totpunkt. Jedoch kann, wie noch beschrieben wird, der Zündzeitpunkt ebenfalls verändert werden, um einen sanften Übergang zwischen den Betriebsarten der Einfacheinspritzung und der Zweifacheinspritzung zu verschaffen.
Wie oben erwähnt worden ist, führt die Betriebsart der Zweifacheinspritzung zwei Kraftstoffeinspritzereignisse pro Zylinder und pro Kompressionszyklus herbei. Das erste Einspritzereignis wird früh in dem Ansaugzyklus geplant, wobei es irgendwo zwischen zweihundertundfünfzig (250) und dreihundertundachtzig (380) Kurbelwellengrad vor dem oberen Totpunkt geplant werden kann. Ein beispielhafter Bereich für das Planen der ersten Kraftstoffabgabe liegt zwischen zweihundertundsiebzig (270) und dreihundertunddreißig (330) Kurbelwellengrad vor dem oberen Totpunkt, wie bei 160 gezeigt ist.
Das zweite Kraftstoffeinspritzereignis wird in einem der Ansaug- und Kompressionszyklen geplant, wobei es irgendwo zwischen null (0) dreihundertundsechzig (360) Kurbelwellengrand vor dem oberen Totpunkt geplant werden kann. Ein beispielhafter Bereich für das Planen der zweiten Kraftstoffabgabe liegt zwischen hundertundzwanzig (120) und zweihundertundsiebzig (270) Kurbelwellengrad vor dem oberen Totpunkt, wie bei 170 gezeigt ist. Das zweite Einspritzereignis spritzt die Restmenge an für den Verbrennungszyklus erforderlichem Kraftstoff ein.
Wenn eine Änderung der Einspritzbetriebsart angefordert wird, wird die Einspritzbetriebsart mit der Zeit in die Betriebsart für Zweifacheinspritzung 200 überführt, wo ein Einfacheinspritzungsereignis früh in dem Ansaugzyklus geplant wird. Das Einspritzereignis wird früh in dem Ansaugzyklus geplant, wobei es irgendwo zwischen zweihundertundfünfzig (250) und dreihundertundachtzig (380) Kurbelwellengrad vor dem oberen Totpunkt geplant werden kann. Ein beispielhafter Bereich für das Planen der Kraftstoffabgabe liegt zwischen zweihundertundsiebzig (270) und dreihundertunddreißig (330) Kurbelwellengrad vor dem oberen Totpunkt, wie bei 180 gezeigt ist. Die Betriebsart mit Einfacheinspritzung 200 gibt bei den gleichen Bedingungen ein größeres oder ein kleineres Drehmoment als die Zweifacheinspritzung ab, jedoch ermöglicht sie das Legen des Zündzeitpunktes in die Nähe des minimal besten Drehmoments (MBT) oder der Klopfgrenze (KBL), um den Wirkungsgrad zu verbessern.
4 umfasst weitere Zeitdiagramme, die Einspritzimpulszeitpunkte während des Übergangs zwischen der Betriebsart mit Zweifacheinspritzung 100 und der Betriebsart mit Einfacheinspritzung 100 zeigen. Insbesondere zeigt das Zeitdiagramm 210 den Beginn des Übergangs von der Betriebsart mit Zweifacheinspritzung 100 zu der Betriebsart mit Einfacheinspritzung 200. Im ersten Schritt des Übergangs in dem Zeitdiagramm 210 wird zu der gleichen oder ähnlichen Zeit, wie mit Bezug auf die Betriebsart mit Einfacheinspritzung 100 beschrieben worden ist, die erste Kraftstoffabgabe 160 ausgeführt, während ein zweites Kraftstoffeinspritzereignis um zehn Grad gegenüber der früheren zweiten Einspritzung vorverlegt wird, wie bei 220 gezeigt ist. Das Zeitdiagramm 230 repräsentiert die nächsten Ansaug- und Kompressionstakte für einen gegebenen Zylinder, wobei der Ereignisplan für die erste Einspritzung konstant bleibt, während das zweite Einspritzereignis um weitere zehn Kurbelwellengrad vorverlegt worden ist, wie bei 240 gezeigt ist. Die Zeitdiagramme 250 und 270 zeigen zweite Einspritzereignisse 260 bzw. 280. Das zweite Einspritzereignis 260 tritt um zehn Kurbelwellengrad gegenüber dem zweiten Einspritzereignis 240 vorverlegt ein. Das zweite Einspritzereignis 280 tritt um zehn Kurbelwellengrad gegenüber dem zweiten Einspritzereignis 260 vorverlegt ein. Nachdem das Zeitdiagramm 270 implementiert worden ist, schaltet die Steuerung in die Betriebsart mit Einfacheinspritzung 200. Um von der Betriebsart mit Einfacheinspritzung 200 zu der Betriebsart mit Zweifacheinspritzung 100 überzugehen, wird das zuvor beschriebene Verfahren umgekehrt.
