DE10134556B4

DE10134556B4 - Verbrennungzustand-Steuer/Regelsystem eines Verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE10134556B4
Application number: DE10134556A
Authority: DE
Inventors: Masaki Wako Ueno; Yasunori Wako Ehara; Masahiro Wako Sato; Ken Wako Ogawa; Isao Wako Komoriya
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2000-07-17
Filing date: 2001-07-16
Publication date: 2006-10-12
Anticipated expiration: 2021-07-17
Also published as: US20020026921A1; JP2002030970A; US6516772B2; DE10134556A1

Abstract

System zum Steuern/Regeln des Verbrennungszustands eines Verbrennungsmotors (10), in dem Benzin direkt in Zylinderbrennkammern (22) eingespritzt wird, umfassend:
einen Luft/Kraftstoffverhältnissensor (76) zum Erfassen eines Luft/Kraftstoffverhältnisses (KACT) von vom Motor (10) abgegebenem Abgas;
ein Motorbetriebszustand-Erfassungsmodul (66, 70, 90), das Betriebszustände des Motors (10) einschließlich zumindest einer Drehzahl (NE) und einer Motorlast (PBA) erfasst;
ein Kraftstoffeinspritzmengen-Berechnungsmodul (90), das eine Basis-Kraftstoffeinspritzmenge (TIM) auf der Basis zumindest der Motordrehzahl (NE) und der Motorlast (PBA) der erfassten Motorbetriebszustände berechnet und die Basis-Kraftstoffeinspritzmenge derart korrigiert, dass ein Fehler zwischen dem erfassten Luft/Kraftstoffverhältnis (KACT) und einem Soll-Luft/Kraftstoffverhältnis (KCMD) kleiner wird, um eine Ausgabe-Kraftstoffeinspritzmenge (TOUT) zu bestimmen, die in die Zylinderbrennkammern (22) des Motors (10) einzuspritzen ist;
ein Zündzeitpunkt-Berechnungsmodul (90), das einen Zündzeitpunkt (IG) auf der Basis zumindest der Motordrehzahl (NE) und der Motorlast (PBA) der erfassten Motorbetriebszustände berechnet, um ein Gemisch des eingespritzen Kraftstoffs und von Luft, die durch ein Luftansaugsystem (12) angesaugt...

Description

Diese Erfindung betrifft ein Verbrennungszustand-Steuer/Regelsystem eines Verbrennungsmotors, insbesondere ein System zum Steuern/Regeln des Verbrennungszustands eines direkt einspritzenden kerzengezündeten Mehrzylindermotors, in dem Benzin direkt in die Brennkammer des Motors eingespritzt wird.

Die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. Hei 9(1997)-268942 lehrt, dass dann, wenn der Verbrennungszustand in einem direkt einspritzenden kerzengezündeten Motor, der in einem Schichtverbrennungs-Betriebsmodus (einer Artvon Magerverbrennungs-Betriebsmodus) betreibbar ist, schlechter wird oder an Qualität verliert, die Verschlechterung des Verbrennungszustands unterdrückt wird, indem die Abgasrückführströmungsrate (oder -menge) oder/und der Zündzeitpunkt oder/und das Luft/Kraftstoffverhältnis graduell geändert wird.

Insbesondere lehrt sie, dass die Verschlechterung des Verbrennungszustands zuerst durch den Zündzeitpunkt oder das Luft/Kraftstoffverhältnis unterdrückt wird, und wenn der Verbrennungszustand unverändert bleibt, dann die AGR-Strömungsrate gesenkt wird. Wenn die Verbrennung immer noch im verschlechterten Zustand verbleibt, lehrt sie, die Kraftstoffeinspritzzeit von dem Kompressionstakt zu dem Ansaugtakt hin zu verschieben, und wenn die Situation dennoch unverändert bleibt, das Luft/Kraftstoffverhältnis bis zum stöchiometrischen Luft/Kraftstoffverhältnis hin anzufetten.

Somit offenbart dieser Stand der Technik, verschiedene Motorbetriebsparameter zu ändern, wenn sich herausstellt, dass der Verbrennungszu stand schlechter geworden ist. Jedoch diskutiert dieser Stand der Technik das Problem bei diesem Schichtverbrennungs-Betriebsmodus nur als ein Beispiel des Magerverbrennungs-Betriebsmodus.

Jedoch sind einige Motoren in einer Mehrzahl von Magerverbrennungs-Betriebsmodi betreibbar, z.B. zwei Modi, die diesen Schichtverbrennungs-Betriebsmodus (Diffusionsverbrennungs-Betriebsmodus), in dem das Soll-Luft/Kraftstoffverhältnis KCMD auf maximal 60,0 : 1 gesetzt wird und der Kraftstoff in dem Kompressionstakt eingespritzt wird, und einen Homogenverbrennungs-Betriebsmodus (gleichmäßigen Verbrennungs-Betriebsmodus), in dem das Soll-Luft/Kraftstoffverhältnis KCMD als fetter (weniger mager) als das des Schicht-Betriebsmodus bestimmt wird und Kraftstoff in dem Ansaugtakt eingespritzt wird, umfasst.

In einem Motor, der diese zwei Arten von Magerverbrennungs-Betriebsmodi aufweist, sind die Parameter, die zur Verbrennungsstabilität beitragen, für die zwei Modi nicht immer gemeinsam. Insbesondere spielen das Luft/Kraftstoffverhältnis, die AGR-Strömungsrate und die Spülströmungsrate (von Kraftstoffdampf zu dem Luftansaugsystem) eine signifikante Rolle bei der Stabilisierung des Verbrennungszustands in dem Schichtverbrennungs-Betriebsmodus, während das Luft/Kraftstoffverhältnis, die AGR-Strömungsrate und der Zündzeitpunkt einen ausgezeichneten Beitrag leisten, den Verbrennungszustand in dem Homogenverbrennungs-Betriebsmodus zu stabilisieren.

Demzufolge ist es bevorzugt, bei der Wiederherstellung der Stabilität des Verbrennungszustands, wenn er schlechter wird, die Parameter in Antwort auf den gewählten Betriebsmodus höchst effektiv zu wählen und die Verschlechterung des Verbrennungszustands durch Ändern der gewählten Parameter zu unterdrücken. Jedoch wird hiervon nichts in dem vorgenannten Stand der Technik gelehrt oder vorgeschlagen.

Die DE 196 50 517 A1 offenbart ein System nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, nicht jedoch die Funktionsweise von AGR- und Zündeinstellung während den unterschiedlichen Betriebsweisen des Motors.

Robert Bosch GmbH, Ottomotoren-Management, 1998, Seiten 343 bis 345 befasst sich mit Kraftstoff-Verdunstungs-Rückführung, jedoch nicht im Kontext mit Schichtverbrennung.

Die DE 197 1 14 77 A1 befasst sich mit der Steuerung von Direkteinspritzmotoren bei magerem und stöchiometrischem Luft/Kraftstoffverhältnis in Bezug auf Last, Drehzahl, Luftkraftstoffverhältnis, AGR-Regelung, Emissionen und erwähnt auch die Steuerung von Kraftstoff-Verdunstungs-Rückführung und Zündzeitpunkt.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verbrennungszustand-Steuer/Regelsystem eines wahlweise in unterschiedlichen Magerverbrennungs-Betriebsmodi betreibbaren Verbrennungsmotors anzugeben, das die Parameter bei der Wiederherstellung der Stabilität des Verbrennungszustands, wenn er schlechter wird, in Antwort auf den gewählten Betriebsmodus höchst effektiv wählt und die Verschlechterung des Verbrennungszustands unterdrückt, indem es die gewählten Parameter ändert.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch Vorsehen eines Systems zum Steuern/Regeln des Verbrennungszustands eines Verbrennungsmotors, in dem Benzin direkt in Zylinderbrennkammern eingespritzt wird mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.

Der direkt einspritzende kerzengezündete Motor ist in Magerverbrennungs-Betriebsmodi betreibbar, die einen Homogenverbrennungsmodus und einen Schichtverbrennungs-Betriebsmodus und einen stöchiometrischen Luft/Kraftstoffverhältnis-Betriebsmodus beinhalten, die sich im Soll-Luft/Kraftstoffverhältnis unterscheiden. Die Verschlechterung des Verbrennungszustands wird durch Fehlzündungserfassung erfasst, und wenn bestimmt wird, dass er schlechter geworden ist, werden das Soll-Luft/Kraftstoffverhältnis, die AGR-Strömungsrate und der Zündzeitpunkt geändert, wenn der Motor in dem Schichtverbrennungs-Betriebsmodus arbeitet, während das Soll-Luft/Kraftstoffverhältnis, die AGR-Strömungsrate und die Spülströmungsrate geändert werden, wenn der Motor in dem Homogenverbrennungs-Betriebsmodus arbeitet, um hierdurch sicherzustellen, dass eine Verschlechterung des Verbrennungszustands wirkungsvoll unterdrückt wird.

Bevorzugt umfasst das Verbrennungszustands-Steuer/Regelmodul ein Fehlzündungs-Erfassungsmodul, das eine an dem Motor aufgetretene Fehlzündung erfasst; und ein Verbrennungszustand-Verschlechterungs-Bestimmungsmodul, das bestimmt, dass der Verbrennungszustand schlechter geworden ist, wenn die Fehlzündung erfasst wird.

Bevorzugt umfasst das Fehlzündungs-Erfassungsmodul ein Schwellenwert-Berechnungsmodul, das auf der Basis zumindest des Soll-Luft/Kraftstoffverhältnisses einen Schwellenwert berechnet; und ein Vergleichsmodul, das das erfasste Luft/Kraftstoffverhältnis mit dem Schwellenwert ver gleicht; und die Fehlzündung auf der Basis eines Ergebnisses des Vergleichs erfasst.

Bevorzugt umfasst ferner ein Zylinder-Luft/Kraftstoffverhältnis-Schätzmodul, das das Luft/Kraftstoffverhältnis jedes Zylinders auf der Basis eines Modells schätzt, das ein Verhalten eines Abgaskrümmers beschreibt und auf der Basis der Annahme aufgestellt ist, dass die Ausgabe des Luft/Kraftstoffverhältnissensors einen gewichteten Mittelwert umfasst, der erhalten wird, indem vergangene Zündhistorien der Zylinder mit einem Wichtungskoeffizienten multipliziert werden, sowie eines Beobachters zum Beobachten eines inneren Zustands des Modells; und wobei das Vergleichsmodul das geschätzte Luft/Kraftstoffverhältnis jedes Zylinders mit dem Schwellenwert vergleicht.

Bevorzugt umfasst das Verbrennungszustands-Verschlechterungs-Bestimmungsmodul: ein Zeitmessmodul, das eine Zeitdauer misst, wenn die Fehlzündung erfasst wird; ein Parameter-Berechnungsmodul, das einen Parameter derart berechnet, dass er inkrementiert wird, wenn während der Zeitdauer die Fehlzündung erfasst wird, während er dekrementiert wird, wenn während der Zeitdauer keine Fehlzündung erfasst wird; und den Verbrennungszustand auf der Basis des Parameters bestimmt.

Bevorzugt umfasst das Verbrennungszustands-Steuer/Regelmodul: ein zweites Zeitmessmodul, das eine zweite Zeitdauer misst, wenn der Betriebsmoduszwischen dem Schichtverbrennungsmodus und dem Homogenverbrennungs-Betriebsmodus umgeschaltet wird; und die Steuerung/Regelung verzögert, bis die zweite Zeitdauer abgelaufen ist.

Bevorzugt umfasst das Verbrennungszustands-Steuer/Regelmodul: ein drittes Zeitmessmodul, das eine zweite Zeitdauer misst, wenn die Zufuhr der Ausgabe-Kraftstoffeinspritzung wieder aufgenommen wird, nachdem sie gesperrt worden ist; und die Steuerung/Regelung verzögert, bis die dritte Zeitdauer abgelaufen ist.

