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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf
Verbrennungssteuereinrichtungen für Brennkraftmaschinen, welche Verbrennungsmodi
in Übereinstimmung mit den Betriebszuständen der Kraftmaschine
umschalten.
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In einer typischen Fahrzeugkraftmaschine wird Kraftstoff durch
eine Kraftstoffeinspritzdüse in eine Einlassöffnung hinein
eingespritzt, um die zugehörige Verbrennungskammer mit einem
homogenen Gemisch von Kraftstoff und Luft zu laden. Ein
Lufteinlassdurchlass wird durch ein Drosselventil geöffnet und geschlossen,
welches in Zusammenarbeit mit einem Gaspedal betrieben wird. Die
Öffnung des Drosselventils stellt die Einlassluftmenge (und
schließlich die Menge von homogen gemischter Luft und
Kraftstoff) ein, die zu den Verbrennungskammern der Kraftmaschine
zugeführt wird. Dies steuert die Kraftmaschinenleistung.
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Die Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemischs in einem solchen
homogenen Zustand wird normalerweise als homogene
Ladungsverbrennung bezeichnet. In Kraftmaschinen jedoch, die homogene
Verbrennungen durchführen, verringert die Drosseltätigkeit des
Drosselventils den Druck in dem Einlassdurchlass. Dies erhöht
einen Energieverlust aufgrund von Pumpen (Pumpverlust), wenn das
Luft-Kraftstoff-Gemisch von dem Einlassdurchlass in die
Verbrennungskammern hineingezogen wird und verringert somit die
Wirksamkeit der Kraftmaschine. Dieses Problem kann durch
Direkteinspritzung erledigt werden. In einer Kraftmaschine, die
Direkteinspritzung durchführt, wird das Drosselventil weit geöffnet
und Kraftstoff wird direkt in jede Verbrennungskammer hinein
eingespritzt. Die in jede Verbrennungskammer hineingezogene Luft
wird verwirbelt und mit atomisiertem Kraftstoff gemischt, um
eine Schicht eines stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses
in der Nähe der Zündkerze auszubilden. Eine solche geschichtete
Ladungsverbrennung erhöht das Gesamt-Luft-Kraftstoff-Verhältnis
des Gemisches, das verbrannt wird. Dies verbessert den
Kraftstoffwirkungsgrad.
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Geschichtete Ladungsverbrennung ist der optimale
Verbrennungsmodus, wenn die Kraftmaschine sich in einem Niedrigdrehzahlbereich
oder einem Mitteldrehzahlbereich befindet und die Menge von
Kraftstoffeinspritzung somit gering ist. Verglichen damit ist
homogene Ladungsverbrennung der optimale Verbrennungsmodus, wenn
sich die Kraftmaschine in einem Hochdrehzahlbereich befindet und
die Menge von Kraftstoffeinspritzung somit groß ist. Daher ist
es für eine Kraftmaschine vorteilhaft, sowohl geschichtete
Ladungsverbrennung als auch homogene Ladungsverbrennung
durchzuführen.
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Die japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. 5-52145
beschreibt eine Kraftmaschine, die Verbrennungsmodi (oder
Kraftstoffeinspritzmodi) zwischen geschichteter Ladungsverbrennung,
homogener Ladungsverbrennung und halbgeschichteter
Ladungsverbrennung umschaltet. Geschichtete Ladungsverbrennung wird
durchgeführt, wenn die auf die Kraftmaschine aufgebrachte Last
gering ist. In diesem Modus wird Kraftstoff während dem
Verdichtungstakt eingespritzt. Wenn eine schwere Last auf die
Kraftmaschine aufgebracht wird, wird homogene Ladungsverbrennung
durchgeführt. In diesem Modus wird Kraftstoff während dem Einlasstakt
eingespritzt. Wenn eine mittlere Last auf die Kraftmaschine
aufgebracht wird, wird halbgeschichtete Ladungsverbrennung
durchgeführt. In diesem Modus wird Kraftstoff zweimal eingespritzt,
einmal während dem Einlasstakt und einmal während dem
Verdichtungstakt.
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Das Umschalten des Verbrennungsmodus oder des
Kraftstoffeinspritzmodus, bringt gewisse Probleme. Wenn beispielsweise der
Verbrennungsmodus von geschichteter Ladungsverbrennung zu
homogener Ladungsverbrennung umgeschaltet wird, wird die Menge von
Kraftstoffeinspritzung erhöht. Außerdem wird die Einlassluft
durch das Drosselventil gedrosselt. Dies bringt Energieverlust
(Pumpverlust) und verringert das Kraftmaschinendrehmoment in
einer unerwarteten Weise. Für das Drehmoment ist es wünschenswert,
das es fortschreitend ansteigt, so wie die Kraftmaschinenlast
ansteigt. Wenn jedoch die Kraftstoffeinspritzung in
Übereinstimmung mit Änderungen in der Kraftmaschinenlast bestimmt wird,
ohne dabei Pumpverluste in Betracht zu ziehen, werden unerwartete
Drehmomentschwankungen beim Umschalten des Verbrennungsmodus
auftreten.
