DE102005004121A1

DE102005004121A1 - Steuerungseinrichtung für eine Direkteinspritzbrennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102005004121A1
Application number: DE200510004121
Authority: DE
Inventors: Osamu Kariya Fukasawa
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2004-01-30
Filing date: 2005-01-28
Publication date: 2005-09-15
Also published as: US7168409B2; US20050166891A1; JP2005214102A

Abstract

Ein Direkteinspritz-Verbrennungsmotor (11) ist mit Ventilzeitabstimmungs-Steuerungseinrichtungen (39, 40) an einer Einlassseite und an einer Auslassseite versehen. Während der Verbrennungsmotor in einer Homogenverbrennungsbetriebsart läuft, bestimmt ein Computer, ob eine Ventilüberschneidungsdauer vorhanden ist, in der sowohl das Einlassventil (37) als auch das Auslassventil (38) geöffnet sind. Wenn die Ventilüberschneidungsdauer vorhanden ist, wird die Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung innerhalb einer Ventilüberschneidungsdauer zum Erhöhen einer Temperatur in einem Zylinder gebildet, so dass eine Zerstäubung des eingespritzten Kraftstoffs beschleunigt wird. Wenn keine Ventilüberschneidung vorhanden ist, wird die Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung in der Umgebung der Ventilöffnungszeitabstimmung des Einlassventils (37) gebildet, wodurch die Zerstäubung des eingespritzten Kraftstoffs beschleunigt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuerungseinrichtung für eine Direkteinspritz-Brennkraftmaschine, die eine Verbrennungsstabilität einer homogenen Verbrennung verbessert.

Eine Direkteinspritz-Brennkraftmaschine ist weit verbreitet. Die Direkteinspritz-Brennkraftmaschine, die im Folgenden als DI-Verbrennungsmotor bezeichnet wird, hat eine Charakteristik, wie z. B. eine hohe Kraftstoffwirtschaftlichkeit, eine niedrige Emission und eine hohe Leistung. Der DI-Verbrennungsmotor wird entweder in einer Schichtladeverbrennungsbetriebsart oder einer Homogenverbrennungsbetriebsart betrieben. Die Schichtladeverbrennungsbetriebsart wird in dem Fall einer niedrigen Last des Verbrennungsmotors durchgeführt und die Homogenverbrennungsbetriebsart wird in dem Fall einer mittleren und hohen Last des Verbrennungsmotors durchgeführt.

Zum Verbessern einer Verbrennungsstabilität in der Schichtladeverbrennungsbetriebsart wird vorgeschlagen, dass eine Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung und/oder ein Einspritzdruck des Kraftstoffs, der im Folgenden als Kraftstoffdruck bezeichnet wird, verändert werden. JP-5-79370A zeigt, dass eine Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung gemäß einer Verbrennungsmotorlast in der Schichtladeverbrennungsbetriebsart verändert wird. Die Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung wird nämlich zu einem primären Stadium des Einlasstakts vorgestellt, wenn die Verbrennungsmotorlast niedriger als ein vorbestimmter Wert ist, und wird auf ein mittleres Stadium des Einlasstakts nachgestellt, wenn die Verbrennungsmotorlast höher als der vorbestimmte Wert ist.

Da im Allgemeinen die Kraftstoffeinspritzmenge bei einer hohen Last des Verbrennungsmotors erhöht wird, steigt die Dauer zum Zerstäuben des eingespritzten Kraftstoffs an. Da in JP-5-79370A die Kraftstoffeinspritzzeitstimmung zu dem mittleren Stadium des Einlasstakts in dem Fall der hohen Last des Verbrennungsmotors nachgestellt wird, wird eine Dauer von der Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung zu einer Zündzeitabstimmung verringert. Wenn eine Menge des eingespritzten Kraftstoffs relativ groß ist und/oder eine Geschwindigkeit von Einlassluft relativ niedrig ist, wird die Zündung durchgeführt, bevor der eingespritzte Kraftstoff ausreichend zerstäubt ist, so dass eine emittierte Menge Kohlenwasserstoff (HC) und Rauch erhöht werden kann. Wenn die Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung zu dem primären Stadium des Einlasstakts in dem Fall vorgestellt wird, dass die Verbrennungsmotorlast niedriger als der vorbestimmte Wert ist, ist die Dauer zum Zerstäuben des eingespritzten Kraftstoffs ausreichend. Jedoch ist eine Position eines Kolbens nahe an einem oberen Totpunkt (OT) und einem Kraftstoffinjektor, so dass eine Menge Kraftstoff, die an dem Kolben anhaftet, erhöht werden kann, so dass sich die Emission verschlechtert und sich Rauch einer Zündkerze bildet. An dem Kolben anhaftender Kraftstoff wird im Folgenden als Kolbenfeuchtigkeit bezeichnet.

JP-10-131786A zeigt, dass der Kraftstoffdruck gemäß einer Geschwindigkeit eines Fahrzeugs in dem Fall der Homogenverbrennungsbetriebsart verändert wird. Wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeugs niedrig ist, wird die Dauer von der Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung zu der Zündzeitabstimmung erhöht. Unter Berücksichtigung einer derartigen Situation wird der Kraftstoffdruck verringert und wird die Kraftstoffeinspritzdauer erhöht, um eine Mischung des eingespritzten Kraftstoffs und einer Einlassfrischluft zu beschleunigen. In dem Fall einer hohen Geschwindigkeit des Fahrzeugs wird der Kraftstoffdruck auf einen hohen Wert eingerichtet, um die Einspritzdauer zu verringern.