In dem System umfasst der Betriebsmodus einen stöchiometrischen Luft/Kraftstoffverhältnis-Betriebsmodus, in dem das Soll-Luft/Kraftstoffverhältnis auf einen Wert gesetzt wird, der weniger mager ist als der des Homogenverbrennungs-Betriebsmodus; und das Betriebsmodus-Wählmodul vom Schichtverbrennungs-Betriebsmodus, vom Homogenverbrennungs-Betriebsmodus und vom stöchiometrischen Luft/Kraftstoffverhältnis-Betriebsmodus auf der Basis der Motorlast einen auswählt.

Diese und andere Ziele und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung und den Zeichnungen besser ersichtlich, worin:
1 ist eine schematische Gesamtansicht, die ein Verbrennungszustand-Steuer/Regelsystem eines Verbrennungsmotors nach einer Ausführung der Erfindung zeigt;
2 ist eine schematische Ansicht, die zeigt, wo ein Luft/Kraftstoffverhältnissensor (LAF-Sensor) in Bezug auf den Abgaskrümmer des in 1 dargestellten Motors installiert ist;
3 ist ein Flussdiagramm, das den Betrieb des in 1 dargestellten Systems zeigt;
4 ist eine Flussdiagramm, das die Unterroutine der Bestimmung zeigt, ob die Steuerung zum Unterdrücken der Verschlechterung der Verbrennungsstabilität (Antriebsfähigkeits-Kompensations-Steuerung) ausgeführt werden sollte, in Bezug auf das Flussdiagramm von 3;
5 ist ein Zeitdiagramm, das den Betrieb (die Antriebsfähigkeits-Kompensations-Steuerung) des in 3 dargestellten Systems zeigt;
6 ist eine Grafik, die Charakteristiken von Wichtungskoeffizienten zeigt, die in Bezug auf den Antriebsfähigkeits-Kompensationsgrad EXT.DR gesetzt sind, auf die sich das Flussdiagramm von 3 bezieht;
7 ist ein Flussdiagramm, das die Unterroutine zum Setzen eines Verzögerungs-Timers (Herunterzählers) TMMFDLY zeigt, auf die sich das Flussdiagramm von 3 bezieht;
8 ist eine Flussdiagramm, das die Unterroutine zur Bestimmung zeigt, ob eine Regelung der Antriebsfähigkeits-Kompensation implementiert werden sollte, auf die sich das Flussdiagramm von 3 bezieht;
9 ist ein Flussdiagramm, das die Unterroutine zur Erfassung des Verbrennungszustands durch Fehlzündungserfassung zeigt, auf die sich das Flussdiagramm von 3 bezieht;
10 ist ein Flussdiagramm, das die Unterroutine zur Erfassung von Fehlzündung zeigt, auf die sich das Flussdiagramm von 9 bezieht;
11 ist ein Flussdiagramm, das die Unterroutine zur Lernsteuerungs-Bereichsunterscheidung zeigt, auf die sich das Flussdiagramm von 3 bezieht;
12 und 12B sind Grafiken, die den unterschiedenen Lernsteuerbereich zeigen, auf den sich das Flussdiagramm von 11 bezieht;
13 ist ein Flussdiagramm, das die Unterroutine zur Berechnung des Antriebsfähigkeits-Kompensationsgrads EXT.DR zeigt, auf die sich das Flussdiagramm von 3 bezieht;
14 ist ein Flussdiagramm, das die Unterroutine zur Berechnung von Korrekturkoeffizienten zeigt, auf die sich das Flussdiagramm von 3 bezieht;
15A bis 15D sind Grafiken, die Charakteristiken von Koeffiziententabellen für den Homogenverbrennungs-Betriebsmodus zeigen, auf die sich das Flussdiagramm von 14 bezieht; und
16A bis 16D sind Grafiken, die ähnlich Charakteristiken von Koeffiziententabellen für den Schichtverbrennungs-Betriebsmodus zeigen, auf die sich das Flussdiagramm von 14 bezieht.
Nun werden Ausführungen der vorliegenden Erfindung in Bezug auf die Zeichnungen erläutert.
1 ist eine schematische Gesamtansicht eines Zylinder-Luft/Kraftstoffverhältnis-Schätzsystems eines Verbrennungsmotors nach einer Ausführung der Erfindung.
Die Bezugszahl 10 in dieser Figur bezeichnetet einen Vierzylinder-Reihenmotor mit oben liegender Nockenwelle. Luft, die in ein Luftansaugrohr 12 durch einen an dessen fernem Ende angebrachten Luftfilter 14 angesaugt wird, strömt durch einen Spültank 16 und einen Einlasskrümmer 20, wobei deren Strömung durch ein Drosselventil 18 eingestellt wird, zu zwei Einlassventilen (nicht gezeigt) eines jeweiligen ersten (#1) bis vierten (#4) Zylinders 22 (zur einfachen Darstellung ist nur einer in der Figur gezeigt).
Jeder der Zylinder 22 besitzt einen Kolben 24, der in dem Zylinder 22 verschiebbar ist. Die Oberseite des Kolbens 24 ist vertieft, so dass in einem Raum, der durch die vertiefte Kolbenoberseite und die Innenwand eines Zylinderkopfs definiert ist, eine Brennkammer 28 gebildet ist. Eine Kraftstoffeinspritzdüse 30 ist in der Nähe der Mitte der Decke der Brennkammer 28 vorgesehen.
Die Kraftstoffeinspritzdüse 30 ist über ein Kraftstoffzufuhrrohr 32 mit einem Kraftstofftank 34 verbunden und wird mit Druckkraftstoff (Benzin) versorgt, der von einer Pumpe 34a gepumpt und durch eine Hochdruckpumpe und einen Regler (nicht gezeigt) auf einen vorbestimmten Wert unter Druck gesetzt ist. Die Kraftstoffeinspritzdüse 30 spritzt den Kraftstoff direkt in die Brennkammer 28 ein, wenn sie öffnet. Der eingespritzte Kraftstoff vermischt sich mit der Luft und bildet das Luft/Kraftstoffgemisch.
In der Brennkammer 28 ist eine Zündkerze 36 vorgesehen. Die Zündkerze 36 wird mit elektrischer Energie von einem Zündsystem 38 versorgt, das eine Zündspule (nicht gezeigt) enthält, und zündet das Luft/Kraftstoffgemisch zu einem vorbestimmten Zündzeitpunkt in der Reihenfolge erster, dritter, vierter und zweiter Zylinder. Die sich ergebende Verbrennung des Luft/Kraftstoffgemischs treibt den Kolben 24 nach unten.
Somit ist der Motor 10 ein direkt einspritzender, kerzengezündeter Mehrzylindermotor, in dem das Benzin direkt in die Brennkammer 28 der jeweiligen Zylinder 22 durch die Kraftstoffeinspritzdüse 30 eingespritzt wird.
Das durch die Verbrennung erzeugte Abgas wird durch zwei Auslassventile (nicht gezeigt) in einen Abgaskrümmer 40 abgegeben, von wo es durch ein Abgasrohr 42 zu einem Katalysator 44 (zur NOx-Entfernung in dem Abgas) und einem zweiten Katalysator 46 (einem Dreiwege-Katalysator zur Entfernung von NOx, CO und HC in dem Abgas) tritt, um gereinigt zu werden, und strömt dann aus dem Motor 10 aus.
Das Abgasrohr 42 ist an einer Stelle stromab des Zusammenflusspunkts des Abgaskrümmers 40 mit dem Luftansaugrohr 12 durch eine AGR-Leitung 48, an einer Stelle stromab des Drosselventils 18, verbunden, um das Abgas teilweise bei Betrieb der AGR (Abgasrückführung) rückzuführen. Ein AGR-Regelventil 50 ist an der AGR-Leitung 48 vorgesehen und wird geöffnet, um einen Teil des Abgases bei vorbestimmten Motorbetriebszuständen rückzuführen, während die Strömungsrate der Abgasrückführung (AGR-Menge) reguliert wird.
Ein Adsorptionsspeicher 54 ist installiert und ist mit einem Raum über dem Kraftstoffpegel des Kraftstofftanks 34 verbunden, so dass Kraftstoffdampf dem Adsorptionsspeicher 54 zugeführt wird und in der Aktivkohlefüllung in dem Adsorptionsspeicher 54 aufgefangen wird. Der Adsorptionsspeicher 54 ist durch ein Spülrohr 56 mit dem Luftansaugrohr 12 an einer Stelle stromab des Drosselventils 18 verbunden. Ein Adsorptionsspeicherregelventil 58 ist an dem Spülrohr 56 vorgesehen und wird geöffnet, um einen Teil des Kraftstoffdampfs bei vorbestimmten Motorbetriebszuständen zu spülen, während die Strömungsrate der Spülung (Spülströmungsrate) reguliert wird.
Das Drosselventil 18 ist mit einem Gaspedal (nicht gezeigt), das am Boden eines Fahrzeugfahrersitzes (nicht gezeigt) installiert ist, nicht mechanisch gekoppelt, sondern ist mit einem Schrittmotor 60 verbunden, um durch den Motor zum Öffnen/Schließen des Luftansaugrohrs 12 angetrieben zu werden. Das Drosselventil 18 wird in einer solchen DBW-(Drive-By-Wire)-Weise betätigt.
Der Kolben 24 ist mit einer Kurbelwelle 64 zu deren Drehung mit einer Pleuelstange 62 verbunden. Ein in der Nähe der Kurbelwelle 64 installierter Kurbelwinkelsensor 66 umfasst einen Pulsgeber 66a, der an der rotierenden Kurbelwelle 64 befestigt ist, sowie einen elektromagnetischen Aufnehmer 66b, der an einer gegenüber liegenden stationären Position befestigt ist. Der Kurbelwinkelsensor 66 erzeugt ein Zylinderunterscheidungssignal ("CYL" genannt) einmal alle 720 Kurbelwinkelgrade, ein Signal ("OT" (oberer Totpunkt) genannt) an einer vorbestimmten BOT-Kurbelwinkelposition sowie ein Einheitssignal ("CRK" genannt) bei 30 Kurbelwinkelgraden ("STUFE" genannt), das erhalten wird, indem man die OT-Signalintervalle durch sechs teilt.
Ein Drosselstellungssensor 68 ist mit dem Schrittmotor 60 verbunden und erzeugt ein Signal, das den Öffnungsgrad des Drosselventils 18 ("TH" genannt) anzeigt. Ein Krümmerabsolutdruck-(MAP)-Sensor 70 ist durch eine Leitung (nicht gezeigt) mit dem Luftansaugrohr 12 stromab des Drosselventils 18 verbunden und erzeugt ein Signal, das die Motorlast anzeigt, genauer gesagt den Krümmerabsolutdruck ("PBA" genannt), der durch den Ansaugluftstrom erzeugt wird.
Ein Ansauglufttemperatursensor 72 ist an einer Stelle stromauf des Drosselventils 18 vorgesehen und erzeugt ein Signal, das die Temperatur der Ansaugluft ("TA" genannt) anzeigt. Ein Kühlmitteltemperatursensor 74 ist in der Nähe des Zylinders 22 installiert und erzeugt ein Signal, das die Temperatur eines Motorkühlmittels ("TW" genannt) anzeigt.
Ferner ist ein Universal (oder Breitband)-Sensor (Luft/Kraftstoffverhältnissensor) 76 an einem Abgasrohr 42 an einer Stelle stromauf der Katalysatoren 44, 46 installiert und erzeugt ein Signal, das das Abgas-Luft/Kraftstoffverhältnis anzeigt, das sich linear proportional zur Sauerstoffkonzentration in dem Abgas ändert. Dieser Sensor 76 wird nachfolgend als "LAF"-Sensor bezeichnet.
Wie schematisch in 2 dargestellt, ist nur ein LAF-Sensor 76 an einer Stelle stromab eines Zusammenflusspunkts 40a des Abgaskrümmers 40 installiert und erzeugt das Signal, das das Luft/Kraftstoffverhältnis in den von den Zylindern 22 des Motors 10 abgegebenen Abgasen anzeigt.
Zusätzlich ist ein O₂-Sensor (Luft/Kraftstoffverhältnissensor) 80 an einer Stelle stromab der Katalysatoren 44, 46 vorgesehen und erzeugt ein Signal, das sich jedes Mal ändert, wenn sich das Abgas-Luft/Kraftstoffverhältnis in Bezug auf ein stöchiometrisches Luft/Kraftstoffverhältnis von mager zu fett und umgekehrt ändert.
Ferner ist in der Nähe des Gaspedals ein Gaspedalstellungssensor 82 vorgesehen, der ein Signal erzeugt, das die Stellung (den Öffnungsgrad) des Gaspedals ("θAP" genannt) anzeigt. Ferner ist ein Atmosphärendrucksensor 84 an einer geeigneten Stelle des Motors 10 installiert und erzeugt ein Signal, das den Atmosphärendruck ("PA" genannt) der Gegend anzeigt, in der ein Fahrzeug, an dem der Motor 10 angebracht ist, fährt.