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Dementsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung
eine Kraftmaschinenverbrennungsmodussteuereinrichtung zu
schaffen, die beim Umschalten der Verbrennungsmodi
(Kraftstoffeinspritzmodi) erzeugten Drehmomentschwankungen zu
unterdrücken.
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Um die vorstehende Aufgabe zu lösen sieht die vorliegende
Erfindung ein Gerät zum Steuern der Kraftstoffeinspritzung gemäß
einem Verbrennungsmodus einer Kraftmaschine vor, welcher von einer
Verbrennungsmodusgruppe einschließlich einem geschichteten
Ladungsverbrennungsmodus und einem homogenen
Ladungsverbrennungsmodus ausgewählt ist. Das Gerät hat eine Düse zum Einspritzen
von Kraftstoff zu einer Kraftmaschine. Eine
Ermittlungseinrichtung ermittelt den Betriebszustand der Kraftmaschine. Eine erste
Berechnungseinrichtung berechnet eine Grundmenge des
Einspritzkraftstoffs, der von der Düse eingespritzt wird, auf Grundlage
des ermittelten Betriebszustand der Kraftmaschine, Eine
Umschalteinrichtung schaltet den Verbrennungsmodus auf Grundlage
der berechneten Grundmenge um. Eine zweite
Berechnungseinrichtung berechnet eine korrigierte Menge des Einspritzkraftstoffs
auf Grundlage der Basismenge des Einspritzkraftstoffs. Die
korrigierte Menge des Einspritzkraftstoffs unterdrückt eine durch
Umschalten des Verbrennungsmodus verursachte Schwankung des
Kraftmaschinendrehmoments. Eine Steuereinrichtung steuert die
Düse auf Grundlage der korrigierten Menge des
Einspritzkraftstoffs im Gleichlauf mit dem Umschalten des Verbrennungsmodus.
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Andere Gesichtspunkte und Vorteile der Erfindung werden in
Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen, die mittels Beispielen
die Grundsätze der Erfindung veranschaulichen, anhand der
nachstehenden Beschreibung offensichtlich.
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Die Merkmale der vorliegenden Erfindung, von denen ausgegangen
wird, dass sie neu sind, werden insbesondere in den anhängenden
Ansprüchen dargelegt. Die Erfindung kann zusammen mit ihren
Aufgaben und Vorteilen am besten unter Bezugnahme auf die
nachstehende Beschreibung der gegenwärtig bevorzugten
Ausführungsbeispiele zusammen mit den beiliegenden Zeichnungen verstanden
werden, in welchen:
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Fig. 1 eine schematische Ansicht und ein Blockdiagramm ist, die
eine erfindungsgemäße Verbrennungsmodussteuereinrichtung zeigen;
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Fig. 2 eine vergrößerte, schematische Querschnittsansicht ist,
die einen Zylinder der Kraftmaschine aus Fig. 1 zeigt;
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Fig. 3 ein Ablaufdiagramm ist, das eine Routine zum Bestimmen
des Verbrennungsmodus und der Kraftstoffeinspritzmenge zeigt;
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Fig. 4 ein Graph ist, der eine zum Bestimmen des
Verbrennungsmodus verwendete Abbildung zeigt;
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Fig. 5 ein Graph ist, der das Verhältnis zwischen der
Kraftstoffeinspritzmenge und dem Kraftmaschinendrehmoment mit Bezug
auf das Muster α in dem Graph aus Fig. 4 zeigt;
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Fig. 6 ein Graph ist, der das Verhältnis zwischen der
Kraftstoffeinspritzmenge und dem Kraftmaschinendrehmoment mit Bezug
auf das Muster β in dem Graph aus Fig. 4 zeigt;
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Fig. 7 ein Graph ist, der eine zum Bestimmen eines
Kraftstoffeinspritzkorrekturfaktors K während halbgeschichteter
Ladungsverbrennung verwendete Abbildung zeigt; und
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Fig. 8 ein Graph ist, der eine zum Bestimmen des
Kraftstoffeinspritzkorrekturfaktors K während homogener Ladungsverbrennung
verwendete Abbildung zeigt.
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Nun wird mit Bezug auf die Zeichnungen eine
Verbrennungsmodussteuereinrichtung für eine Fahrzeugkraftmaschine beschrieben.
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Fig. 1 ist eine schematische Ansicht, die ein
Verbrennungssteuergerät einer Fahrzeugkraftmaschine zeigt, die Kraftstoff direkt
in ihre Zylinder einspritzt (Kraftmaschine der
Direkteinspritzbauart). Eine Kraftmaschine 1 hat beispielsweise 4 Zylinder 1a.