Da jedoch die Menge des eingespritzten Kraftstoffs in dem Fall der hohen Geschwindigkeit des Fahrzeugs erhöht wird, verursacht ein hoher Kraftstoffdruck eine Vermehrung der Kolbenfeuchtigkeit, so dass die Emission verschlechtert werden kann und der Rauch bzw. Ruß der Zündkerze erzeugt werden kann.

Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf den vorstehend genannten Sachverhalt gemacht und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Steuerungseinrichtung für eine Direkteinspritz-Brennkraftmaschine zu schaffen, die eine Zerstäubung des eingespritzten Kraftstoffs zum Verringern der Kolbenfeuchtigkeit beschleunigen kann und die eine Verbrennungsstabilität der homogenen Verbrennung verbessern kann.

Gemäß der vorliegenden Erfindung hat eine Steuerungseinrichtung für eine Direkteinspritz-Brennkraftmaschine, die mit einer Ventilzeitabstimmungs-Steuerungseinrichtung von zumindest einem Einlassventil versehen ist, eine Ventilüberschneidungs-Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen, ob eine Ventilüberschneidungsdauer vorhanden ist, und eine Kraftstoffeinspritzzeitabstimmungs-Bildungseinrichtung zum Bilden einer Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung innerhalb einer Ventilüberschneidungsdauer, wenn die Ventilüberschneidung vorhanden ist. Sowohl das Einlassventil als auch ein Auslassventil sind in der Ventilüberschneidungsdauer geöffnet.

Andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden genauen Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erkennbar, in denen ähnliche Teile durch ähnliche Bezugszeichen bezeichnet sind und in denen:
1 eine schematische Übersicht eines Verbrennungsmotorsteuerungssystems gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist;
2 ein Ablaufdiagramm ist, das einen Prozess einer Kraftstoffeinspritzzeitabstimmungs-Berechnungsroutine gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
3 ein Zeitdiagramm zum Erklären einer Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung in dem Fall ist, in dem eine Ventilüberschneidung vorhanden ist;
4 ein Zeitdiagramm zum Erklären einer Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung in dem Fall ist, in dem keine Ventilüberschneidung vorhanden ist;
5 ein Ablaufdiagramm ist, das einen Prozess einer Kraftstoffeinspritzzeitabstimmungs-Berechnungsroutine gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt;
6 ein Ablaufdiagramm ist, das einen Prozess einer Sollkraftstoffdruck-Berechnungsroutine gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel zeigt;
7 ein Zeitdiagramm zum Erklären einer Beziehung zwischen einem erforderlichen Drehmoment, einer Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung und einem Sollkraftstoffdruck ist; und
8 ein Ablaufdiagramm ist, das einen Prozess einer Sollkraftstoffdruck-Berechnungsroutine gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel zeigt.
[Erstes Ausführungsbeispiel]
Ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 beschrieben.
Der schematische Aufbau der Gesamtheit eines Verbrennungsmotorsteuerungssystems ist in 1 dargestellt. Ein Verbrennungsmotor 11 ist mit einem Luftreiniger 13 an dem am weitesten stromaufwärts gelegenen Abschnitt eines Einlassrohrs 12 und mit einem Luftdurchflussmessgerät 14 zum Erfassen einer Einlassluftströmung an der stromabwärtigen Seite des Luftreinigers 13 versehen. An der stromabwärtigen Seite des Luftdurchflussmessgeräts 14 sind ein Drosselventil 16 mit einer Öffnung, die durch einen DC-Motor 15 oder ähnliches eingestellt wird, und ein Drosselöffnungssensor 17 zum Erfassen der Drosselöffnung angeordnet.
An der stromabwärtigen Seite des Drosselventils 16 ist darüber hinaus ein Ausgleichstank 18 angeordnet, der mit einem Einlassrohrdrucksensor 19 zum Erfassen des Einlassrohrdrucks versehen ist. Darüber hinaus ist der Ausgleichstank 18 mit einem Einlasskrümmer 20 zum Einführen der Einlassluft in die einzelnen Zylinder des Verbrennungsmotors 11 versehen. Der Einlasskrümmer 20 ist mit einem Luftströmungssteuerungsventil 31 versehen, das eine Intensität einer Drall-Luftströmung und einer Fall-Luftströmung in dem Zylinder steuert.
Kraftstoffeinspritzventile 21 zum einzelnen Einspritzen des Kraftstoffs sind in den Umgebungen der Einlassanschlüsse des Einlasskrümmers 20 der einzelnen Zylinder angebracht. An dem Zylinderkopf des Verbrennungsmotors 11 sind darüber hinaus Zündkerzen 22 für die einzelnen Zylinder angebracht, so dass Luft-Kraftstoff-Gemische in den Zylindern durch die Funkenentladungen der einzelnen Zündkerzen 22 gezündet werden.
Der Verbrennungsmotor 11 hat ein Einlassventil 37 und ein Auslassventil 38, die jeweils mit Ventilzeitabstimmungs-Steuerungseinrichtungen 39, 40 versehen sind, die jeweils die Öffnungs-/Schließzeitabstimmungen der Ventile 37, 38 verändern.