Die Ausgaben der Sensoren werden zu einer ECU (elektronischen Steuereinheit) 90 geschickt. Die ECU 90 umfasst einen Mikrocomputer mit einer Eingabeschaltung 90a, einer CPU 90b, einem Speicher (ROM, RAM etc.) 90c, einer Ausgabeschaltung 90d und einem Zähler (nicht gezeigt). Das von dem Kurbelwinkelsensor 66 erzeugte CRK-Signal wird von dem Zähler gezählt, und die Motordrehzahl NE wird erfasst oder berechnet.
Die Ausgaben des LAF-Sensors 76 werden bei jeder STUFE sukzessiv abgetastet (d.h. A/D-gewandelt) und in dem Speicher 90c gespeichert. Die STUFE beträgt wie oben erwähnt 30 Kurbelwinkelgrade, und den STUFEN in OT-Intervallen wird eine Zahl ("STUFE-Nr." genannt) zugeordnet und sie werden miteinander identifiziert.
Die ECU 90 bestimmt oder berechnet die Kraftstoffeinspritzmenge und den Zündzeitpunkt auf der Basis der erfassten Motordrehzahl NE und der eingegebenen Sensorausgaben.
Zur Erläuterung der Kraftstoffeinspritzmengen-Bestimmung bestimmt oder berechnet die ECU 90 zuerst ein Sollmotordrehmoment PME, das die Motorlast (oder die durch den Fahrzeugfahrer angeforderte Leistung) anzeigt, auf der Basis der erfassten Motordrehzahl NE und der Gaspedalstellung θAP. Dann wählt oder bestimmt die ECU 90 einen der vorgenannten Betriebsmodi des Motors 10 auf der Basis des bestimmten Soll-Motordrehmoments PME und der erfassten Motordrehzahl NE. Die ECU 90 bestimmt oder berechnet ferner das Soll-Luft/Kraftstoffverhältnis KCMD auf der Basis des bestimmten Soll-Motordrehmoments PME und der erfassten Motordrehzahl NE.
Insbesondere, wenn das so bestimmte Motordrehmoment PME in den Bereich hoher Motorlast fällt, bestimmt die ECU 90 den Betriebsmodus (nachfolgend als "ST.EMOD" bezeichnet) als den stöchiometrischen Luft/Kraftstoffverhältnis-Betriebsmodus ("ST.EMOD = 0), in dem das Soll-Luft/Kraftstoffverhältnis KCMD als das stöchiometrische Luft/Kraftstoffverhältnis oder um dieses herum bestimmt wird, und insbesondere in einem Bereich von 12,0 : 1 bis 15,0 : 1 liegt.
Wenn das bestimmte Soll-Motordrehmoment PME in den Bereich mittlerer Motorlast fällt, bestimmt die ECU 90 den Betriebsmodus ST.EMOD als den Homogenverbrennungs-Betriebsmodus ("ST.EMOD = 11, in dem das Soll-Luft/Kraftstoffverhältnis KCMD als ein Luft/Kraftstoffverhältnis bestimmt wird, das magerer als das stöchiometrische Luft/Kraftstoffverhältnis ist, und insbesondere in einem Bereich von 15,0 : 1 bis 22,0 : 1 liegt.
Wenn ferner das bestimmte Soll-Motordrehmoment PME in den Bereich niederer Motorlast fällt, bestimmt die ECU 90 den Betriebsmodus ST.EMOD als den Schichtverbrennungs-Betriebsmodus ("ST.EMOD = 2), in dem das Soll-Luft/Kraftstoffverhältnis KCMD als ein Luft/Kraftstoffverhältnis bestimmt wird, das magerer ist als in dem Homogenverbrennungs-Betriebsmodus, und insbesondere in einem Bereich von 22,0 : 1 bis 60,0 : 1 liegt. Somit ist der Motor 10 so konfiguriert, dass er zwei Arten von Magerverbrennungs-Betriebsmodi aufweist, die den Homogenverbrennungs-Betriebsmodus und den Schichtverbrennungs-Betriebsmodus umfassen.
Wenn der stöchiometrische Verbrennungs-Betriebsmodus oder Homogenverbrennungsbetrieb gewählt ist, wird der Kraftstoff während des Ansaugtakts eingespritzt. Der eingespritzte Kraftstoff vermischt sich mit der Ansaugluft und wird gezündet, um die Homogenladeverbrennung zu erzeugen (gleichmäßige Verbrennung). Wenn der Schichtverbrennungs-Betriebsmodus gewählt ist, wird der Kraftstoff während des Kompressionstakts eingespritzt (und manchmal teilweise in dem Ansaugtakt eingespritzt) und erzeugt eine Schichtladeverbrennung (genauer die Direkteinspritz-Schichtladeverbrennung oder Diffusionsverbrennung).
Anzumerken ist, dass der Betriebsmodus (der die Motorlast anzeigt) auf der Basis der erfassten Motordrehzahl NE und des berechneten Soll-Motordrehmoments PME bestimmt wird, wobei aber die Kraftstoffeinspritzung immer so durchgeführt werden sollte, dass das tatsächliche Luft/Kraftstoffverhältnis in der Nähe der Zündkerze 36 in einen Bereich von 12,0 : 1 bis 15,0 : 1 fällt, welcher Betriebsmodus auch immer gewählt ist.
Dann bestimmt oder berechnet die ECU 90 eine Ausgabe-Kraftstoffeinspritzmenge TOUT wie folgt: TOUT = (TCYL – B × TWP)/A
Im Obigen ist TWP ein Parameter, der die eingespritzte, jedoch an der Innenwand des Ansaugrohrs 12 anhaftende Kraftstoffmenge anzeigt, und wird wie folgt berechnet: TWP = (1 – A) × TOUT + (1 – B) × TWP
Im Obigen ist A ein direktes Verhältnis des Parameters, der die an der Ansaugrohrwand anhaftende Kraftstoffmenge anzeigt, und B ist ein Abtrageverhältnis des Parameters. TCYL ist die Kraftstoffeinspritzmenge in dem betreffenden Zylinder, die von dem Motor 10 benötigt wird, und wird wie folgt berechnet: TCYL = TIM × KCMDM × KAF × KT + TT
Im Obigen bezeichnet TIM eine Basis-Kraftstoffeinspritzmenge, die als Öffnungsdauer der Kraftstoffeinspritzdüse 30 ausgedrückt ist und erhalten wird, indem vorbestimmte Kennfelddaten unter Verwendung der erfassten Motordrehzahl NE und des Krümmerabsolutdrucks PBA als Adressdaten abgefragt werden. KAF bezeichnet einen Luft/Kraftstoffverhältnis-Rückkoppelungs-Korrekturkoeffizienten auf der Basis der Ausgabe des LAF-Sensors 76. KT ist das Produkt der anderen Korrekturkoeffizienten in multiplikativer Form und TT ist die Summe der anderen Korrekturkoeffizienten in additiver Form. Und KCMDM bezeichnet einen Soll-Luft/Kraftstoffverhältnis-Korrekturkoeffizienten und wird erhalten, indem das vorgenannte Soll-Luft/Kraftstoffverhältnis KCMD um die Ladewirkung korrigiert wird.
KCMDM wird wie folgt berechnet: KCMD = KBS × KWOT × KLEAN × KMF
Im Obigen ist KBS ein Basiswert, der erhalten wird, indem vorbestimmte Kennfelddaten in Antwort auf den gewählten Betriebsmodus unter Verwendung der erfassten Motordrehzahl NE und des Krümmerabsolutdrucks PBA (oder des Soll-Motordrehmoments PME) als Adressdaten separat abgefragt werden. KWOT ist ein Anfettungs-Korrekturkoeffizient, wenn das Drosselventil 18 vollständig (weit) geöffnet ist. KLEAN ist ein Mager-Korrekturkoeffizient beim Motorstart zur Verringerung von HC. KMF ist ein Antriebsfähigkeits-Kompensations-Luft/Kraftstoffverhältnis-Korrekturkoeffi zient und wird anfänglich auf 1,0 gesetzt und nimmt mit zunehmender Verschlechterung des Verbrennungszustands zu, was später erläutert wird.
Anzumerken ist, dass, obwohl andere Koeffizienten bei der Berechnung des Soll-Luft/Kraftstoffverhältnisses KCMD verwendet werden, hierzu keine weitere Erläuterung erfolgt, da das Ziel der Erfindung nicht in der Berechnung selbst beruht. Anzumerken ist ferner, dass das Soll-Luft/Kraftstoffverhältnis KCMD und der Soll-Luft/Kraftstoffverhältnis-Korrekturkoeffizient KCMDM tatsächlich in dem Äquivalenzverhältnis ausgedrückt sind.
Zur Erläuterung der Zündzeitpunktbestimmung bestimmt oder berechnet die ECU 90 einen Basiszündzeitpunkt IGMAP auf der Basis der erfassten Motordrehzahl NE und des berechneten Soll-Motordrehmoments PME in dem Schichtverbrennungs-Betriebsmodus und bestimmt oder berechnet diesen auf der Basis der erfassten Motordrehzahl NE und des Krümmerabsolutdrucks PBA in dem Homogenverbrennungs-Betriebsmodus und dem stöchiometrischen Luft/Kraftstoffverhältnis-Betriebsmodus.
Dann bestimmt oder berechnet die ECU 90 den Ausgabe-Zündzeitpunkt IG wie folgt: IG = IGMAP + IGCR
Im Obigen bezeichnet IGCR die Summe von Korrekturkoeffizienten und wird wie folgt berechnet: IGCR = IGTW + IGTA + IGADV + IGMF
Im Obigen ist IGTW ein Zündzeitpunkt-Korrekturkoeffizient für die Motorkühlmitteltemperatur TW.IGTA ist ein ähnlicher Korrekturkoeffizient für die Atmosphärentemperatur TA, und IGADV ist ein ähnlicher Korrekturkoeffizient für das Luft/Kraftstoffverhältnis, genauer gesagt, jenes zum Vorverlagern des Zündzeitpunkts, wenn das Luft/Kraftstoffverhältnis auf einen mageren Wert gesetzt ist. IGMF ist ein Antriebsfähigkeits-Kompensations- Zündzeitpunkt-Korrekturkoeffizient, ähnlich dem vorgenannten KMF, und er wird anfänglich auf 1,0 gesetzt und nimmt mit zunehmender Verschlechterung des Verbrennungszustands in der Minusrichtung zu (in der Richtung, in der der Zündzeitpunkt verzögert wird), was später erläutert wird.
Dann gibt die ECU 90 ein Signal an das Zündsystem 38 und die Zündkerze 36 aus, um das Luft/Kraftstoffgemisch bei einer dem bestimmten Ausgabe-Zündzeitpunkt IG entsprechenden Kurbelwinkelstellung zu zünden.
Nun wird der Betrieb des Verbrennungszustand-Steuer/Regelsystems eines Verbrennungsmotors nach der vorliegenden Ausführung erläutert.
3 ist ein Flussdiagramm, das den Betrieb des Systems zeigt. Das hier dargestellte Programm wird bei einer vorbestimmten Kurbelwinkelstellung nahe dem oberen Totpunkt jedes Zylinders 22 des Motors 10 ausgeführt.
Zur Erläuterung hiervon beginnt das Programm in S10, worin bestimmt wird, ob die Steuerung zum Unterdrücken der Verschlechterung des Verbrennungszustands implementiert oder ausgeführt werden sollte. Das Word JUD.MFDR gibt dieses an. Anzumerken ist, dass in dieser Ausführung sich die Steuerung auf die Antriebsfähigkeits-Kompensations-Steuerung bezieht.
4 ist ein Flussdiagramm, das die Unterroutine dieser Bestimmung zeigt.
Vor Beginn der Erläuterung der Figur wird jedoch die Steuerung nach der Ausführung in Bezug auf ein in 5 gezeigtes Zeitdiagramm umrissen.
Bei dieser Steuerung wird zuerst bestimmt oder erfasst, ob eine Fehlzündung aufgetreten ist oder nicht, indem das erfasste (Abgas) Luft/Kraftstoffverhältnis KACTOBSV (oder KACT) mit einem Schwellenwert MFTHRS, der auf eine magere Seite (in Bezug auf das Luft/Kraftstoffverhältnis) gesetzt ist, verglichen wird, wie oben in 5 gezeigt.
Wenn die Fehlzündung erfasst worden ist, wird ein Verbrennungsstabilitäts-Bewertungs-Timer (ein Herunterzählglied) TM.CBST mit einem vorbestimmten Wert JUD.STBL gesetzt, um mit dem Herunterzählen zu beginnen (Zeitmessung), und ein Parameter, der den Kompensationsgrad für die Antriebsfähigkeit angibt, wird um einen Einheitsbetrag DDRINC inkrementiert (erhöht). Dieser Parameter (nachfolgend wird dieser Parameter "Antriebsfähigkeits-Kompensationsgrad EXT.DR" genannt) wird durch den Wert eines Zählers (eines Hochzählers) ausgedrückt.