Der Aufbau der Verbrennungskammer jedes Zylinders 1a ist in Fig.
2 gezeigt. Wie dies in diesen Zeichnungen gezeigt ist, hat die
Kraftmaschine 1 einen Zylinderblock 2, der die Zylinder 1a
unterbringt. Jeder Zylinder 1a beherbergt einen Kolben. Ein
Zylinderkopf 4 ist oben an dem Zylinderblock 2 angeordnet. Eine
Verbrennungskammer 5 ist zwischen dem jeweiligen Kolben und dem
Zylinderkopf 4 definiert. Vier Ventile (erstes Einlassventil 6a,
zweites Einlassventil 6b, und zwei Auslassventile 8) sind für
jeden Zylinder 1a vorgesehen. Das erste Einlassventil 6a ist mit
einer zweiten Einlassöffnung 7a verbunden, während das zweite
Einlassventil 6b mit einer zweiten Einlassöffnung 7b verbunden
ist. Jedes Auslassventil 8 ist mit einer Auslassöffnung 9
verbunden.
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Wie dies in Fig. 2 gezeigt ist, ist die erste Einlassöffnung 7a
eine spiralförmige Öffnung, die sich in einer spiralförmigen
Weise erstreckt. Die zweite Einlassöffnung 7b erstreckt sich in
einer allgemeinen geraden Weise. Zündkerzen 10 sind in der Mitte
des Zylinderkopfs 4 angeordnet. Hochspannung wird durch einen
(nicht gezeigten) Verteiler durch eine Zündung 12 auf jede
Zündkerze 10 aufgebracht. Die Zündzeitgebung jeder Zündkerze 10 wird
durch die Ausgabezeitgebung der von der Zündung 12 gesendeten
Hochspannung bestimmt. Eine Kraftstoffeinspritzdüse 11 ist in
der Nähe der inneren Wand des Zylinderkopfs in der Umgebung
jedes Satzes von ersten und zweiten Einlassventilen 6a, 6b
angeordnet. Die Kraftstoffeinspritzdüse 11 wird verwendet, um
Kraftstoff direkt in den zugehörigen Zylinder 1a hinein
einzuspritzen.
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Wie dies in Fig. 1 gezeigt ist, sind die ersten und zweiten
Einlassöffnungen 7a, 7b jedes Zylinders 1a durch einen ersten
Einlassdurchlass 15a und einen zweiten Einlassdurchlass 15b, die in
einem Einlasskrümmer 15 definiert sind, mit einem
Zwischenbehälter 16 verbunden. Ein Wirbelsteuerventil 17 ist in jedem zweiten
Einlassdurchlass 15b angeordnet. Die Wirbelsteuerventile 17 sind
beispielsweise mit einem Schrittmotor 19 über eine gemeinsame
Welle 18 verbunden. Der Schrittmotor 19 wird durch von einer
elektronischen Steuereinheit (ECU) 30 gesendete Signale
gesteuert. Die Wirbelsteuerventile 17 können anstelle durch den
Schrittmotor 19, durch den Druck in den zugehörigen ersten und
zweiten Einlassöffnungen 7a, 7b angetrieben werden.
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Der Zwischenbehälter 16 ist durch ein Einlassrohr 20 hindurch
mit einem Luftfilter 21 verbunden. Ein elektronisch gesteuertes
Drosselventil 23, das durch einen Schrittmotor 22 geöffnet und
geschlossen wird, ist in dem Einlassrohr 20 angeordnet. Die ECU
30 sendet Signale, um den Schrittmotor 22 anzutreiben und das
Drosselventil 23 zu öffnen und zu schließen. Das Drosselventil
23 passt die Menge von Einlassluft an, die durch das Einlassrohr
20 hindurch strömt und in die Verbrennungskammern 5 eintritt.
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Ein Drosselsensor 25 ist in der Umgebung des Drosselventils 23
angeordnet, um den Öffnungswinkel (Drosselwinkel TA) des Ventils
23 zu ermitteln. Die Auslassöffnungen 9 jedes Zylinders 1a sind
mit einem Auslasskrümmer 14 verbunden. Nach einer Verbrennung
wird das Abgas durch den Auslasskrümmer 14 zu einem (nicht
dargestellten) Auslassrohr gesendet.
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Ein herkömmlicher Abgasrückführungs-(EGR)-Mechanismus 51 führt
etwas des Abgases durch einen EGR-Durchlass 52 hindurch zurück.