An dem Zylinderblock des Verbrennungsmotors 11 sind darüber hinaus ein Kühlmitteltemperatursensor 23 zum Erfassen der Kühlmitteltemperatur und ein Kurbelwinkelsensor 24 zum Abgeben eines Impulssignals jedes Mal dann, wenn die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 11 sich um einen vorbestimmten Kurbelwinkel dreht, angebracht. Der Kurbelwinkel und die Verbrennungsmotordrehzahl werden auf der Grundlage des Abgabesignals des Kurbelwinkelsensors 24 erfasst. Ein Klopfsensor 32, der ein Klopfen des Verbrennungsmotors erfasst, ist an dem Zylinderblock des Verbrennungsmotors 11 angebracht.
Der Verbrennungsmotor 11 hat ein Abgasrohr 25, das mit einem stromaufwärtigen Katalysator 26 und einem stromabwärtigen Katalysator 27 versehen ist. Ein Abgassensor 28, wie z. B. ein Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor und ein Sauerstoffsensor, der ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases erfasst oder den fetten/mageren Zustand des Abgases erfasst, ist stromaufwärts von dem stromaufwärtigen Katalysator 26 vorgesehen. In diesem Ausführungsbeispiel ist der stromaufwärtige Katalysator 26 ein Dreiwegekatalysator, der CO, HC, NO_x in dem Abgas reinigen kann. Der stromabwärtige Katalysator ist ein Okklusions-Reduktionskatalysator 27, der NO_x in dem Fall okkludiert, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis mager ist, und der NO_x in dem Fall reduziert, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der Nähe des stöchiometrischen Verhältnisses liegt oder fett ist.
Ein EGR-Rohr 33 verbindet das Abgasrohr 25 stromabwärts des stromaufwärtigen Katalysators 26 mit dem Ausgleichstank 18 des Einlassrohrs 12. Ein Teil des Abgases wird von dem Abgasrohr 25 zu dem Einlassrohr 12 durch das EGR-Rohr 33 rezirkuliert. Ein EGR-Ventil 34, das eine Menge des rezirkulierten Abgases steuert, ist in dem EGR-Rohr 33 vorgesehen. Eine Position eines Beschleunigers 35 wird durch einen Beschleunigersensor 36 erfasst.
Die Abgaben der Sensoren werden zu einem elektrischen Steuerungsschaltkreis 30 eingegeben, der im Folgenden als ECU 30 bezeichnet wird. Die ECU 27 besteht hauptsächlich aus einem Mikrocomputer mit einem ROM. Die ECU 30 führt die verschiedenartigen Verbrennungsmotor-Steuerungsprogramme aus, die in dem ROM gespeichert sind, um dadurch die Kraftstoffeinspritzrate des Kraftstoffeinspritzventils 21 und die Zündzeitabstimmung der Zündkerze 22 gemäß dem Verbrennungsmotor-Betriebszustand zu steuern. Des Weiteren steuert die ECU 30 die Ventilzeitabstimmungs-Steuerungseinrichtungen 39, 40, so dass die Ist-Ventilzeitabstimmungen des Einlassventils 37 und des Auslassventils 38 mit Soll-Ventilzeitabstimmungen übereinstimmen.
Die ECU 30 ändert die Verbrennungsbetriebsart zwischen der Schichtladeverbrennungsbetriebsart und der Homogenverbrennungsbetriebsart gemäß dem Verbrennungsmotor-Betriebszustand, wie zum Beispiel einem erforderlichen Drehmoment und einer Verbrennungsmotordrehzahl. In der Schichtladeverbrennungsbetriebsart wird eine geringe Menge Kraftstoff in den Zylinder bei einem Verdichtungstakt zum Erzeugen eines geschichteten Gemischs des Kraftstoffs und der Luft in der Umgebung der Zündkerze 22 zum Verbessern der Kraftstoffwirtschaftlichkeit eingespritzt. In der Homogenverbrennungsbetriebsart wird die Menge des eingespritzten Kraftstoffs bei dem Einlasstakt erhöht, um ein homogenes Gemisch zum Verbessern der Leistung des Verbrennungsmotors zu erzeugen.
Während der Homogenverbrennungsbetriebsart führt die ECU 30 eine in 2 gezeigte Routine zum Berechnen einer Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung aus, wodurch sie bestimmt, ob eine Ventilüberschneidung vorhanden ist, in der sowohl das Einlassventil 37 als auch das Auslassventil 38 geöffnet sind. Wenn die Ventilüberschneidung vorhanden ist, wie in 3 gezeigt ist, wird die Kraftstoffeinspritzung in der Ventilüberschneidungsdauer vorgenommen. Wenn keine Ventilüberschneidung vorhanden ist, wie in 4 gezeigt ist, wird die Kraftstoffeinspritzung bei der oder um die Ventilöffnungszeitabstimmung des Einlassventils 37 vorgenommen. Der Prozess der Routine, die in 2 gezeigt ist, wird im Folgenden genau beschrieben.