Dann werden unter Verwendung des Antriebsfähigkeits-Kompensationsgrads EXT.DR als Adressdaten Wichtungskoeffiziententabellen abgefragt, um Wichtungskoeffizienten namens WT.AF, WT.EGR, WT.IG, WT.EVP zu berechnen. Entsprechend hierzu werden Korrekturkoeffizienten-Maximalwerte namens KMFLM, KEMFLM, KIGMFLM, KEVPMFLM vorab vorbereitet und werden dann mit den abgefragten Wichtungskoeffizienten multipliziert, so dass das Soll-Luft/Kraftstoffverhältnis, die Soll-AGR-Strömungsrate LCMD und der Zündzeitpunkt IG (oder die gewünschte Spülströmungsrate QPG) derart korrigiert werden, dass die Antriebsfähigkeit kompensiert oder verbessert wird.
Der Begriff "Antriebsfähigkeit" bedeutet allgemein "Antriebsleistung des Fahrzeugs". Demzufolge gibt die Tatsache, dass eine Fehlzündung stattgefunden hat, an, dass der Verbrennungszustand schlechter geworden ist und daher die Antriebsfähigkeit schlechter geworden ist. Um daher nach der Antriebsfähigkeit zu kompensieren, genauer gesagt, die Verschlechterung des Verbrennungszustands zu unterdrücken, werden diese Parameter korrigiert.
Das Obige wird wiederholt, bis die Fehlzündung unterdrückt worden ist. Wenn der Wert (JUD.STBL) des Verbrennungsstabilitäts-Bewertungs-Timers TM.CBST null erreicht hat, ohne eine Fehlzündung zu erfassen, wird bestimt, dass der Verbrennungszustand stabilisiert worden ist, und der Antriebsfähigkeits-Kompensationsgrad EXT.DR wird um einen Einheitsbetrag DDRDEC dekrementiert (verkleinert). Wenn jedoch erneut eine Fehlzündung erfasst worden ist, wird die Zählung des Verbrennungsstabilitäts-Bewertungs-Timers TM.SBST und EXT.DR wieder aufgenommen.
In dem direkt einspritzenden kerzengezündeten Motor 10 kann der Fehler zwischen dem Soll-Luft/Kraftstoffverhältnis und dem erfassten Luft/Kraftstoffverhältnis manchmal groß werden, und zwar aufgrund einer Störung, die etwa durch eine Herstellungsvarianz der Kraftstoffeinspritzdüse 30, der Varianz in der AGR-Strömungsrate oder unterschiedlichen Kraftstoffeigenschaften verursacht wird, was zu einer Verschlechterung der Antriebsfähigkeit führt.
Wie oben erwähnt, ist der Motor 10 so konfiguriert, dass er zwei Arten von Magerverbrennungs-Betriebsmodi aufweist, die den Homogenverbrennungs-Betriebsmodus (ST.EMOD = 1) und den Schichtverbrennungs-Betriebsmodus (ST.EMOD = 2) umfassen.
In einen solchen Motor 10, der diese zwei Arten von Magerverbrennungs-Betriebsmodi aufweist, sind die Faktoren (Parameter), die einen starken Einfluss auf die Antriebsfähigkeit haben (d.h. stark zur Verbrennungsstabilität beitragen) in den zwei Modi nicht immer die gleichen. Insbesondere haben das Luft/Kraftstoffverhältnis, die AGR-Strömungsrate und der Zündzeitpunkt einen starken Einfluss auf die Antriebsfähigkeit in dem Homogenverbrennungs-Betriebsmodus, während das Luft/Kraftstoffverhältnis, die AGR-Strömungsrate und die Spülströmungsrate in dem Schichtverbrennungs-Betriebsmodus einen starken Einfluss auf die Antriebsfähigkeit haben.
Um daher eine Verschlechterung der Antriebsfähigkeit zu kompensieren, in anderen Worten, um die Verschlechterung des Verbrennungszustands zu unterdrücken, ist es am effektivsten, die Faktoren, die zum Wiederher stellen der Antriebsfähigkeit, wenn sie schlechter wird, am effektivsten sind, in dem betreffenden Betriebsmodus zu wählen und zu korrigieren. Da beispielsweise die Schichtverbrennung in dem Schichtverbrennungs-Betriebsmodus realisiert wird, indem für die Verbrennung notwendige Parameter empfindlich ausbalanciert werden, ist die Kraftstoffeinspritzzeit oder der Zündzeitpunkt für die Wiederherstellung der Stabilität des Verbrennungszustands wertlos.
Im Hinblick auf das Obige wird in dieser Ausführung der Verbrennungszustand bestimmt oder erfasst, indem das Auftreten einer Fehlzündung erfasst wird, und wenn eine Verschlechterung des Verbrennungszustands erfasst worden ist, werden die Faktoren oder Parameter, die auf die Wiederherstellung der Stabilität einen starken Einfluss haben, im betreffenden Betriebsmodus gewählt und geändert. Die Fehlzündungserfassung wird durch das erfasste Luft/Kraftstoffverhältnis mit dem Schwellenwert, wie oben erwähnt, durchgeführt, und das erfasste Luft/Kraftstoffverhältnis in jedem Zylinder wird auf der Basis des einzigen LAF-Sensors 76 unter Verwendung des Modells und des Beobachters, die das Verhalten des Abgassystems beschreiben, genau geschätzt, um hierdurch eine genaue Fehlzündungserfassung, d.h. eine genaue Erfassung der Verschlechterung des Verbrennungszustands, sicherstellen zu können.
Auf der Basis des Obigen wird nun der Prozess im Flussdiagramm von 4 erläutert.
Das Programm beginnt in S100, in dem bestimmt wird, ob das Bit eines Flag F.FC auf 1 gesetzt ist. Da das Bit des Flag in einer Routine (nicht gezeigt) auf 1 gesetzt wird, wenn die Kraftstoffsperre (Kraftstoffzufuhrunterbrechung) fortschreitet, trägt die Bestimmung zur Bestimmung bei, ob die Kraftstoffsperre fortschreitet.
Wenn das Ergebnis positiv ist, d.h. dass der Motor 10 nicht im stetigen Betriebszustand ist, geht das Programm zu S102 weiter, worin das Bit eines Flag F.MFDR auf 0 rückgesetzt wird. Das Rücksetzen des Bit dieses Flag 0 zeigt an, dass bestimmt worden ist, dass die Antriebsfähigkeits-Kompensations-Steuerung nicht implementiert werden sollte.
Dann geht das Programm zu S104, worin das Bit eines Flag F.MFFB auf 0 rückgesetzt wird. Dieses Flag gibt an, ob die Regelung der Antriebsfähigkeits-Kompensation implementiert werden sollte oder nicht, und das Rücksetzen des Bit dieses Flag auf 0 zeigt an, dass die Regelung nicht implementiert werden sollte, während das Setzen des Bit dieses Flag auf 1 angibt, dass die Regelung implementiert werden sollte.
Dann geht das Programm zu S106 weiter, worin der vorgenannte Wert JUD.STBL auf den vorgenannten Verbrennungsstabilitäts-Bewertungs-Timer TM.CBST gesetzt wird, um mit dem Herunterzählen zu beginnen.
Wenn andererseits das Ergebnis in S100 negativ ist, geht das Programm zu S108 weiter, worin bestimmt wird, ob das Bit eines Flag F.IDLE auf 1 gesetzt ist. Da das Bit des Flag in einer Routine (nicht gezeigt) auf 1 gesetzt wird, wenn der Motor 10 leer läuft, trägt diese Bestimmung zur Bestimmung bei, ob der Motor 10 leer läuft. Wenn das Ergebnis in S108 positiv ist, geht das Programm zu S102 und ff. weiter, da die AGR oder die Adsorptionsspeicherspülung den Motorleerlauf stören könnte und daher eine Korrektur vermieden werden sollte.
Wenn das Ergebnis in S108 negativ ist, geht das Programm zu S110 weiter, worin die erfasste Motorkühlmitteltemperatur TW mit einem vorbestimmten Wert TWMFL (z.B. 70°C) verglichen wird. Wenn die erfasste Motorkühlmitteltemperatur TW kleiner oder gleich dem vorbestimmten Wert TWMFL ist, geht das Programm zu S102 weiter, da dies anzeigt, dass sich der Motor 10 nicht in einem stetigen Betriebszustand befindet. Wenn andererseits die erfasste Kühlmitteltemepratur TW größer als der vorbestimmte Wert TWMFL ist, geht das Programm zu S112 weiter, worin bestimmt wird, welcher Betriebsmodus gewählt ist.
Wenn bestimmt wird, dass der stöchiometrische Luft/Kraftstoffverhältnis-Betriebsmodus gewählt ist, geht das Programm zu S102 weiter, da die vorgenannte Verbrennungszustandssteuerung in diesem Betriebsmodus nicht durchgeführt wird.
Wenn bestimmt wird, dass der Homogenverbrennung-Betriebsmodus gewählt ist, geht das Programm zu S114 weiter, in dem die erfasste Motordrehzahl NE mit einem vorbestimmten Wert NEMFLH (z.B. 3000 UpM) verglichen wird. Wenn bestimmt wird, dass die erfasste Motordrehzahl NE größer oder gleich dem vorbestimmten Wert NEMFLH ist, geht das Programm zu S102 weiter.
Wenn in S114 bestimmt wird, dass die erfasste Motordrehzahl NE kleiner als der vorbestimmte Wert NEMFLH ist, geht das Programm zu S116 weiter, in dem die erfasste Motordrehzahl NE mit einem vorbestimmten Wert NEMFLL (z.b. 700 UpM) verglichen wird. Wenn bestimmt wird, dass die erfasste Motordrehzahl NE kleiner oder gleich dem vorbestimmten Wert NEMFLL ist, geht das Programm zu S102 weiter.
Wenn in S116 bestimmt wird, dass die erfasste Motordrehzahl NE größer als der vorbestimmte Wert NEMFLL ist, geht das Programm zu S118 weiter, in dem der erfasste Krümmerabsolutdruck (die Motorlast) PBA mit einem vorbestimmten Wert PBMFLH verglichen wird. Wenn bestimmt wird, dass der erfasste Krümmerabsolutdruck größer oder gleich dem vorbestimmten Wert PBMFLH ist, geht das Programm zu S102 weiter.
Wenn in S118 bestimmt wird, dass der erfasste Krümmerabsolutdruck PBA kleiner ist als der vorbestimmte Wert PBMFLH, geht das Programm zu S120 weiter, worin der erfasste Krümmerabsolutdruck PBA mit einem vorbestimmten Wert PBMFLL verglichen wird. Wenn bestimmt wird, dass der erfasste Krümmerabsolutdruck kleiner oder gleich dem vorbestimmten Wert PBMFLL ist, geht das Programm zu S102 weiter.
Wenn in S120 bestimmt wird, dass der erfasste Krümmerabsolutdruck PBA größer als der vorbestimmte Wert PBMFLL ist, geht das Programm zu S122 weiter, worin das Bit des Flag F.MFDR auf 1 gesetzt wird. Das Setzen des Bit dieses Flag auf 1 zeigt an, dass die Antriebsfähigkeits-Kompensations-Steuerungserfassung implementiert werden sollte.
Wenn in S112 bestimmt wird, dass der Schichtverbrennungs-Betriebsmodus gewählt ist, geht das Programm zu S124 weiter, in dem die erfasste Motordrehzahl NE mit einem vorbestimmten Wert NEMFDH (z.B. 3000 UpM) verglichen wird. Wenn bestimmt wird, dass die erfasste Motordrehzahl NE größer oder gleich dem vorbestimmten Wert NEMFDH ist, geht das Programm zu S102 weiter.
Wenn in S124 bestimmt wird, dass die erfasste Motordrehzahl NE kleiner als der vorbestimmte Wert NEMFDH ist, geht das Programm zu S126 weiter, worin die erfasste Motordrehzahl Ne mit einem vorbestimmten Wert NEMFDL (z.B. 700 UpM) verglichen wird. Wenn bestimmt wird, dass die erfasste Motordrehzahl NE kleiner oder gleich dem vorbestimmten Wert NEMFDL ist, geht das Programm zu S102 weiter.
Wenn in S126 bestimmt wird, dass die erfasste Motordrehzahl NE größer als der vorbestimmte Wert NEMFDL ist, geht das Programm zu S128 weiter, worin der erfasste Krümmerabsolutdruck (die Motorlast) PBA mit einem vorbestimmten Wert PBMFDH verglichen wird. Wenn bestimmt wird, dass der erfasste Krümmerabsolutdruck größer oder gleich dem vorbestimmten Wert PBMFDH ist, geht das Programm zu S102 weiter.