Wie oben erwähnt worden ist, kann der Zündfunkenabgabezeitpunkt während des Einspritzbetriebsartumschaltens gleichfalls verändert werden. Die Zündzeitpunktmodifikation basiert auf der Unterbetriebsart der Zweifacheinspritzung. In der Unterbetriebsart für die Steigerung des Leerlauf-Kraftstoffwirkungsgrads liegt der Zündzeitpunkt bei der Betriebsart der Zweifacheinspritzung typischerweise nahe bei MBT. Während des Übergangs von der Betriebsart mit Zweifacheinspritzung zu der Betriebsart mit Einfacheinspritzung wird der Zündzeitpunkt um etwa fünf bis zehn Grad verzögert, damit Drehmomentschwankungen minimiert werden. Die Frühzündung wird während Übergängen von der Betriebsart mit Einfacheinspritzung zu der Betriebsart mit Zweifacheinspritzung in Richtung MBT verzögerungsgefiltert.
Die Unterbetriebsarten für Leerlaufstabilität und Abgaskatalysatoranspringen umfassen während der Betriebsart mit Zweifacheinspritzung das Verzögern des Zündzeitpunkts hinter den oberen Totpunkt. Beim Übergehen von der Betriebsart mit Zweifacheinspritzung zu der Betriebsart mit Einfacheinspritzung wird der Zündzeitpunkt in Richtung des Ziel-Zündzeitpunkts bei Einfacheinspritzung mit einer Rate von etwa zwei Grad pro Zylinder-Verbrennungsereignis vorverlegt. Dieser Prozess wird während des Übergangs von der Betriebsart der Einfacheinspritzung zu der Betriebsart der Zweifacheinspritzung umgekehrt.
Die Unterbetriebsart für die Reduktion des Motorklopfens wird eingenommen, um das Ausbleiben von Motorklopfen sicherzustellen. Um dieses Ziel zu erreichen, wird die Betriebsart mit Zweifacheinspritzung eingenommen. Während des Übergangs von der Betriebsart mit Einfacheinspritzung zu der Betriebsart mit Zweifacheinspritzung wird der Zündzeitpunkt in Richtung eines Zündzeitpunktziels bei Zweifacheinspritzung ver zögerungsgefiltert. Der Ziel-Zündzeitpunkt wird weniger verzögert, als möglich wäre, um die Reduktion des Motorklopfens zu gewährleisten.
Es sollte deutlich geworden sein, dass ein Übergang zwischen der Betriebsart mit Einfacheinspritzung und der Betriebsart mit Zweifacheinspritzung durch bloße Einstellung des Zeitpunkts des zweiten Einspritzereignisses vollzogen werden kann, wie in 4 gezeigt ist, was aber auch in Kombination das Modifizieren des Zündzeitpunkts während des Übergangs umfassen kann. Außerdem können nun Fachleute auf dem Gebiet aus der obigen Beschreibung erkennen, dass die weit reichenden Lehren der vorliegenden Offenbarung in verschiedenen Formen implementiert werden können. Daher soll, obwohl diese Offenbarung in Verbindung mit bestimmten Beispielen von ihr beschrieben worden ist, der wahre Umfang der Offenbarung nicht darauf begrenzt sein, da dem erfahrenen Praktiker nach einem Studium der Zeichnungen, der Patentbeschreibung und der folgenden Ansprüche weitere Abänderungen offenbar werden.