Die in 2 gezeigte Routine wird synchron mit einer Berechnungszeitabstimmung einer Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung für einen einzelnen Zylinder ausgeführt. Diese Routine entspricht einer Kraftstoffeinspritzzeitabstimmungs-Bildungseinrichtung. In einem Schritt 101 liest der Computer eine Verbrennungsmotordrehzahl Ne ein. Bei einem Schritt 102 liest er ein erforderliches Drehmoment ein, das auf der Grundlage einer Position eines Beschleunigers gebildet wird. In einem Schritt 103 wird eine Sollventilzeitabstimmung des Einlassventils 37 und des Auslassventils 38 gemäß dem Verbrennungsmotorbetriebszustand, wie zum Beispiel der Verbrennungsmotordrehzahl Ne und dem erforderlichen Drehmoment mittels eines Kennfelds berechnet. In einem Schritt 104 bestimmt der Computer, ob die Ventilüberschneidung vorhanden ist. Der Schritt 104 entspricht einer Ventilüberschneidungs-Bestimmungseinrichtung.
Wenn in dem Schritt 104 bestimmt wird, dass die Ventilüberschneidung vorhanden ist, schreitet der Vorgang zu einem Schritt 105 weiter, bei dem die Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung innerhalb der Ventilüberschneidungsdauer gemäß dem Verbrennungsmotor-Betriebszustand mittels des Kennfelds berechnet wird. Wenn andererseits in dem Schritt 104 Nein vorliegt, schreitet der Vorgang zu einem Schritt 106 weiter, bei dem eine Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung bei der Ventilöffnungszeitabstimmung des Einlassventils 37 oder deren Umgebung gemäß dem Verbrennungsmotor-Betriebszustand mittels des Kennfelds gebildet wird.
Wenn die Ventilüberschneidung vorhanden ist, steigt die Menge des verbrannten Gases, das in dem Zylinder verbleibt, an, so dass sich die Temperatur in dem Zylinder anhebt. Somit wird die Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung innerhalb der Ventilüberschneidungsdauer gebildet, wodurch eine Zerstäubung des eingespritzten Kraftstoffs aufgrund einer hohen Temperatur in dem Zylinder beschleunigt wird und die Kolbenfeuchtigkeit verringert wird. Auch wenn die Menge des eingespritzten Kraftstoffs groß ist oder die Intensität der Luftströmung niedrig ist, wird das homogene Luft-Kraftstoff-Gemisch gut ausgebildet, um eine stabile homogene Verbrennung zu realisieren.
Wenn keine Ventilüberschneidung vorhanden ist, wird die Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung bei der Ventilöffnungszeitabstimmung des Einlassventils 37 oder deren Umgebung gebildet. Somit wird die Zerstäubung des eingespritzten Kraftstoffs aufgrund einer Dekompressionsverdampfung beschleunigt, so dass der Kraftstoff und die Luft gut gemischt werden, um ein wünschenswertes homogenes Gemisch auszubilden, und wird die stabile homogene Verbrennung realisiert.
In dem ersten Ausführungsbeispiel sind die Ventilzeitabstimmungs-Steuerungseinrichtungen 39, 40 sowohl an dem Einlassventil als auch an dem Auslassventil vorgesehen. Alternativ kann die Ventilzeitabstimmungs-Steuerungseinrichtung 40 für das Auslassventil weggelassen werden. Die vorliegende Erfindung kann auf ein System angewendet werden, das eine Ventilzeitabstimmungs-Steuerungseinrichtung für nur das Einlassventil hat.
[Zweites Ausführungsbeispiel]
Die Zerstäubung des Kraftstoffs und die Kolbenfeuchtigkeit werden gemäß der Temperatur des Verbrennungsmotors und/oder einer Viskosität des Kraftstoffs verändert. Wenn beispielsweise der Verbrennungsmotor 11 gut aufgewärmt ist, wird die Temperatur der inneren Fläche des Zylinders und der äußeren Fläche des Kolbens erhöht, so dass die Zerstäubung des Kraftstoffs beschleunigt wird, um die Kolbenfeuchtigkeit zu verringern. Wenn somit die Verbrennungsmotortemperatur hoch genug ist, wird der Kraftstoff gut zerstäubt und wird die Kolbenfeuchtigkeit in der homogenen Betriebsart auch dann verringert, wenn die Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung innerhalb der Ventilüberschneidungsdauer gebildet ist.
Wenn der Kraftstoff aus einer schweren Zusammensetzung besteht, wird der Kraftstoff nicht gut zerstäubt, auch wenn die Verbrennungsmotortemperatur hoch ist. In einem derartigen Fall kann das gleiche Problem erzeugt werden, als wäre die Verbrennungsmotortemperatur niedrig. Auch wenn der Kraftstoff aus einer leichten Zusammensetzung besteht, wird dann, wenn die Verbrennungsmotortemperatur niedrig ist, die Zerstäubung des Kraftstoffs nicht gut vorgenommen.
Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel wird eine in 5 gezeigte Routine während der Homogenverbrennungsbetriebsart zum Bilden der Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung ausgeführt. Wenn eine Temperatur des Verbrennungsmotorkühlmittels niedriger als ein vorbestimmter Wert ist und/oder wenn der Kraftstoff aus einer schweren Zusammensetzung besteht, wird die Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung auf die gleiche Art und Weise wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel gebildet. Wenn das nicht der Fall ist, wird bestimmt, dass die Kraftstoffzerstäubung gut durchgeführt wird und keine Kolbenfeuchtigkeit vorhanden ist, so dass die Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung gemäß dem Verbrennungsmotor-Betriebszustand gebildet wird.