Wenn in S128 bestimmt wird, dass der erfasste Krümmerabsolutdruck PBA kleiner als der vorbestimmte Weit PBMFDH ist, geht das Programm zu S130 weiter, worin der erfasste Krümmerabsolutdruck PBA mit einem vorbestimmten Wert PBMFDL verglichen wird. Wenn bestimmt wird, dass der erfasste Krümmerabsolutdruck PBA kleiner oder gleich dem vorbestimmten Wert PBMFDL ist, geht das Programm zu S102 weiter. Wenn in S130 bestimmt wird, dass der erfasste Krümmerabsolutdruck PBA größer als der vorbestimmte Wert PBMFDL ist, geht das Programm zu S122 weiter.
Zurückkommend zum Flussdiagramm von 3, geht das Programm zu S12 weiter, worin bestimmt wird, ob das Bit des Flag F.MFDR auf 1 gesetzt ist, in anderen Worten, es wird bestimmt, ob die Antriebsfähigkeits-Kompensations-Steuerungserfassung implementiert werden sollte.
Wenn das Ergebnis positiv ist, geht das Programm zu S14 weiter, worin ein Verzögerungs-Timer (Herunterzähler) TMMFDLY gesetzt wird. Die Worte SET.MFDLY zeigen dies an. Dieser Prozess zeigt an, dass der Timer mit einem von vorbestimmten Werten gesetzt wird (wobei jeder eine Verzögerungszeit definiert, bis die Regelung begonnen werden sollte), um mit dem Herunterzählen zu beginnen (Zeitmessung).
7 ist ein Flussdiagramm, das die Unterroutine hierfür zeigt.
In der Figur beginnt das Programm in S200, worin bestimmt wird, ob das Bit des Flag F.FC auf 0 rückgesetzt ist, d.h. es wird erneut bestimmt, ob die Kraftstoffsperre fortschreitet. Wenn das Ergebnis positiv ist, geht das Programm zu S202 weiter, worin bestimmt wird, ob das Bit eines Flag F. FC 1 auf 1 gesetzt ist. Da dieses Flag F. FC 1 das Bit des Flag im vorherigen Zyklus anzeigt (dem Wert der letzten Programmschleife im Flussdiagramm von 3), trägt die Bestimmung zur Bestimmung bei, ob die Kraftstoffsperre im vorherigen Zyklus implementiert wurde.
Wenn das Ergebnis in S202 positiv ist, geht das Programm zu S204 weiter, worin erneut bestimmt wird, welcher Betriebsmodus gewählt ist. Wenn bestimmt wird, dass derstöchiometrische Luft/Kraftstoffverhältnis-Betriebsmodus gewählt ist, geht das Programm zu S206 weiter, worin ein vorbestimmter Wert MFD.C2S (z.B. 100 msec) auf den Timer TMMFDLY gesetzt wird und das Programm sofort beendet wird.
Wenn in S204 bestimmt wird, dass der Homogenverbrennungs-Betriebsmodus gewählt ist, geht das Programm zu S208 weiter, worin ein vorbestimmter Wert MFD.C2L (z.B. 100 msec) auf den Timer TMMFDLY gesetzt wird. Wenn in S204 bestimmt wird, dass der Schichtverbrennungs-Betriebsmodus gewählt ist, geht das Programm zu S210 weiter, worin ein vorbestimmter Wert MFD.C2D (z.B. 100 msec) auf den Timer TMMFDLY gesetzt wird.
Wenn andererseits das Ergebnis in S200 oder S202 negativ ist, geht das Programm zu S212 weiter, worin die Wahl des Betriebsmodus erneut bestimmt wird, und wenn bestimmt wird, dass der Homogenverbrennungs-Betriebsmodus gewählt ist, geht das Programm zu S214 weiter, worin ein Wert ST.EMOD1 bestimmt wird. Da dieses Wort den Wert im vorherigen Zyklus anzeigt, trägt die Bestimmung zur Bestimmung bei, welcher Betriebsmodus im vorherigen Zyklus gewählt war. Wenn in S214 bestimmt wird, dass der Betriebsmodus im vorherigen Zyklus auch der Homogenverbrennungs-Betriebsmodus war, da sich der Betriebsmodus nicht geändert hat, wird das Programm sofort beendet.
Wenn in S214 bestimmt wird, dass der Betriebsmodus im vorherigen Zyklus der stöchiometrische Luft/Kraftstoffverhältnis-Betriebsmodus war, geht, da dies eine Änderung des Betriebsmodus anzeigt, das Programm zu S216 weiter, worin ein vorbestimmter Wert MFD.S2L (z.B. 100 msec) auf den timer TMMFDLY gesetzt wird. Wenn in S214 bestimmt wird, dass der Betriebsmodus im vorherigen Zyklus der Schicht-Verbrennung-Betriebs modus war, geht, da auch dies eine Änderung des Betriebsmodus anzeigt, das Programm zu S218 weiter, in dem ein vorbestimmter Wert MFD.D2L (z.B. 100 msec) auf den Timer TMMFDLY gesetzt wird.
Wenn in S212 bestimmt wird, dass der Schicht-Verbrennung-Betriebsmodus gewählt wird, geht das Programm zu S220 weiter, worin bestimmt wird, welcher Betriebsmodus im vorherigen Zyklus gewählt war. Wenn bestimmt wird, dass auch der gleiche Betriebsmodus gewählt war, wird, da sich der Betriebsmodus nicht geändert hat, das Programm sofort beendet.
Wenn andererseits in S220 bestimmt wird, dass der Betriebsmodus im vorherigen Zyklus der stöchiometrische Luft/Kraftstoffverhältnis-Betriebsmodus war, geht, da dies eine Änderung des Betriebsmodus anzeigt, das Programm zu S222 weiter, worin ein vorbestimmter Wert MFD.S2D (z.B. 100 msec) auf den Timer TMMFDLY gesetzt wird. Wenn in S220 bestimmt wird, dass der Betriebsmodus im vorherigen Zyklus der Homogenverbrennungs-Betriebsmodus war, geht, da auch dies eine Änderung des Betriebsmodus anzeigt, das Programm zu S224 weiter, worin ein vorbestimmter Wert MFD.L2D (z.B. 100 msec) auf den Timer TMMFDLY gesetzt wird.
Somit wird in Antwort auf die Bedingungen, dass nach Rückkehr von der Kraftstoffsperre die Kraftstoffzufuhr wieder aufgenommen wird oder der gewählte Betriebsmodus zu einem anderen umgeschaltet wird, die Verzögerungszeit (während der die Regelung der Antriebsfähigkeits-Kompensation verzögert werden sollte) derart gesetzt, dass die Regelung zu einer Zeit eingeleitet werden sollte, die für die Bedingungen geeignet ist, um hierdurch zu verhindern, dass eine fehlerhafte Erfassung auftritt.
Zurückkommend zum Flussdiagramm von 3, geht das Programm dann zu S16 weiter, worin bestimmt wird, ob die Regelung der Antriebsfähigkeits-Kompensation implementiert werden sollte. Die Worte JUD.MFFB geben dies an.
8 ist ein Flussdiagramm, das die Unterroutine hierfür zeigt.
In der Figur beginnt das Programm in S300, worin der Wert des Timers TMMFDLY bestimmt wird, und wenn bestimmt wird, dass der Timerwert null überschreitet, geht das Programm zu S302 weiter, worin der Wert des Timers TMMFDLY um eins dekrementiert wird. Das Programm geht dann weiter zu S304, worin das Bit des Flag F.MFFB auf 0 rückgesetzt wird, um anzuzeigen, dass die Regelung nicht implementiert werden sollte. Das Programm geht dann zu S306 weiter, worin der vorbestimmte Wert JUD.STBL auf den Verbrennungsstabilitäts-Bewertungs-Timer TM.CBST gesetzt wird.
Wenn andererseits in S300 bestimmt wird, ob der Timerwert kleiner oder gleich null ist, geht das Programm zu S308 weiter, worin der Wert des Timers TMMFDLY auf null rückgesetzt wird, und weiter zu S310, worin das Bit des Flag F.MFFB auf 1 gesetzt wird, um anzuzeigen, dass die Regelung implementiert werden sollte.
Zurückkommend zum Flussdiagramm von 3, geht das Programm dann zu S18 weiter, worin bestimmt wird, ob das Bit des Flag F.MFFB auf 1 gesetzt ist, in anderen Worten, es wird bestimmt, ob die Regelung implementiert werden sollte. Wenn das Ergebnis positiv ist, geht das Programm zu S20, worin der Verbrennungszustand erfasst oder bestimmt wird. Die Worte MON.COMB geben dies an.
9 ist ein Flussdiagramm, das die Unterroutine hierfür zeigt.
In der Figur beginnt das Programm in S400, worin eine Fehlzündungserfassung durchgeführt wird. Das Wort DET.MF gibt dieses an.
10 ist ein Flussdiagramm, das eine Unterroutine hierfür zeigt.
In der Figur beginnt das Programm in S500, worin bestimmt wird, ob das Bit eines Flag F.OBSV auf 1 gesetzt ist. Da das Bit des Flag auf 1 gesetzt wird, wenn die Zylinder-Luft/Kraftstoffverhältnis-Schätzung in einer Routine (nicht gezeigt) auf der Basis des vorgenannten Modells und des Beobachters durchgeführt wird, trägt diese Bestimmung zur Bestimmung bei, ob die Zylinder-Luft/Kraftstoffverhältnis-Schätzung implementiert worden ist.
Zur Erläuterung der Zylinder-Luft/Kraftstoffverhältnis-Schätzung aus der Ausgabe eines einzelnen LAF-Sensors schlägt der Anmelder im US-Patent Nr. 5 524 598 vor, das Luft/Kraftstoffverhältnis an jedem Zylinder unter Verwendung eines Beobachters zu schätzen. In dieser Technik nimmt der Anmelder an, dass die Ausgaben des LAF-Sensors 76 ein gewichtetes Mittel sind, das erhalten wird, indem die vergangenen Zündhistorien der jeweiligen Zylinder mit einem Wichtungskoeffizient C multipliziert werden, und bildet ein Modell desselben und konstruiert einen Beobachter, der mittels einer Zustandsgleichung und einer Ausgabegleichung, in Gl. 1 gezeigt, x(k) beobachtet, so dass das Luft/Kraftstoffverhältnis jedes Zylinders aus X(K) geschätzt werden kann.
Ferner schlägt der Anmelder im US-Patent Nr. 5 600 056 vor, die Sensorausgabe sukzessiv abzutasten und einen unter den abgetasteten Datenwerten auszuwählen, indem Kennfelddaten durch Motorbetriebsparameter abgefragt werden, und schlägt im US-Patent Nr. 5 548 514 vor, unter einer Mehrzahl von Beobachterverstärkungsgradmatrizen durch ähnliche Motorbetriebsparameter eine auszuwählen und zu verwenden.
Mit der Zylinder-Luft/Kraftstoffverhältnis-Schätzung oder -Bestimmung unter Verwendung der oben verwendeten Techniken wird es möglich, das Luft/Kraftstoffverhältnis jedes Zylinders genau zu schätzen und somit eine Fehlzündungserfassung genau durchzuführen und die Verbrennungszustandssteuerung geeignet durchzuführen. Wenn das Zylinder-Luft/Kraftstoffverhältnis ohne diese Technik aus der Ausgabe des einzigen Luft/Kraftstoffverhältnissensors geschätzt wird, ist es nicht möglich, das Luft/Kraftstoffverhältnis an jedem Zylinder genau zu schätzen, da die Sensorausgabe lediglich ein gemitteltes Luft/Kraftstoffverhältnis sämtlicher Zylinder anzeigt, das durch den Vorgang an einem bestimmten Zylinder leicht beeinflusst wird.
Da jedoch die obigen Techniken keine direkte Beziehung zur Erfindung haben, folgt keine weitere Erläuterung.
Wenn in dem Flussdiagramm von 10 das Ergebnis in S500 positiv ist, geht das Programm zu S502 weiter, worin das Soll-Luft/Kraftstoffverhältnis KCMDOBSV (das das Soll-Luft/Kraftstoffverhältnis angibt, wenn die Zylinder-Luft/Kraftstoffverhältnis-Schätzung durchgeführt wird) mit einem vorbestimmten Wert KMFTHRS multipliziert wird und das erhaltene Produkt als der oben erwähnte Schwellenwert MFTHRS bestimmt wird.
Das Programm geht dann zu S504 weiter, worin das erfasste Luft/Kraftstoffverhältnis KACTOBSV (das das geschätzte Luft/Kraftstoffverhältnis angibt, genauer gesagt, das geschätzte Luft/Kraftstoffverhältnis an einem betreffenden Zylinder, wenn die Zylinder-Luft/Kraftstoffverhältnis-Schätzung durchgeführt wird) mit dem Schwellenwert MFTHRS verglichen wird.