Ein EGR-Ventil 53 ist in dem EGR-Durchlass 52 angeordnet. Der
EGR-Durchlass 52 verbindet die stromabwärtsliegende Seite des
Drosselventils 23 in dem Einlassrohr 20 mit dem Abgasrohr. Das
EGR-Ventil 53 hat einen Ventilsitz, einen Ventilkörper und einen
Schrittmotor (von denen keines gezeigt ist). Der Öffnungsbereich
des EGR-Ventils 53 wird abgeändert, in dem der Schrittmotor dazu
gebracht wird, den Ventilkörper mit Bezug auf den Ventilsitz
intermittierend zu verschieben. Wenn sich das EGR-Ventil 53
öffnet, betritt etwas des in das Abgasrohr 14a hineingesendete
Abgases den EGR-Durchlass 52. Das Abgas wird dann durch das EGR-
Ventil 53 hindurch in das Einlassrohr 23 hineingezogen. Mit
anderen Worten, wird etwas des Abgases durch den EGR-Mechanismus
51 rückgeführt und zu dem Luft-Kraftstoff-Gemisch
zurückgebracht. Die Rückführungsmenge des Abgases (EGR-Menge) wird durch
den Öffnungsbetrag des EGR-Ventils 53 (EGR-Ventilöffnung EGRV)
angepasst.
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Die ECU 30 ist ein mit einem Direktzugriffsspeicher (RAM) 32,
einem Nur-Lesespeicher (ROM) 33, einer
Zentralverarbeitungseinheit (CPU) 34, die ein Mikroprozessor ist, einem Eingabebaustein
35 und einem Ausgabebaustein 36, die miteinander durch einen
bidirektionalen Bus 31 verbunden sind, ausgestatteter digitaler
Computer.
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Ein Gaspedal 24 ist mit einem Beschleunigungssensor 26A
verbunden. Der Beschleunigungssensor 26A erzeugt Spannung
verhältnisgleich zu dem Niederdrückgrad des Gaspedals 24 und ermittelt den
Gaspedalniederdrückgrad ACCP. Die durch den
Beschleunigungssensor 26A ausgegebene Spannung wird in den Eingabebaustein 35
mittels eines Analog-zu-Digital(A/D)Umwandlers 37 eingegeben. Das
Gaspedal 24 ist auch mit einem Vollschließumschalter 26B
ausgestattet, um zu ermitteln, ob das Pedal 24 überhaupt nicht
niedergedrückt ist. Der Schließumschalter 26B gibt ein Vollschließsignal
von Eins aus, wenn das Gaspedals 24 überhaupt nicht
niedergedrückt ist und gibt ein Vollschließsignal von Null aus, wenn
das Gaspedal 24 niedergedrückt ist. Die Ausgabespannung des
Schließumschalters 26B wird ebenso in den Eingabebaustein 35
eingegeben.
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Ein oberer Todpunktpositionssensor 27 erzeugt einen
Ausgabeimpuls, wenn beispielsweise der Kolben in dem Zylinder des ersten
Zylinders 1a die obere Todpunktposition während dem Einlasstakt
erreicht. Der Ausgabeimpuls wird zu dem Eingabebaustein 35
eingegeben. Ein Kurbelwinkelsensor 28 erzeugt einen Ausgabeimpuls
der jedes Mal dann zu dem Eingabebaustein 35 eingegeben wird,
wenn eine Kurbelwelle der Kraftmaschine 1 um einen Kurbelwinkel
CA von 30ºC gedreht wird. Die CPU 34 liest die von dem oberen
Todpunktpositionssensor 27 und den Kurbelwinkelsensor 28
gesendeten Ausgabenimpulse, um die Kraftmaschinendrehzahl NE zu
berechnen.
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Der Drehwinkel der Welle 18 wird durch einen
Wirbelsteuerventilsensor 29 ermittelt, um den Öffnungswinkel des
Wirbelsteuerventils 17 (Wirbelsteuerventilwinkel SCV) zu messen. Die
Signalausgabe des Wirbelsteuerventilssensors 29 wird zu dem
Eingabebaustein 35 mittels eines A/D-Umwandlers 37 eingegeben.
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Der Drosselsensor 25 ermittelt den Drosselwinkel TA. Die
Signalausgabe des Drosselsensors 25 wird zu dem Eingabebaustein 35
mittels eines A/D-Umwandlers 37 eingegeben.
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Ein Einlassdrucksensor 61 ist vorgesehen, um den Druck in dem
Zwischenbehälter 16 (Einlassdruck PiM) zu ermitteln. Ein
Kühlmitteltemperatursensor 62 ist in der Kraftmaschine 1 vorgesehen,
um die Temperatur des Kraftmaschinenkühlmittels
(Kühlmitteltemperatur THW) zu ermitteln. Die Signalausgaben der
Sensoren 61, 62 werden zu dem Eingabebaustein 35 mittels eines
A/D-Umwandlers 37 eingegeben.
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Die Betriebsbedingungen der Kraftmaschine 1 werden durch den
Drosselsensor 25, den Beschleunigungssensor 26A, den
Vollschließumschalter 26B, den oberen Todpunktpositionssensor 27,
den Kurbelwinkelsensor 28, den Wirbelsteuerventilsensor 29, den
Einlassdrucksensor 61 und den Kühlmitteltemperatursensor 62
ermittelt.