Die ECU 30 entspricht einer Kraftstoffqualitäts-Erfassungseinrichtung, die eine Qualität des Kraftstoffs gemäß einer Verbrennungsstabilität des Verbrennungsmotorstartens und einer Abweichung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses bei einem Übergangsbetrieb bestimmt. Alternativ kann die Qualität des Kraftstoffs gemäß einem Abgabesignal eines Kraftstoffqualitäts-Erfassungssensors erfasst werden, der in dem Kraftstofftank angeordnet ist.
Die in 5 gezeigte Routine wird synchron mit einer Berechnungszeitabstimmung einer Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung für einzelne Zylinder während der Homogenverbrennungsbetriebsart ausgeführt. In einem Schritt 201 liest der Computer eine Verbrennungsmotorsdrehzahl Ne ein. In einem Schritt 202 liest er ein erforderliches Drehmoment ein, das auf der Grundlage einer Position eines Beschleunigers gebildet wird. In einem Schritt 203 wird bestimmt, ob die Kühlmitteltemperatur, die durch einen Kühlmitteltemperatursensor 23 erfasst wird, niedriger als ein vorbestimmter Wert ist, der eine obere Grenztemperatur ist, bei der die Kraftstoffzerstäubung nicht gut erzeugt wird und die Kolbenfeuchtigkeit erzeugt wird. Wenn somit die Kühlmitteltemperatur niedriger als der vorbestimmte Wert ist, wird bestimmt, dass das Problem hinsichtlich der Kraftstoffzerstäubung und der Kolbenfeuchtigkeit möglicherweise erzeugt werden kann. In den Schritten 205 bis 208 wird dann, wenn die Ventilüberschneidung vorhanden ist, die Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung innerhalb der Ventilüberschneidungsdauer gebildet, und wenn die Ventilüberschneidung nicht vorhanden ist, wird die Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung bei der Ventilöffnungszeitabstimmung des Einlassventils 37 oder ihrer Umgebung ebenso wie in den Schritten 103 bis 106 in 2 gebildet.
Wenn andererseits bestimmt wird, dass die Kühlmitteltemperatur oberhalb des vorbestimmten Werts liegt, schreitet der Vorgang zu einem Schritt 204 weiter, bei dem bestimmt wird, ob der Einspritzkraftstoff aus einer schweren Zusammensetzung besteht. Wenn sich in dem Schritt 204 Ja ergibt, wird bestimmt, dass das Problem möglicherweise hinsichtlich der Kraftstoffzerstäubung und der Kolbenfeuchtigkeit auftaucht. In den Schritten 205 bis 208 wird dann, wenn die Ventilüberschneidung vorhanden ist, die Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung innerhalb der Ventilüberschneidungsdauer gebildet, und wenn die Ventilüberschneidung nicht vorhanden ist, wird die Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung bei der Ventilöffnungszeitabstimmung des Einlassventils 37 oder ihrer Umgebung ebenso wie in den Schritten 103 bis 106 in 2 gebildet.
Wenn bestimmt wird, dass der Einspritzkraftstoff aus der leichten Zusammensetzung besteht, wird bestimmt, dass das Problem hinsichtlich der Kraftstoffzerstäubung und der Kolbenfeuchtigkeit auch dann nicht auftaucht, wenn die Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung nicht innerhalb der Ventilüberschneidungsdauer oder der Umgebung der Ventilöffnungszeitabstimmung des Einlassventils 37 gebildet wird. Der Vorgang schreitet zu einem Schritt 209 weiter, bei dem die Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung gemäß dem Verbrennungsmotorbetriebszustand, wie zum Beispiel der Verbrennungsmotordrehzahl Ne und dem erforderlichen Drehmoment, mittels des Kennfelds berechnet wird.
Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel wird die Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung gemäß der Anwesenheit/Abwesenheit der Ventilüberschneidung nur dann, wenn die Verbrennungsmotortemperatur niedrig ist und/oder der Einspritzkraftstoff aus der schweren Zusammensetzung besteht, während der homogenen Verbrennungsbetriebsart gebildet. Wenn das nicht der Fall ist, wird die Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung geeignet gemäß dem Verbrennungsmotor-Betriebszustand gebildet, wie zum Beispiel der Verbrennungsmotortemperatur und der Kraftstoffqualität, um die stabile Homogenverbrennung zu realisieren. Der Schritt 203 und/oder der Schritt 204 können weggelassen werden.
[Drittes Ausführungsbeispiel]
Der DI-Verbrennungsmotor ist mit einer Hochdruckpumpe versehen, die einen mit Hochdruck beaufschlagten Kraftstoff jedem Kraftstoffinjektor 21 zuführt. Der Druck des Kraftstoffs, der von der Hochdruckpumpe ausgestoßen wird, ist steuerbar und entspricht dem Kraftstoffdruck. Wie in 7 dargestellt ist, wird dann, wenn eine Beschleunigung des Fahrzeugs zu dem Zeitpunkt „t1" erforderlich ist, das erforderliche Drehmoment erhöht und die Kraftstoffmenge ebenso erhöht. Zum Halten einer Zerstäubungsdauer des Kraftstoffs wird die Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung nachgestellt und der Sollkraftstoffdruck erhöht.