Wenn in S504 bestimmt wird, dass das erfasste Luft/Kraftstoffverhältnis KACTOBSV größer oder gleich dem Schwellenwert MFTHRS ist, in anderen Worten, in diesem Schritt bestimmt wird, dass das erfasste Luft/Kraftstoffverhältnis in der mageren Richtung größer als der Schwellenwert ist, wird bestimmt, dass eine Fehlzündung stattgefunden hat, und das Programm geht zu S506 weiter, worin das Bit eines Flag F.MF auf 1 gesetzt wird, und weiter zu S508, worin der vorbestimmte Wert JUD.STBL auf den Verbrennungsstabilitäts-Bewertungs-Timer TM.CBST gesetzt ist.
Wenn andererseits in S504 bestimmt wird, dass das erfasste Luft/Kraftstoffverhältnis KACTOBSV kleiner als der Schwellenwert MFTHRS ist, in anderen Worten bestimmt wird, dass keine Fehlzündung stattgefunden hat, geht das Programm zu S510 weiter, worin das Bit des Flag F.MF auf 0 rückgesetzt wird. Somit zeigt das auf 1 gesetzte Bit des Flag F.MF an, dass die Fehlzündung erfasst wird, während das Rücksetzen des Bit dieses Flag auf 0 anzeigt, dass die Fehlzündung nicht erfasst wurde.
Wenn das Ergebnis in S500 negativ ist, geht das Programm zu S512 weiter, worin das Soll-Luft/Kraftstoffverhältnis KCMD mit dem MFTHRS multipliziert wird, und das erhaltene Produkt als der Schwellenwert bestimmt wird, und weiter zu S514, worin das erfasste Luft/Kraftstoffverhältnis (das das erfasste Luft/Kraftstoffverhältnis, genauer gesagt, den Mittelwert des Luft/Kraftstoffverhältnisses sämtlicher vier Zylinder angibt, wenn die Zylinder-Luft/Kraftstoffverhältnis-Schätzung nicht implementiert ist) mit dem Schwellenwert MFTHRS verglichen wird.
Wenn in S514 bestimmt wird, dass das erfasste Luft/Kraftstoffverhältnis KACT größer oder gleich dem Schwellenwert MFTHRS ist, in anderen Worten in diesem Schritt bestimmt wird, dass das erfasste Luft/Kraftstoffverhältnis in der mageren Richtung größer als der Schwellenwert ist, wird bestimmt, dass eine Fehlzündung stattgefunden hat, und das Programm geht zu S516 weiter, worin das Bit des Flag F.MF auf 1 gesetzt wird, und weiter zu S518, worin der vorbestimmte Wert JUD.STBL auf den Verbrennungsstabilitäts-Bewertungs-Timer TM.CBST gesetzt wird. Wenn andererseits in S514 bestimmt wird, dass das erfasste Luft/Kraftstoffverhältnis KACT kleiner als der Schwellenwert MFTHRS ist, wird bestimmt, dass keine Fehlzündung stattgefunden hat, und das Programm geht zu S520 weiter, worin das Bit des Flag F.MF auf 0 rückgesetzt wird.
Zurückkommend zur Erläuterung des Flussdiagramms von 9, geht das Programm dann zu S402 weiter, worin ein Verbrennungsstabilitäts-Bewertungs-Flag F.CBST auf 0 (Anfangswert) rückgesetzt wird. Wie später erläutert, wird das Bit dieses Flag auf 1 gesetzt, wenn bestimmt wird, dass die Verbrennung stabil ist.
Das Programm geht dann zu S404 weiter, worin der Verbrennungsstabilitäts-Bewertungs-Timer TM.CBST um 1 dekrementiert wird, und weiter zu S406, in dem der Wert des Timers bestimmt wird. Wenn bestimmt wird, dass der Wert des Timers größer als null ist, wird das Programm sofort beendet. Wenn bestimmt wird, dass der Wert des Timers kleiner oder gleich null ist, geht das Programm zu S408 weiter, worin das Bit des Verbrennungsstabilitäts-Bewertungs-Flag F.CBST auf 1 gesetzt wird. Es wird bestimmt, dass die Verbrennung stabil ist, da keine Fehlzündung während der Zeitdauer (JUD.STBL) erfasst wird, die durch den Verbrennungsstabilitäts-Bewertungs-Timer TM.CBST definiert ist.
Das Programm geht dann zu S410, worin der Timer TM.CBST für eine nächste Bestimmung mit dem vorbestimmten Wert JUD.STBL gesetzt wird.
Zurückkommend zum Flussdiagramm von 3, geht das Programm dann zu S22 weiter, worin Lernsteuerbereiche unterschieden werden. Das Wort MF.AREA gibt dies an.
11 ist ein Flussdiagramm, das die Unterroutine hierfür zeigt.
In der Figur beginnt das Programm in S600, worin bestimmt wird, welcher Betriebsmodus gewählt ist. Wenn bestimmt ist, dass der Homogenbetriebsmodus gewählt ist, geht das Programm zu S602 weiter, worin ein Wert h als 1 bestimmt wird, und weiter zu S604, worin die erfasste Motordrehzahl NE mit einem vorbestimmten Wert NEMFLM (z.B. 2000 UpM) verglichen wird. Wenn der vorbestimmte Wert NEMFLM größer oder gleich der erfassten Motordrehzahl NE ist, geht das Programm zu S606 weiter, worin ein Wert i als 0 bestimmt wird. Wenn in S604 bestimmt wird, dass der vorbestimmte Werte NEMFLM kleiner als die erfasste Motordrehzahl NE ist, geht das Programm zu S608 weiter, worin der Wert i als 1 bestimmt wird.
Das Programm geht dann zu S610 weiter, worin der erfasste Krümmerabsolutdruck PBA (Motorlast) mit einem vorbestimmten Wert PBMFLM (z.B. –300 mmHg) verglichen wird. Wenn in S610 bestimmt wird, dass der vorbestimmte Werte PBMFLM größer oder gleich dem erfassten Krümmerabsolutdruck PBA ist, geht das Programm zu S612 weiter, in dem ein Wert j auf 0 gesetzt wird. Wenn in S610 bestimmt wird, dass der vorbestimmte Werte PBMFLM kleiner als der erfasste Krümmerabsolutdruck PBA ist, geht das Programm zu S614 weiter, worin der Wert j auf 1 gesetzt wird.
Wenn in S600 bestimmt wird, dass der Schichtverbrennungs-Betriebsmodus gewählt ist, geht das Programm von S616 zu S628 weiter, um in ähnlicher Weise die Werte h, i, j zu bestimmen.
12A zeigt die so erhaltene, durch die Werte h, i, j erfolgte Lernsteuerbereichunterscheidung in dem Homogenverbrennungs-Betriebsmodus und 12B zeigt jene in dem Schichtverbrennungs-Betriebsmodus. Wie in den Figuren dargestellt, werden die Motorbetriebszustände durch die Motordrehzahl NE und den Krümmerabsolutdruck PBA (der die Motorlast angibt) definiert, und der Wert h wird verwendet, um den Betriebsmodus (in der Zahl von ST.EMOD) anzugeben, während den Werten i, j 0 oder 1 zugeordnet wird, so dass der Lernsteuerbereich für die jeweiligen Magerverbrennungs-Betriebsmodi viergeteilt wird. Wie später erläutert, wird der Antriebsfähigkeits-Kompensationsgrad EXT.DR für die jeweiligen Lernsteuerbereiche separat bestimmt und wird in einem Sicherungsabschnitt des Speichers 90c gespeichert, nachdem der Motor 10 gestoppt worden ist. Somit ist die Steuerung in dieser Ausführung so konfiguriert, dass sie eine Art von Lernsteuerung durchführt.
Zurückkommend zum Flussdiagramm von 3, geht das Programm dann zu S24 weiter, worin der Antriebsfähigkeits-Kompensationsgrad EXT.DR berechnet wird. Das Wort "CAL.EXTDR" gibt dies an.
13 ist ein Flussdiagramm, das die Unterroutine hierfür zeigt.
In der Figur beginnt das Programm in S700, worin bestimmt wird, ob das Bit des Flag F.MF auf 1 gesetzt ist, d.h. ob die Fehlzündung erfasst worden ist. Wenn das Ergebnis positiv ist, geht das Programm zu S702 weiter, worin der Antriebsfähigkeits-Kompensationsgrad EXT.DR (h, i, j) um einen Einheitsbetrag DDRINC inkrementiert (vergrößert) wird. Insbesondere wird, wie in 6 dargestellt, der Wert EXT.DR in der Richtung geändert, in der die korrigierten Werte zunehmen.
Wenn andererseits das Ergebnis in S700 negativ ist, geht das Programm zu S704 weiter, worin bestimmt wird, ob das Bit des Flag F.CBST auf 1 gesetzt ist, und wenn das Ergebnis positiv ist, geht das Programm zu S706 weiter, worin der Antriebsfähigkeits-Kompensationsgrad EXT.DR (h, i, j) um einen Einheitsbetrag DDRDEC dekrementiert (verkleinert) wird. Wie in 6 dargestellt, wird der Wert EXT.DR in der Richtung geändert, in der die korrigierten Werte kleiner werden.
Wie gerade oben erwähnt, wird der Antriebsfähigkeits-Kompensationsgrad EXT.DR für die jewiligen Lernsteuerbereiche separat berechnet und wird in einem Sicherungsabschnitt des Speichers 90c gespeichert, nachdem der Motor 10 gestoppt worden ist, so dass er vom gespeicherten Wert aus beginnt. Wenn er sich in Antwort auf die Änderung der Motorbetriebszustände ändert, beginnt der Wert EXT.DR ab dem zuvor geänderten Wert.
Das Programm geht dann zu S708 weiter, worin der berechnete Antriebsfähigkeits-Kompensationsgrad EXT.DR (h, i, j) mit null verglichen wird, und wenn er kleiner als null ist, geht das Programm zu S710 weiter, worin der Wert als null bestimmt wird. Wenn in S708 bestimmt wird, dass der Wert größer oder gleich null ist, geht das Programm zu S712 weiter, worin der Wert erneut mit MAX (der eine Obergrenze angibt) verglichen wird. Wenn in S712 bestimmt wird, dass MAX größer oder gleich dem Wert ist, wird das Programm sofort beendet. Wenn in S712 bestimmt wird, dass MAX kleiner als der Wert ist, geht das Programm zu S714 weiter, worin MAX als der Wert bestimmt wird.
Zurückkommend zum Flussdiagramm von 3, geht das Programm dann zu S26 weiter, worin ein Korrekturkoeffizient KMFDR (allgemeiner Name der Korrekturkoeffizienten) auf der Basis des so berechneten Antriebsfähigkeits-Kompensationsgrads EXT.DR (h, i, j) berechnet wird. Die Worte CAL.KMFDR geben dies an.
14 ist ein Flussdiagramm, das die Unterroutine hierfür zeigt.
In der Figur beginnt das Programm in S800, worin bestimmt wird, welcher Betriebsmodus gewählt ist, und wenn bestimmt wird, dass der Homogenverbrennungs-Betriebsmodus gewählt ist, geht das Programm zu S802 weiter, worin der Luft/Kraftstoffverhältnis-Wichtungskoeffizient WT.AFL berechnet wird, indem eine WT.AFL-Tabelle unter Verwendung des Antriebsfähigkeits-Kompensationsgrads EXT.DR (h, i, j) als Adressdaten abgefragt wird.
15A ist eine Grafik, die eine Charakteristik der WT.AFL-Tabelle zeigt. Wie dargestellt, wird der Luft/Kraftstoffverhältnis-Wichtungskoeffizient WT.AFL so gesetzt, dass er mit zunehmendem Antriebsfähigkeits-Kompensationsgrad zunimmt.
Das Programm geht dann zu S804 weiter, worin der vorgenannte Luft/Kraftstoffverhältnis-Korrekturkoeffizient-Maximalwert KMFLM mit dem abgfragten Wert multipliziert wird und zu dem erhaltenen Produkt 1,0 addiert wird, um einen Antriebsfähigkeits-Kompensations-Luft/Kraftstoffverhältnis-Korrekturkoeffizienten KMF zu bestimmen. Der Basiswert wird mit diesem Wert multipliziert, um das Soll-Luft/Kraftstoffverhältnis KCMD so zu bestimmen, dass das Soll-Luft/Kraftstoffverhältnis KCMD in der fetten Richtung korrigiert wird. Hiermit kann die Verschlechterung des Verbrennungszustands unterdrückt werden.
Das Programm geht dann zu S806 weiter, worin der AGR-Wichtungskoeffizient WT.EGRL berechnet wird, indem eine WT.EGRL-Tabelle unter Verwendung der gleichen Parameter als Adressdaten abgefragt wird.
15B ist eine Grafik, die eine Charakteristik der WT.EGRL-Tabelle zeigt. Wie dargestellt, wird der AGR-Wichtungskoeffizient WT.EGRL so gesetzt, dass er mit zunehmendem Antriebsfähigkeits-Kompensationsgrad zunimmt.