Claims

Kraftstoffeinspritzsystem für einen Motor mit Kraftstoff-Direkteinspritzung, das umfasst: ein Einspritzbetriebsartmodul, das während des Motorbetriebs entweder eine Betriebsart mit Einfacheinspritzung oder eine Betriebsart mit Zweifacheinspritzung als Kraftstoffeinspritzbetriebsart auswählt; und ein Kraftstoffeinspritzbefehlsmodul, das die Kurbelwellenstellung empfängt und das einen Übergang zwischen den Betriebsarten der Einfacheinspritzung und der Zweifacheinspritzung veranlasst, indem es die Zeitpunkte von Kraftstoffeinspritzereignissen während des Übergangs auf der Grundlage der Kurbelwellenstellung verändert.
System nach Anspruch 1, bei dem das Kraftstoffeinspritzbefehlsmodul während der Betriebsart mit Zweifacheinspritzung eine erstes Kraftstoffeinspritzereignis, wenn die Kurbelwellenstellung in einem ersten vorgegebenen Winkelbereich liegt, und ein zweites Kraftstoffeinspritzereignis, wenn sich die Kurbelwellen in einem zweiten vorgegebenen Winkelbereich befindet, befiehlt und bei dem das Kraftstoffeinspritzbefehlsmodul während des Übergangs zwischen den Betriebsarten der Einfacheinspritzung und der Zweifacheinspritzung das Eintreten des zweiten Kraftstoffeinspritzereignisses bei inkrementell vorverlegten Kurbelwellenstellungen befiehlt.
System nach Anspruch 2, wobei während des Übergangs zwischen den Betriebsarten der Einfacheinspritzung und der Zweifacheinspritzung der Zeitpunkt des ersten Kraftstoffeinspritzereignisses konstant bleibt.
System nach Anspruch 3, wobei bei jedem nachfolgenden Verbrennungsereignis der Zeitpunkt des zweiten Kraftstoffeinspritzereignisses etwa zehn Grad vorverlegt wird.
System nach Anspruch 1, das ferner das Verändern des Zündzeitpunkts während Übergängen zwischen den Betriebsarten der Einfacheinspritzung und der Zweifacheinspritzung umfasst.
System nach Anspruch 5, wobei der Zündzeitpunkt verändert wird, wenn ein Übergehen aus einer Betriebsart für die Steigerung des Leerlauf-Kraftstoffwirkungsgrads, einer Betriebsart für Leerlaufstabilität, eine Betriebsart für das Abgaskatalysatoranspringen oder einer Betriebsart für die Reduktion des Motorklopfens erfolgt.
System nach Anspruch 6, wobei die Betriebsart für das Abgaskatalysatoranspringen bei der Betriebsart mit Zweifacheinspritzung das Verzögern des Zündzeitpunkts hinter den oberen Totpunkt und das Vorverlegen des Zündzeitpunkts mit einer Rate von im Wesentlichen zwei Grad pro Zylinder und pro Verbrennungsereignis, bis ein Ziel-Zündzeitpunkt für die Betriebsart mit Einfacheinspritzung erreicht ist, umfasst.
System nach Anspruch 6, wobei die Betriebsart für die Reduktion des Motorklopfens das Übergehen zu der Betriebsart mit Zweifacheinspritzung umfasst.
System nach Anspruch 8, wobei das Verändern des Zündzeitpunkts während eines Übergangs von der Betriebsart mit Einfacheinspritzung zu der Betriebsart mit Zweifacheinspritzung das Verzögern des Zündzeitpunkts umfasst.
Kraftstoffeinspritzverfahren für einen Motor mit Kraftstoff-Direkteinspritzung, das umfasst: Betreiben des Motors in einer Betriebsart mit Einfacheinspritzung; Befehlen einer Kraftstoffabgabe bei einer ersten Kurbelwellenstellung; Empfangen einer Anforderung zum Übergehen von einer Betriebsart mit Einfacheinspritzung zu einer Betriebsart mit Zweifacheinspritzung; und Übergehen zu der Betriebsart mit Zweifacheinspritzung durch Befehlen einer Kraftstoffabgabe bei einer zweiten Kurbelwellenstellung und bei einer dritten Kurbelwellenstellung, wobei während nachfolgender Verbrennungszyklen die dritte Kurbelwellenstellung inkrementell verändert wird, bis eine dritte Kurbelwellenzielstellung erreicht ist.