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Der Ausgabebaustein 36 ist mit den Kraftstoffeinspritzdüsen 11,
den Schrittmotoren 19, 22, der Zündung 12 und dem Schrittmotor
des EGR-Ventils 53 mittels Treiberschaltungen 38 verbunden. Die
ECU steuert die Kraftstoffeinspritzdüsen 11, die Schrittmotoren
19, 22, die Zündung 12 und das EGR-Ventil 53 mit in dem ROM 33
gespeicherten Programmen auf Grundlage von von den Sensoren 25
bis 29 und 61 bis 62 gesendeten Signalen.
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Eine durch die ECU 30 ausgeführte Routine zum Steuern der
Kraftstoffeinspritzmenge ist in dem Ablaufdiagramm aus Fig. 3
veranschaulicht. Die ECU 30 führt diese Routine in unterbrechender
Weise einmal für jeden vorbestimmten Kurbelwinkel aus.
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Beim Eintreten in diese Routine, liest die ECU 30 bei Schritt
101 die Signale aus, die den Gaspedalniederdrückgrad ACCP
anzeigen. Die ECU 30 liest auch die von dem oberen
Todpunktpositionssensor 27 und dem Kurbelwinkelsensor 28 gesendeten Signale aus,
um die Kraftmaschinendrehzahl NE zu berechnen.
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Bei Schritt 102 erhält die ECU 30 die
Kraftstoffeinspritzgrundmenge QBASE von einer Kraftstoffeinspritzgrundabbildung (nicht
gezeigt) in Übereinstimmung mit dem Gaspedalniederdrückgrad ACCP
und der Kraftmaschinendrehzahl NE.
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Bei Schritt 103 ermittelt die ECU 30 den geeigneten
Verbrennungsmodus entsprechend der Kraftstoffeinspritzgrundmenge QBASE
und der Kraftmaschinendrehzahl NE unter Bezugnahme auf eine in
Fig. 4 gezeigte Abbildung. Der Verbrennungsmodus wird aus
geschichteter
Ladungsverbrennung, halbgeschichteter
Ladungsverbrennung und homogener Ladungsverbrennung ausgewählt.
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Die Abbildung aus Fig. 4 veranschaulicht den geeigneten
Verbrennungsmodus mit Bezug auf die Kraftstoffeinspritzgrundmenge QBASE
und die Kraftmaschinendrehzahl NE. In der Abbildung enspricht
der durch (1) angezeigte Bereich einer geschichteten
Ladungsverbrennung. Bereich (1) ist die Fläche unterhalb der unteren
Kurve. Der durch (2) angezeigte Bereich entspricht der
halbgeschichteten Ladungsverbrennung. Bereich (2) ist die Fläche
zwischen der oberen und unteren Kurve. Der durch (3) angezeigte
Bereich entspricht einer homogenen Ladungsverbrennung. Bereich (3)
ist die Fläche außerhalb von Flächen (1) und (2). Jeder
Verbrennungsmodusbereich wird auf Grundlage der in Übereinstimmung mit
der Kraftstoffeinspritzgrundmenge QBASE erzeugten
Drehmomentschwankungen bestimmt.
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Wenn geschichtete Ladungsverbrennung ausgewählt ist, wird
Kraftstoff während dem Verdichtungstakt eingespritzt. Wenn homogene
Ladungsverbrennung ausgewählt ist, wird Kraftstoff während dem
Einlasstakt eingespritzt. Wenn halbgeschichtete
Ladungsverbrennung ausgewählt ist, wird Kraftstoff zweimal eingespritzt,
einmal während dem Verdichtungstakt und einmal während dem
Einlasstakt.
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In der Abbildung von Fig. 4 zeigen die als α und β bezeichneten
Linien jeweils unterschiedliche Muster, die auftreten, wenn die
Kraftstoffeinspritzgrundmenge QBASE in einer verhältnisgleichen
Weise mit Bezug auf die Kraftmaschinendrehzahl NE erhöht oder
verringert wird. Linie α gibt ein Muster wieder, in dem das
Erhöhungsverhältnis der Kraftmaschinendrehzahl NE mit Bezug auf
die Kraftmaschinenlast klein ist, beispielsweise wenn das
Fahrzeug eine Steigung hochfährt. Linie β gibt ein Muster wieder, in
dem das Steigungsverhältnis der Kraftmaschinendrehzahl NE größer
als das von Linie α ist. In dem Muster aus Linie α (Muster α)
wird geschichtete Ladungsverbrennung durchgeführt, wenn die
Kraftstoffeinspritzgrundmenge QBASE relativ klein ist. Wenn die
Kraftstoffeinspritzgrundmenge QBASE ansteigt, wird der
Verbrennungsmodus auf halbgeschichtete Ladungsverbrennung und dann auf
homogene Ladungsverbrennung umgeschaltet.