Wenn der Kolben in der Umgebung des oberen Totpunkts liegt, ist der Kolben nahe an dem Kraftstoffinjektor 21. In einer derartigen Situation vermehrt sich die Kolbenfeuchtigkeit, wenn der Kraftstoff eingespritzt wird. Wenn andererseits die Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung in der Umgebung eines unteren Totpunkts (UT) gebildet wird, wird eine Dauer von der Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung zu der Zündzeitabstimmung verringert. Wenn somit die Kraftstoffeinspritzmenge groß ist und/oder die Luftmengenintensität niedrig ist, kann die Zündung durchgeführt werden, bevor der eingespritzte Kraftstoff ausreichend zerstäubt ist.
Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel wird die in 6 gezeigte Routine ausgeführt, wodurch der Sollkraftstoffdruck verringert wird, wenn die Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung in der Umgebung des oberen Totpunkts gebildet wird. Wenn die Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung anders als an dem oberen Totpunkt gebildet wird, wird der Sollkraftstoffdruck erhöht. Ein Sollkraftstoffdruckberechnungs-Kennfeld für einen niedrigen Druck und ein Sollkraftstoffdruckberechnungs-Kennfeld für einen hohen Druck sind vorgesehen. Wenn die Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung in der Umgebung des oberen Totpunkts gebildet wird, wird das Sollkraftstoffeinspritzzeitabstimmungs-Kennfeld für den niedrigen Druck verwendet, und wenn die Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung nicht in der Umgebung des oberen Totpunkts gebildet wird, wird das Sollkraftstoffeinspritzzeitabstimmungs-Kennfeld für den hohen Druck zur Berechnung des Sollkraftstoffdrucks verwendet. In dem Fall, dass die Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung in der Umgebung des oberen Totpunkts gebildet wird, wird der Sollkraftstoffdruck verringert und wird die Kraftstoffeinspritzdauer erhöht, so dass der Kraftstoff eingespritzt wird, während der Kolben sich nach unten verschiebt, um die Kolbenfeuchtigkeit zu verringern. Andererseits wird in dem Fall, dass die Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung in der Umgebung des oberen Totpunkts gebildet wird, der Sollkraftstoffdruck erhöht und die Kraftstoffeinspritzdauer verringert, so dass eine ausreichende Zeit zur Zerstäubung des eingespritzten Kraftstoffs erhalten wird. Der Prozess der in 6 gezeigten Routine wird im Folgenden beschrieben.
Die in 6 gezeigte Routine wird synchron mit einer Berechnungszeitabstimmung für eine Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung für einen einzelnen Zylinder während der Homogenverbrennungsbetriebsart ausgeführt. Diese Routine entspricht einer Sollkraftstoff-Druckbildungseinrichtung. In einem Schritt 301 liest der Computer die Verbrennungsmotordrehzahl Ne ein. In einem Schritt 302 liest der Computer das erforderliche Drehmoment gemäß der Position des Beschleunigers ein. Dann schreitet der Vorgang zu einem Schritt 303 weiter, in dem die Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung SOI gemäß dem Verbrennungsmotor-Betriebszustand, wie zum Beispiel der Verbrennungsmotordrehzahl Ne und dem erforderlichen Drehmoment, mittels eines Kennfelds berechnet wird.
In einem Schritt 304 wird bestimmt, ob die Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung SOI in der Umgebung des oberen Totpunkts gebildet wird. Wenn die Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung in der Umgebung des oberen Totpunkts gebildet wird, schreitet der Vorgang zu einem Schritt 305 weiter, in dem der Sollkraftstoffdruck gemäß dem Verbrennungsmotor-Betriebszustand, wie zum Beispiel der Verbrennungsmotordrehzahl Ne und dem erforderlichen Drehmoment, mittels eines Sollkraftstoffeinspritzzeitabstimmungsberechnungs-Kennfelds für einen niedrigen Druck berechnet wird. Wenn andererseits bestimmt wird, dass die Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung SOI nicht in der Umgebung des oberen Totpunkts gebildet wird, schreitet der Vorgang zu einem Schritt 306 weiter, bei dem der Sollkraftstoffdruck gemäß dem Verbrennungsmotor-Betriebszustand, wie zum Beispiel der Verbrennungsmotordrehzahl Ne und dem erforderlichen Drehmoment, mittels eines Sollkraftstoffeinspritzzeitabstimmungsberechnungs-Kennfelds für einen hohen Druck berechnet wird, wodurch der Sollkraftstoffdruck erhöht wird.
Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel wird dann, wenn die Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung in der Umgebung des oberen Totpunkts gebildet wird, der Sollkraftstoffdruck verringert, wodurch die Kolbenfeuchtigkeit verringert wird und ausreichend Zeit zum Zerstäuben des eingespritzten Kraftstoffs zum Realisieren einer stabilen homogenen Verbrennung erhalten wird. Wenn des Weiteren die Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung nicht in der Umgebung des oberen Totpunkts gebildet wird, wird der Sollkraftstoffdruck verringert, so dass die Kraftstoffeinspritzdauer verringert wird, um eine ausreichende Dauer zum Zerstäuben des eingespritzten Kraftstoffs zu erhalten.
In dem dritten Ausführungsbeispiel sind Sollkraftstoffdruckberechnungs-Kennfelder für einen niedrigen Druck bzw. für einen hohen Druck vorgesehen. Alternativ kann das Sollkraftstoffdruckberechnungs-Kennfeld für den niedrigen Druck weggelassen werden. Wenn die Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung in der Umgebung des oberen Totpunkts gebildet wird, wird der Sollkraftstoffdruck, der von dem Sollkraftstoffdruckberechnungs-Kennfeld entnommen wird, zum Verringern des Sollkraftstoffdrucks korrigiert.