Das Programm geht dann zu S808 weiter, worin der vorgenannte AGR-Korrekturkoeffizient-Maximalwert KEMFLM mit dem abgefragten Wert multipliziert wird und das erhaltene Produkt von 1,0 subtrahiert wird, um einen Antriebsfähigkeits-Kompensations-AGR-Korrekturkoeffizienten KEMF (Anfangswert 1,0) zu bestimmen.
Anzumerken ist hier, dass die ECU 90 die AGR-Strömungsrate LCMD wie folgt bestimmt oder berechnet: LCMD = LCMDBS × KEMF
Im Obigen gibt LCMDBS einen Befehlswert an, der als Hub-(Öffnungs)-Betrag des AGR-Regelventils 50 bestimmt wird und der als elektrischer Befehlswert für das ihm zugeordnete elektromagnetische Solenoidventil berechnet wird. LCMDBS wird mit dem AGR-Koeffizienten KEMF multipliziert, um einen End-Hubbefehlswert LCMD zu bestimmen. Auf der Basis hiervon wird das AGR-Regelventil 50 geöffnet, so dass die zur Ventilöffnung proportionale Menge (Strömungsrate) von Abgas in das Luftansaugsystem rückgeführt wird. Somit wird die AGR-Strömungsrate, in Antwort auf die Verschlechterung des Verbrennungszustands, abnehmend korrigiert. Hiermit kann die Verschlechterung des Verbrennungszustands unterdrückt werden.
Das Programm geht dann zu S810 weiter, worin der Zündzeitpunkt-Wichtungskoeffizient WT.IGL berechnet wird, indem eine WT.IGL-Tabelle unter Verwendung der gleichen Parameter als Adressdaten abgefragt wird.
15C ist eine Grafik, die eine Charakteristik der WT.IGL-Tabelle zeigt. Wie dargestellt, wird der Zündzeitpunkt-Wichtungskoeffizient WT.IGL so gesetzt, dass er mit zunehmendem Antriebsfähigkeits-Kompensationsgrad zunimmt.
Das Programm geht dann zu S812 weiter, worin der vorgenannte Zündzeitpunkt-Korrekturkoeffizient-Maximalwert KIGFLM mit dem abgefragten Wert multipliziert wird, um den berechneten Antriebsfähigkeits-Kompensations-Zündzeitpunkt-Korrekturkoeffizienten IGMF (Negativwert) zu bestimmen.
Da dieser Wert bei der Berechnung von IGCR (der Summe von Korrekturfaktoren) hierzu addiert (genauer hiervon subtrahiert) wird, um den Ausgabe-Zündzeitpunkt IG zu bestimmen, wird der Ausgabe-Zündzeitpunkt, in Antwort auf die Verschlechterung des Verbrennungszustands, in der Verzögerungsrichtung korrigiert. Hiermit kann die Verschlechterung des Verbrennungszustands unterdrückt werden.
Das Programm geht dann zu S814, worin der Spülwichtungskoeffizient WT.EVPL (der Adsorptionsspeicherspülung) berechnet wird, indem eine WT.EVPL-Tabelle unter Verwendung der gleichen Parameter als Adressdaten abgefragt wird.
15D ist eine Grafik, die eine Charakteristik der WT.EVPL-Tabelle zeigt. Wie dargestellt, wird der Spülwichtungskoeffizient WT.EVPL, unabhängig von der Größe des Antriebsfähigkeits-Kompensationsgrads, auf null gesetzt.
Das Programm geht dann zu S816 weiter, worin der vorgenannte Spül-Korrekturkoeffizient-Maximalwert KEVPMFLM mit dem abgefragten Wert multipliziert wird und das erhaltene Produkt von 1,0 subtrahiert wird, um einen Antriebsfähigkeits-Kompensations-Spül-Korrekturkoeffizienten KEVPMF (Anfangswert 1,0) zu bestimmen.
Anzumerken ist hier, dass die ECU 90 die Spülströmungsrate QPG wie folgt bestimmt oder berechnet: QPG = QPGBS × KEVPMF
Im Obigen gibt QPGBS einen Befehlswert an, der als der Hub-(Öffnungs)-Betrag des Spülregelventils 58 bestimmt ist und als ein elektrischer Befehlswert zu dem ihm zugeordneten elektromagnetischen Solenoidventil berechnet wird. QPGBS wird mit dem Spülkoeffizienten KEVPMF multipliziert, um einen Endhubbefehlswert QPG zu bestimmen. Auf der Basis hiervon wird das Spülregelventil 58 geöffnet, so dass die zur Ventilöffnung proportionale Strömungsrate (Menge) des Kraftstoffdampfes in das Luftansaugsystem rückgeführt wird. Da der Spülwichtungskoeffizient WT.EVP auf null gesetzt ist, wie in 15D dargestellt, wird in dem Homogenverbrennungs-Betriebsmodus keine Spülströmungsratenkorrektur durchgeführt.
Wenn in S800 bestimmt wird, dass der Schichtverbrennungs-Betriebsmodus gewählt ist, geht das Programm zu S818 weiter, worin der Luft/Kraftstoffverhältnis-Wichtungskoeffizient WT.AFLD berechnet wird, indem eine WT.AFD-Tabelle unter Verwendung des Antriebsfähigkeits-Kompensationsgrads EXT.DR (h, i, j) als Adressdaten abgefragt wird.
16A ist eine Grafik, die eine Charakteristik der WT.AFD-Tabelle zeigt. Wie dargestellt, wird der Luft/Kraftstoffverhältnis-Wichtungskoeffizient WT.AFD so gesetzt, dass er mit zunehmendem Antriebsfähigkeits-Kompensationsgrad zunimmt.
Das Programm geht dann zu S820 weiter, worin der vorgenannte Luft/Kraftstoffverhältnis-Korrekturkoeffizienten-Maximalwert KMFLM mit dem abgefragten Wert multipliziert wird und 1,0 zu dem erhaltenen Produkt addiert wird, um den Antriebsfähigkeits-Kompensations-Luft/Kraftstoffverhältnis-Korrekturkoeffizienten KMF zu bestimmen. Hiermit wird das Soll-Luft/Kraftstoffverhältnis KCMD in Antwort auf die Verschlechterung des Verbrennungszustands in der fetten Richtung korrigiert, und daher kann die Verschlechterung des Verbrennungszustands unterdrückt werden.
Das Programm geht dann zu S822 weiter, worin der AGR-Wichtungskoeffizient WT.EGRD berechnet wird, indem eine WT.EGRD-Tabelle unter Verwendung der gleichen Parameter als Adressdaten abgefragt wird.
16B ist eine Grafik, die eine Charakteristik der WT.EGRD-Tabelle zeigt. Wie dargestellt, wird der AGR-Wichtungskoeffizient WT.EGRD so gesetzt, dass er mit zunehmendem Antriebsfähigkeits-Kompensationsgrad zunimmt.
Das Programm geht dann zu S824 weiter, worin der vorgenannte AGR-Korrekturkoeffizienten-Maximalwert KEMFLM mit dem abgefragten Wert multipliziert wird und das erhaltene Produkt von 1,0 subtrahiert wird, um den Antriebsfähigkeits-Kompensations-AGR-Korrekturkoeffizienten KEMF zu bestimmen.
Das Programm geht dann zu S826 weiter, worin der Zündzeitpunkt-Wichtungskoeffizient WT.IGD berechnet wird, indem eine WT.IGD-Tabelle unter Verwendung der gleichen Parameter als Adressdaten abgefragt wird.
16C ist eine Grafik, die eine Charakteristik der WT.IGD-Tabelle zeigt. Wie dargestellt, wird der Zündzeitpunkt-Wichtungskoeffizient WT.IGD, unabhängig von der Größe des Antriebsfähigkeits-Kompensationsgrads, auf null gesetzt.
Das Programm geht dann zu S828 weiter, worin der vorgenannte Zündzeitpunkt-Korrekturkoeffizienten-Maximalwert KIGFLM mit dem abgefragten Wert multipliziert wird, um den Antriebsfähigkeits-Kompensations-Zündzeitpunkt-Korrekturkoeffizienten IGMD zu bestimmen. Da der Zündzeitpunkt-Wichtungskoeffizient WT.IG auf null gesetzt ist, wird in dem Schichtverbrennungs-Betriebsmodus keine Zündzeitpunktkorrektur durchgeführt.
Das Programm geht dann zu S830 weiter, worin der Spülwichtungskoeffizient WT.EVPD (der Adsorptionsspeicherspülung) berechnet wird, indem eine WT.EVPD-Tabelle unter Verwendung der gleichen Parameter als Adressdaten abgefragt wird.
16D ist eine Grafik, die eine Charakteristik der WT.EVPL-Tabelle zeigt. Wie dargestellt, wird der Spülwichtungskoeffizient WT.EVPL so gesetzt, dass er mit zunehmendem Antriebsfähigkeits-Kompensationsgrad zunimmt.
Das Programm geht dann zu S832 weiter, worin der vorgenannte Spül-Korrekturkoeffizientenmaximalwert KEVPMFLM mit dem abgefragten Wert multipliziert wird und das erhaltene Produkt von 1,0 subtrahiert wird, um den Antriebsfähigkeits-Kompensations-Spül-Korrekturkoeffizienten KEVPMF zu bestimmen. Hiermit wird die Soll-Spülflussrate in Antwort auf die Verschlechterung des Verbrennungszustands in der abnehmenden Richtung korrigiert, und daher kann die Verschlechterung des Verbrennungzustands unterdrückt werden.
Anzumerken ist hier, dass, wie aus 14 ersichtlich, keine Korrektur erfolgt, wenn der stöchiometrische Betriebsmodus gewählt ist.
Zurückkommend zum Flussdiagramm von 3, geht das Programm zu S28 weiter, wenn das Ergebnis in S12 negativ ist, worin die gleichen Prozeduren wie in S22 durchgeführt werden, und geht zu S26 weiter. Das Gleiche gilt, wenn das Ergebnis in S18 negativ ist.
Insbesondere, wenn bestimmt wird, dass der Motorbetrieb nicht in dem Bereich liegt, in dem die Antriebsfähigkeits-Kompensationssteuerung durchgeführt werden sollte, ist das System so konfiguriert, dass es die Lernsteuerwerte verwendet. Dies beruht auf der Überlegung, dass, auch wenn der Motorbetrieb außerhalb des Bereichs liegt, wo die Lernsteuerung effektiv durchgeführt werden kann, auch Gründe vorliegen würden, den Verbrennungszustand zu verschlechtern. Daher werden die Lernsteuerwerte im gesamten Motorbetrieb verwendet.
Das in der vorstehenden Weise konfigurierte System erfasst in dieser Ausführung die Verschlechterung des Verbrennungszustands durch das Auftreten einer Fehlzündung, und wenn eine Verschlechterung des Verbrennungszustands erfasst worden ist, werden die Faktoren oder Parameter, die einen starken Einfluss auf das Wiederherstellen des betreffenden Betriebsmodus haben, gewählt und geändert. Hiermit kann das System die Verschlechterung des Verbrennungszustands wirkungsvoll unterdrücken. Zusätzlich kann es dementsprechend die Verschlechterung der Emissionseigenschaften und des Kraftstoffverbrauchs so klein wie möglich machen.
Da die Fehlzündungserfassung durch das erfasste Luft/Kraftstoffverhältnis mit dem Schwellenwert durchgeführt wird und das erfasste Luft/Kraftstoffverhältnis in jedem Zylinder auf der Basis der Ausgabe des einzigen LAF-Sensors 76 unter Verwendung des Modells und des Beobachters, die das Verhalten des Abgassystems beschreiben, genau geschätzt wird, wird es möglich, eine Fehlzündung, d.h. eine Verschlechterung des Verbrennungszustands, genau zu erfassen. Hiermit kann das System die Verschlechterung des Verbrennungszustands noch wirkungsvoller unterdrücken.
Da der Antriebsfähigkeits-Kompensationsgrad EXT.DR vorbereitet ist und die Korrektur auf der Basis dieses Werts erfolgt, kann das System die Verschlechterung des Verbrennungszustands noch wirkungsvoller unterdrücken.
Da eine Verzögerungszeit beim Umschalten des Betriebsmodus oder bei der Rückkehr von der Kraftstoffsperre vorbereitet ist, kann das System eine irrtümliche Erfassung vermeiden.
Anzumerken ist, dass im Obigen "zumindest" bedeutet, dass ein oder mehrere andere Parameter oder Werte addiert oder stattdessen verwendet werden können.
Ferner ist anzumerken, dass, obwohl die Erfindung in Bezug auf einen Motor beschrieben wurde, dessen Drosselventil von einem Schrittmotor angetrieben ist, die Erfindung auch bei einem anderen Motortyp anwendbar ist, dessen Drosselventil durch einen ähnlichen Aktuator, wie etwa einen Drehmomentmotor und einen Gleichstrommotor, angetrieben ist.