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In dem Muster von Linie β (Muster β) wird geschichtete
Ladungungsverbrennung durchgeführt, wenn die
Kraftstoffeinspritzgrundmenge QBASE relativ klein ist. Wenn die
Kraftstoffeinspritzgrundmenge QBASE ansteigt, wird der Verbrennungsmodus von
geschichteter Ladungsverbrennung direkt auf homogene
Ladungsverbrennung umgeschaltet. Mit anderen Worten, wird
halbgeschichtete Ladungsverbrennung nicht durchgeführt.
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Wenn sowohl in Muster α als auch in Muster β der
Verbrennungsmodus in Übereinstimmung mit einem Anstieg oder Verringern in der
Kraftstoffeinspritzgrundmenge QBASE umgeschalten wird, tritt
eine unerwartete Drehmomentschwankung ein, wie dies durch die
durchgezogenen Linien in den Graphen aus Fig. 5 und 6 gezeigt
ist.
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Die unerwarteten Drehmomentverringerungen, die bei den
Verbrennungsmodusumschaltpunkten B (Fig. 5) und C (Fig. 6) eintreten,
werden durch sich aus unerwarteten Änderung in dem
Öffnungswinkel des Drosselventils 23 ergebenden Pumpverluste verursacht,
wenn die Verbrennungsmodi umgeschaltet werden.
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Die unerwartete Drehmomenterhöhung, die beim
Verbrennungsmodusumschaltpunkt A (Fig. 5) eintritt, wird durch den geringen
Unterschied verursacht, der immer zwischen der
Kraftstoffeinspritzgrundmenge QBASE und der Menge von gegenwärtig verbranntem
Kraftstoff (gegenwärtige Kraftstoffeinspritzmenge) vorhanden
ist. Ein Umschalten des Verbrennungsmodus ergibt eine
unerwartete Änderung in dem Unterschied zwischen der
Kraftstoffeinspritzgrundmenge QBASE und der gegenwärtigen Kraftstoffeinspritzmenge.
Die unerwartete Unterschiedsänderung kann Drehmomentschwankung
verursachen. Beim Umschaltpunkt A wird die unerwartete Änderung
in dem Einspritzmengenunterschied größer als der Einfluss von
Pumpverlust und verursacht die unerwartete Drehmomenterhöhung.
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Die in dem Ablaufdiagramm aus Fig. 3 gezeigte Routine
unterdrückt Drehmomentschwankungen während dem Umschalten von
Verbrennungsmodi. Die ECU 30 schreitet von Schritt 103 zu
Schritt 104 vor und erhält einen
Kraftstoffeinspritzkorrekturfaktor K auf Grundlage der Kraftstoffeinspritzgrundmenge QBASE
und der Kraftmaschinendrehzahl NE. Um den
Kraftstoffeinspritzkorrekturfaktor K zu erhalten, bezieht sich die ECU 30 auf in
Fig. 7 und 8 gezeigte Abbildungen. Der Korrekturfaktor K wird
verwendet, um die Kraftstoffeinspritzgrundmenge QBASE zu
korrigieren und Drehmomentschwankungen zu reduzieren, die
insbesondere dann eintreten, wenn der Verbrennungsmodus, oder
Kraftstoffeinspritzmodus umgeschaltet wird. Pumpverluste und Unterschiede
zwischen der Kraftstoffeinspritzgrundmenge QBASE und der
gegenwärtigen Kraftstoffeinspritzmenge werden durch den
Korrekturfaktor K berücksichtigt. Die Abbildung aus Fig. 7 bezieht sich
darauf, wenn halbgeschichtete Ladungsverbrennung durchgeführt wird
und die Abbildung aus Fig. 8 bezieht sich darauf, wenn homogene
Ladungsverbrennung durchgeführt wird. Der Korrekturfaktor K
variiert mit Bezug auf die Kraftstoffeinspritzgrundmenge QBASE und
die Kraftmaschinendrehzahl NE, wie dies in jeweiliger Abbildung
gezeigt ist. Der Korrekturfaktor K unterscheidet sich zwischen
Kraftmaschinen mit unterschiedlichen Eigenschaften. In dem
bevorzugten Ausführungsbeispiel liegt der Korrekturfaktor in einem
Bereich von 0,95 bis 1,20. Der Wert des Korrekturfaktors K
während geschichteter Ladungsverbrennung ist auf eins festgesetzt.
Mit anderen Worten wird die Kraftstoffeinspritzmenge QBASE nicht
korrigiert, wenn geschichtete Ladungsverbrennung durchgeführt
wird.