In dem dritten Ausführungsbeispiel wird der Sollkraftstoffdruck für den niedrigen Druck bzw. den hohen Druck gebildet. Alternativ kann die Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung in der Umgebung des oberen Totpunkts, einer mittleren Position zwischen dem oberen Totpunkt und dem unteren Totpunkt und der Umgebung des unteren Totpunkts gebildet werden. Gemäß der Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung kann der Sollkraftstoffdruck für einen niedrigen Druck, einen mittleren Druck und einen hohen Druck gebildet werden.
[Viertes Ausführungsbeispiel]
Wie in dem zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben ist, wird die Kolbenfeuchtigkeit gemäß der Temperatur des Verbrennungsmotors 11 und der Qualität des Kraftstoffs verändert.
Gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel wird eine in 8 gezeigte Routine während der Homogenverbrennungsbetriebsart ausgeführt, um die Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung zu bilden. Wenn eine Temperatur des Verbrennungsmotorkühlmittels niedriger als ein vorbestimmter Wert ist und/oder wenn der Kraftstoff aus einer schweren Zusammensetzung besteht, wird die Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung auf die gleiche Art und Weise wie in dem dritten Ausführungsbeispiel gebildet. Wenn das nicht der Fall ist, wird bestimmt, dass die Kraftstoffzerstäubung gut durchgeführt wird und keine Kolbenfeuchtigkeit vorhanden ist, so dass die Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung gemäß dem Verbrennungsmotor-Betriebszustand gebildet wird.
Die in 8 gezeigte Routine wird synchron mit einer Berechnungszeitabstimmung einer Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung für einen einzelnen Zylinder während der Homogenverbrennungsbetriebsart ausgeführt. In einem Schritt 401 liest der Computer die Verbrennungsmotordrehzahl Ne ein. In einem Schritt 402 liest der Computer das erforderliche Drehmoment auf der Grundlage der Position des Beschleunigers ein. Dann schreitet der Vorgang zu einem Schritt 403 weiter, in dem bestimmt wird, ob die Kühlmitteltemperatur, die durch den Kühlmitteltemperatursensor 23 erfasst wird, niedriger als der vorbestimmte Wert ist, der eine obere Grenztemperatur ist, bei der die Kraftstoffzerstäubung nicht gut erzeugt wird und die Kolbenfeuchtigkeit erzeugt wird. Wenn somit die Kühlmitteltemperatur niedriger als der vorbestimmte Wert ist, wird bestimmt, dass das Problem hinsichtlich der Kraftstoffzerstäubung und der Kolbenfeuchtigkeit möglicherweise erzeugt werden kann. In den Schritt 405 bis 408 wird der Sollkraftstoffdruck gemäß der Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung auf die gleiche Art und Weise wie in den Schritten 303 bis 306 in 6 gebildet.
In einem Schritt 404 bestimmt dann, wenn bestimmt wird, dass der eingespritzte Kraftstoff aus schweren Zusammensetzungen besteht, der Computer, dass das Problem hinsichtlich der Kraftstoffzerstäubung und der Kolbenfeuchtigkeit nicht auftreten wird. Der Vorgang schreitet zu dem Schritt 409 weiter, in dem der Sollkraftstoffdruck gemäß dem Verbrennungsmotor-Betriebszustand, wie zum Beispiel der Verbrennungsmotordrehzahl Ne und dem erforderlichen Drehmoment, mittels eines Basiskennfelds berechnet wird.
Gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel wird während der Homogenverbrennungsbetriebsart nur dann, wenn die Temperatur des Verbrennungsmotors niedrig ist und/oder der eingespritzte Kraftstoff aus den schweren Zusammensetzungen besteht, der Sollkraftstoffdruck gemäß der Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung verändert. Wenn die andere Bedingung vorliegt, wird der Sollkraftstoffdruck gemäß dem Verbrennungsmotor-Betriebszustand gebildet. Dadurch wird der optimale Sollkraftstoffdruck der Homogenverbrennungsbetriebsart gemäß dem Verbrennungsmotor-Betriebszustand gebildet. Somit kann eine stabile homogene Verbrennung realisiert werden.
In dem vierten Ausführungsbeispiel kann der Schritt 403 oder der Schritt 404 weggelassen werden.
Das erste Ausführungsbeispiel und das dritte Ausführungsbeispiel können kombiniert werden.
Somit ist der Direkteinspritz-Verbrennungsmotor 11 ist mit Ventilzeitabstimmungs-Steuerungseinrichtungen 39, 40 an einer Einlassseite und an einer Auslassseite versehen. Während der Verbrennungsmotor in einer Homogenverbrennungsbetriebsart läuft, bestimmt ein Computer, ob eine Ventilüberschneidungsdauer vorhanden ist, in der sowohl das Einlassventil 37 als auch das Auslassventil 38 geöffnet sind. Wenn die Ventilüberschneidungsdauer vorhanden ist, wird die Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung innerhalb einer Ventilüberschneidungsdauer zum Erhöhen einer Temperatur in einem Zylinder gebildet, so dass eine Zerstäubung des eingespritzten Kraftstoffs beschleunigt wird. Wenn keine Ventilüberschneidung vorhanden ist, wird die Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung in der Umgebung der Ventilöffnungszeitabstimmung des Einlassventils 37 gebildet, wodurch die Zerstäubung des eingespritzten Kraftstoffs beschleunigt wird.