Verfahren nach Anspruch 10, bei dem während eines Ansaugzyklus das Befehlen der Kraftstoffabgabe bei einer ersten Kurbelwellenstellung ferner das Befehlen der Kraftstoffabgabe, wenn die Kurbelwellenstellung in einem ersten vorgegebenen Bereich liegt, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 11, bei dem während Ansaug- und Kompressionszyklen des Motorzylinders das Befehlen der Kraftstoffabgabe bei einer zweiten Kurbelwellenstellung und bei einer dritten Kurbelwellenstellung ferner das Befehlen der Kraftstoffabgabe bei der zweiten Kurbelwellenstellung, wenn die Kurbelwellenstellung in einem zweiten vorgegebenen Bereich liegt, und das Befehlen der Kraftstoffabgabe bei der dritten Kurbelwellenstellung, wenn die Kurbelwellenstellung in einem dritten vorgegebenen Bereich liegt, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei der zweite vorgegebene Bereich im Wesentlichen der erste vorgegebene Bereich ist.
Verfahren nach Anspruch 10, bei dem die dritte Kurbelwellenstellung mit einer Rate von zehn Grad pro Zylinder-Verbrennungsereignis verzögert wird, bis die dritte Kurbelwellenzielstellung erreicht ist.
Verfahren nach Anspruch 14, bei dem die dritte Kurbelwellenstellung zwischen 120 und 270 Grad Kurbelwellenumdrehung vor dem oberen Totpunkt verändert wird.
Verfahren nach Anspruch 10, das ferner das Empfangen einer Anforderung zum Übergehen von der Betriebsart mit Zweifacheinspritzung zu einer Betriebsart mit Einfacheinspritzung und das Übergehen zu der Betriebsart mit Einfacheinspritzung durch Befehlen einer Kraftstoffabgabe bei der dritten Kurbelwellenstellung, die während nachfolgender Verbrennungszyklen um eine vorgegebene Rate vorverlegt wird, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 10, bei dem das Übergehen zu der Betriebsart mit Zweifacheinspritzung das Befehlen einer Zündfunkenabgabe bei einer ersten Zündzeitpunktstelle und das Verändern des Zündzeitpunkts per nachfolgende Verbrennungszyklen, bis der Zündfunken an einer zweiten Zündzeitpunktstelle abgegeben wird, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 17, das ferner das Erwarten des Eintritts in eine Unterbetriebsart der Zweifacheinspritzung und das Festlegen der ersten Zündzeitpunktstelle auf der Grundlage der erwarteten Unterbetriebsart umfasst.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei die Unterbetriebsarten die Steigerung des Leerlauf-Kraftstoffwirkungsgrads, die Leerlaufstabilität, das Anspringen des Abgaskatalysators und die Reduktion des Motorklopfens umfassen.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei beim Übergehen zu der Unterbetriebsart für die Steigerung des Leerlauf-Kraftstoffwirkungsgrads die erste Zündzeitpunktstelle auf einen Wert festgelegt wird, der zwischen fünf und zehn Grad gegenüber einem Wert für maximales Bremsdrehmoment verzögert ist, und sich die zweite Zündzeitpunktstelle in der Nähe des Wertes für maximales Bremsdrehmoment befindet.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei das Übergehen zu der Unterbetriebsart für Leerlaufstabilität und der Unterbetriebsart für das Abgaskatalysatoranspringen das Festlegen der zweiten Zündzeitpunktstelle derart, dass sie hinter dem oberen Totpunkt liegt, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei das Übergehen zu der Unterbetriebsart für die Reduktion des Motorklopfens das Festlegen der zweiten Zündzeitpunktstelle auf einen Wert, der gegenüber der ersten Zündzeitpunktstelle verzögert ist, umfasst.