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Wie in der Abbildung aus Fig. 4 entspricht der durch (1)
angezeigte Bereich in den Abbildungen aus Fig. 7 und 8
geschichteter Ladungsverbrennung, der durch (2) angezeigte Bereich
entspricht halbgeschichteter Ladungsverbrennung und der durch (3)
angezeigte Bereich entspricht homogener Ladungsverbrennung. Die
durch α und β bezeichneten Linien entsprechen in Fig. 4 bis 6
gezeigten Mustern α und β. Die Abbildungen sowohl aus Fig. 7 als
auch aus Fig. 8 zeigen das Verhältnis zwischen der
Kraftmaschinendrehzahl NE und der Kraftstoffeinspritzgrundmenge QBASE mit
Bezug auf den Korrekturfaktor K während jeder gegebenen
Bedingung der Kraftmaschine 1 in dem zugehörigen Verbrennungsmodus.
Somit bestimmt die ECU 30 gegenwärtig den Korrekturfaktor K aus
dem halbgeschichteten Ladungsbereich (2) wenn sie sich auf die
Abbildung aus Fig. 7 bezieht und aus dem homogenen
Ladungsbereich (3) wenn sie sich auf die Abbildung aus Fig. 8 bezieht.
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Wenn die Kraftstoffeinspritzgrundmenge QBASE wie Muster α
variiert, wird der Korrekturfaktor K auf die nachstehende Weise
bestimmt:
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(a) In dem geschichteten Ladungsverbrennungsbereich (1) wird der
Korrekturfaktor K auf den Wert 1 festgesetzt und nicht
korrigiert.
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(b) In dem halbgeschichteten Ladungsverbrennungsbereich (2)
bestimmt die ECU 30 den Korrekturfaktor K durch Bezugnahme auf
die Abbildung aus Fig. 7. Der Wert des Korrekturfaktors K ist
kleiner als Eins. Somit wird die Kraftstoffeinspritzgrundmenge
QBASE auf einen kleineren Wert korrigiert (Fig. 5), wenn die
Kraftmaschine 1 beim Umschaltpunkt A von geschichteter Ladung
auf halbgeschichtete Ladung umschaltet.
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(c) In dem homogenen Ladungsverbrennungsbereich (2) bestimmt die
ECU 30 den Korrekturfaktor K durch Bezugnahme auf die Abbildung
aus Fig. 8. Der Wert des Korrekturfaktors K ist größer als
Eins. Somit wird die Kraftstoffeinspritzgrundmenge QBASE auf
einen größeren Wert korrigiert (Fig. 5), wenn die Kraftmaschine
1 beim Umschaltpunkt B von halbgeschichteter Ladungsverbrennung
auf homogene Ladungsverbrennung umschaltet.
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Wenn die Kraftstoffeinspritzgrundmenge QBASE wie Muster β
variiert, wird der Korrekturfaktor K auf die selbe Weise wie bei
Muster α bestimmt. Daher wird, wie dies in Fig. 8 gezeigt ist,
die Kraftstoffeinspritzgrundmenge QBASE auf einen größeren Wert
korrigiert, wenn die Kraftmaschine 1 beim Umschaltpunkt C (Fig.
6) von geschichteter Ladungsverbrennung auf homogene
Ladungsverbrennung umschaltet. Der Wert des Korrekturfaktors K ist bei
der Grenze zwischen dem homogenen Ladungsverbrennungsbereich (3)
und dem geschichteten Ladungsverbrennungsbereich (1) größer als
die Grenze zwischen dem homogenen Ladungsverbrennungsbereich (3)
und dem halbgeschichteten Ladungsverbrennungsbereich (2). Der
Korrekturfaktor K ist in dem halbgschichteten
Ladungsverbrennungsbereich (2) kleiner als 1. Somit korrigiert der
Korrekturfaktor K die Kraftstoffeinspritzgrundmenge QBASE auf einen
relativ großen Wert, wenn die Kraftmaschine 1 von dem geschichteten
Ladungsverbrennungsmodus (1) auf den homogenen
Ladungsverbrennungsmodus (3) umschaltet.
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Bei Schritt 105 berechnet die ECU 30 eine
Kraftstoffeinspritzzielmenge QFIN durch Multiplizieren der gegenwärtigen
Kraftstoffeinspritzgrundmenge QBASE mit dem
Kraftstoffeinspritzkorrekturfaktor K. Dann schreitet die ECU 30 zu Schritt 106 vor und
bestimmt den Drosselwinkel TA, den Wirbelsteuerventilwinkel SCV,
die EGR-Ventilöffnung EGRV und die Zündzeitgebung SA. Danach
beendet die ECU 30 die nachfolgende Verarbeitung.
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Die Kraftstoffeinspritzzielmenge QFIN, die durch Korrigieren der
Kraftstoffeinspritzgrundmenge QBASE mit dem Korrekturfaktor K
erhalten wird, unterdrückt unerwartete Drehmomentschwankungen
sowohl während Muster α als auch während Muster β, wie dies durch
die gestrichelte Linie in Fig. 5 und 6 gezeigt ist.