Claims

Steuerungseinrichtung für eine Direkteinspritz-Brennkraftmaschine (11), die mit einer Ventilzeitabstimmungs-Steuerungseinrichtung (39, 40) von zumindest einem Einlassventil (37) versehen ist und die mit einer Funktion versehen ist, bei der Kraftstoff direkt in einen Zylinder während eines Einlasstakts eingespritzt wird, um eine homogene Verbrennung durchzuführen, mit: einer Ventilüberschneidungs-Bestimmungseinrichtung (30) zum Bestimmen, ob eine Ventilüberschneidungsdauer vorhanden, in der sowohl das Einlassventil (37) als auch ein Auslassventil (38) geöffnet sind; einer Kraftstoffeinspritzzeitabstimmungs-Bildungseinrichtung (30) zum Bilden einer Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung innerhalb der Ventilüberschneidungsdauer, wenn die Ventilüberschneidung vorhanden ist.
Steuerungseinrichtung für eine Direkteinspritz-Brennkraftmaschine (11) gemäß Anspruch 1, wobei die Kraftstoffeinspritzzeitabstimmungs-Bildungseinrichtung (30) die Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung bei einer Ventilöffnungszeitabstimmung des Einlassventils (37) oder ihrer Umgebung bildet, wenn keine Ventilüberschneidungsdauer vorhanden ist.
Steuerungseinrichtung für eine Direkteinspritz-Brennkraftmaschine (11) gemäß Anspruch 1 oder 2, des Weiteren mit einer Kühlmitteltemperatur-Erfassungseinrichtung (23) zum Erfassen einer Temperatur eines Kühlmittels für den Verbrennungsmotor (11), wobei die Kraftstoffeinspritzzeitabstimmungs-Bildungseinrichtung (30) die Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung gemäß einem Verbrennungsmotor-Betriebszustand ohne Bezug auf eine Anwesenheit/Abwesenheit der Ventilüberschneidungsdauer bildet, wenn die Temperatur des Kühlmittels höher als ein vorbestimmter Wert ist.
Steuerungseinrichtung für eine Direkteinspritz-Brennkraftmaschine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, des Weiteren mit einer Kraftstoffqualitäts-Erfassungseinrichtung (30) zum Erfassen einer Qualität des Kraftstoffs, wobei die Kraftstoffeinspritzzeitabstimmungs-Bildungseinrichtung (30) die Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung gemäß einem Verbrennungsmotor-Betriebszustand ohne Bezug auf eine Anwesenheit/Abwesenheit der Ventilüberschneidungsdauer bildet, wenn der Kraftstoff aus einer leichten Zusammensetzung besteht.
Steuerungseinrichtung für eine Direkteinspritz-Brennkraftmaschine (11), die mit einer Funktion versehen ist, bei der ein Kraftstoff direkt in einen Zylinder während eines Einlasstakts eingespritzt wird, um eine homogene Verbrennung durchzuführen, und die mit einer Funktion versehen ist, bei der ein Druck eines Einspritzkraftstoffs, der als Kraftstoffdruck bezeichnet wird, gesteuert wird, mit: einer Sollkraftstoffdruck-Bildungseinrichtung (30) zum Bilden eines Sollsteuerungswerts des Kraftstoffdrucks, der als Sollkraftstoffdruck bezeichnet wird, gemäß einem Verbrennungsmotor-Betriebszustand; und einer Kraftstoffeinspritzzeitabstimmungs-Bildungseinrichtung (30) zum Bilden einer Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung gemäß einem Verbrennungsmotor-Betriebszustand, wobei die Sollkraftstoffdruck-Bildungseinrichtung (30) den Sollkraftstoffdruck verringert, wenn die Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung in der Umgebung eines oberen Totpunkts eines Kolbens gebildet wird.
Steuerungseinrichtung für eine Direkteinspritz-Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 5, wobei die Sollkraftstoffdruck-Bildungseinrichtung (30) den Sollkraftstoffdruck erhöht, wenn die Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung in der Umgebung eines unteren Totpunkts des Kolbens gebildet wird.
Steuerungseinrichtung für eine Direkteinspritz-Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 5 oder 6, des Weiteren mit einer Kühlmitteltemperatur-Erfassungseinrichtung (23) zum Erfassen einer Temperatur eines Kühlmittels für den Verbrennungsmotor (11), wobei die Sollkraftstoffdruck-Bildungseinrichtung (30) keine Korrektur des Sollkraftstoffdrucks auf der Grundlage der Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung ausführt, wenn die Temperatur des Kühlmittels höher als ein vorbestimmter Wert ist.
Steuerungseinrichtung für eine Direkteinspritz-Brennkraftmaschine gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, des Weiteren mit einer Kraftstoffqualitäts-Erfassungseinrichtung (30) zum Erfassen einer Qualität des Kraftstoffs, wobei die Sollkraftstoffdruck-Bildungseinrichtung keine Korrektur des Sollkraftstoffdrucks auf der Grundlage der Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung ausführt, wenn der Kraftstoff aus leichten Zusammensetzungen besteht.