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Dementsprechend verhindert das bevorzugte und veranschaulichte
Ausführungsbeispiel unerwartete Drehmomentschwankungen durch
Korrigieren der Kraftstoffeinspritzgrundmenge QBASE und durch
Einstellen der gegenwärtigen Kraftstoffeinspritzmenge beim
Umschalten von Verbrennungsmodi.
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Der Korrekturfaktor K zum Korrigieren der
Kraftstoffeinspritzmenge ist vorbestimmt und wird nicht durch
Rückkopplungssteuerung bestimmt. Dies verhindert wirkungsvoll
Drehmomentschwankungen bevor sie eintreten.
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In dem bevorzugten und veranschaulichten Ausführungsbeispiel
werden Drehmomentschwankungen durch Korrigieren der
Kraftstoffeinspritzgrundmenge QBASE unterdrückt. Somit wird der
Verbrennungsmodusumschaltpunkt, der der Kraftmaschinenlast und den
Betriebszuständen der Kraftmaschine entspricht, nicht abgeändert.
Somit wird eine optimale Drehmomentkurve in Übereinstimmung mit
dem Verbrennungsmodus erreicht. Dies verbessert die
Fahreigenschaften der Kraftmaschine.
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Es sollte für den Fachmann offensichtlich sein, dass die
vorliegende Erfindung in vielen anderen speziellen Ausbildungen
ausgeführt werden kann, ohne dabei von dem Umfang der Erfindung
abzuweichen. Insbesondere sollte verstanden werden, dass die
vorliegende Erfindung in den nachstehenden Ausbildungen ausgebildet
werden kann.
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Das bevorzugte und veranschaulichte Ausführungsbeispiel wird auf
eine Kraftmaschine 1 angewendet, die Kraftstoff direkt in die
Zylinder einspritzt. Die vorliegende Erfindung kann jedoch auch
auf jede andere Art von Kraftmaschinen angewandt werden, die den
Verbrennungsmodus zwischen geschichteter Ladungsverbrennung und
homogener Ladungsverbrennung umschaltet. Beispielsweise kann die
vorliegende Erfindung auf eine Kraftmaschine angewandt werden,
die Kraftstoff in Richtung der Stiele der Ventilköpfe der
Einlassventile 6a, 6b einspritzt. In dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel spritzt jede Kraftstoffeinspritzdüse 11 Kraftstoff in
die Nähe jedes Satzes von ersten und zweiten Einlassventilen 6a,
6b ein. Krafteinspritzung kann jedoch auch unter Verwendung von
Einspritzdüsen ausgeführt werden, die Kraftstoff direkt in den
zugehörigen Zylinder einspritzen, zusammen mit Einspritzdüsen,
die Kraftstoff außerhalb der Verbrennungskammern 5 einspritzen.
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In dem bevorzugten und veranschaulichten Ausführungsbeispiel
werden Einlassöffnungen der Spiralbauart eingesetzt, um Wirbel
zu erzeugen. Die Wirbel müssen jedoch nicht notwendiger Weise
erzeugt werden. In einem solchen Fall, können Teile wie
beispielsweise das Wirbelsteuerventil 17 und der Schrittmotor 19
entfernt werden.
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Das bevorzugte und veranschaulichte Ausführungsbeispiel wird auf
Benzinkraftmaschinen angewandt. Die vorliegende Erfindung kann
jedoch auch auf andere Arten von Kraftmaschinen, wie zum
Beispiele Dieselkraftmaschinen angewandt werden.
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Daher sind die vorliegenden Beispiel und Ausführungsbeispiele
als veranschaulichende und nicht als einschränkende Beispiele zu
betrachten und die Erfindung ist nicht auf die darin angegebenen
Details begrenzt, sondern kann innerhalb des Umfangs und der
Gleichstellung der anhängenden Ansprüche modifiziert werden.
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Eine Kraftmaschine (1) arbeitet in einem geschichteten
Ladungsverbrennungsmodus und einem homogenen Ladungsverbrennungsmodus.
Ein Sensor ermittelt einen Betriebszustand der Kraftmaschine.
Eine ECU (elektronische Steuereinheit) (30) berechnet eine
Grundmenge von von einer Düse (11) einzuspritzendem Kraftstoff
auf Grundlage des ermittelten Betriebszustands der
Kraftmaschine. Die ECU schaltet den Verbrennungsmodus auf Grundlage der
berechneten Grundmenge um. Die ECU berechnet eine korrigierte
Menge des Einspritzkraftstoffs auf Grundlage der Grundmenge des
Einspritzkraftstoffs. Die korrigierte Menge des
Einspritzkraftstoffs unterdrückt eine durch Umschalten des Verbrennungsmodus
verursachte Kraftmaschinendrehmomentschwankung. Die ECU steuert
das Einspritzventil auf Grundlage der berechneten, korrigierten
Menge.