Claims

System zum Steuern/Regeln des Verbrennungszustands eines Verbrennungsmotors (10), in dem Benzin direkt in Zylinderbrennkammern (22) eingespritzt wird, umfassend: einen Luft/Kraftstoffverhältnissensor (76) zum Erfassen eines Luft/Kraftstoffverhältnisses (KACT) von vom Motor (10) abgegebenem Abgas; ein Motorbetriebszustand-Erfassungsmodul (66, 70, 90), das Betriebszustände des Motors (10) einschließlich zumindest einer Drehzahl (NE) und einer Motorlast (PBA) erfasst; ein Kraftstoffeinspritzmengen-Berechnungsmodul (90), das eine Basis-Kraftstoffeinspritzmenge (TIM) auf der Basis zumindest der Motordrehzahl (NE) und der Motorlast (PBA) der erfassten Motorbetriebszustände berechnet und die Basis-Kraftstoffeinspritzmenge derart korrigiert, dass ein Fehler zwischen dem erfassten Luft/Kraftstoffverhältnis (KACT) und einem Soll-Luft/Kraftstoffverhältnis (KCMD) kleiner wird, um eine Ausgabe-Kraftstoffeinspritzmenge (TOUT) zu bestimmen, die in die Zylinderbrennkammern (22) des Motors (10) einzuspritzen ist; ein Zündzeitpunkt-Berechnungsmodul (90), das einen Zündzeitpunkt (IG) auf der Basis zumindest der Motordrehzahl (NE) und der Motorlast (PBA) der erfassten Motorbetriebszustände berechnet, um ein Gemisch des eingespritzen Kraftstoffs und von Luft, die durch ein Luftansaugsystem (12) angesaugt wird und in die Zylinderbrennkammer (22) fließt, zu zünden; ein AGR-Strömungsraten-Regelmodul (50, 90), das eine AGR-Strömungsrate (LCMD) des Abgases, das durch ein ein Abgassystem (42) mit einem Luftansaugsystem (12) des Motors (10) verbindendes Rohr (48) rückgeführt wird, reguliert; und ein Verbrennungszustand-Steuer/Regelmodul (90, S10–S28), das eine Steuerung/Regelung durchführt, um eine Verschlechterung des Verbrennungszustands zu unterdrücken, wenn dieser schlechter geworden ist, indem es das Soll-Luft/Kraftstoffverhältnis (KCMD) oder/und die AGR-Strömungsrate (LCMD) oder/und den Zündzeitpunkt (IG) ändert, wenn der Motor in einem Schichtverbrennungs-Betriebsmodus arbeitet, in dem das Soll-Luft/Kraftstoffverhältnis auf einen mageren Wert gesetzt ist; ein Spülströmungsraten-Regelmodul (58, 90), das eine Spülströmungsrate (QPG) von Kraftstoffdampf reguliert, der durch ein einen Adsorptionsspeicher (54) mit dem Luftansaugsystem (12) des Motors (10) verbindendes Rohr (56) zu spülen ist; und ein Betriebsmodus-Wählmodul (90), das vom Schichtverbrennungs-Betriebsmodus und einem Homogenverbrennungs-Betriebsmodus, in dem das Soll-Luft/Kraftstoffverhältnis weniger mager ist als im Schichtverbrennungsmodus, einen auswählt; dadurch gekennzeichnet, dass das Verbrennungszustands-Steuer/Regelmodul die Verschlechterung des Verbrennungszustands unterdrückt, indem es dann, wenn der Motor in dem Schichtverbrennungs-Betriebsmodus arbeitet (S26, S800–S816), das Soll-Luft/Kraftstoffverhältnis (KCMD), die AGR-Strömungsrate (LCMD) und den Zündzeitpunkt (IG) ändert, wohingegen es dann, wenn der Motor in dem Homogenverbrennungs-Betriebsmodus arbeitet (S26, S800, S818–S832), das Soll-Luft/Kraftstoffverhältnis (KCMD), die AGR-Strömungsrate (LCMD) und die Spülströmungsrate (QPB) ändert.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbrennungszustand-Steuer/Regelmodul umfasst: ein Fehlzündungs-Erfassungsmodul (S20, S400, S500, S502, S504, S512, S514), das eine an dem Motor aufgetretene Fehlzündung erfasst; und ein Verbrennungszustand-Verschlechterungs-Bestimmungsmodul (S506, S516), das bestimmt, dass der Verbrennungszustand schlechter geworden ist, wenn die Fehlzündung erfasst wird.
System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Fehlzündungs-Erfassungsmodul umfasst: ein Schwellenwert-Berechnungsmodul (S502, S512), das auf der Basis zumindest des Soll-Luft/Kraftstoffverhältnisses (KCMD; KCMDOBSV) einen Schwellenwert (MFTHRS) berechnet; und ein Vergleichsmodul (S504, S5141, das das erfasste Luft/Kraftstoffverhältnis (KACT, KACTOBSV) mit dem Schwellenwert (MFTHRS) vergleicht; und die Fehlzündung auf der Basis eines Ergebnisses des Vergleichs erfasst.
System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das System ferner umfasst: ein Zylinder-Luft/Kraftstoffverhältnis-Schätzmodul (90), das das Luft/Kraftstoffverhältnis jedes Zylinders (KACTOBSV) auf der Basis eines Modells schätzt, das ein Verhalten eines Abgaskrümmers beschreibt und auf der Basis der Annahme aufgestellt ist, dass die Ausgabe des Luft/Kraftstoffverhältnissensors einen gewichteten Mittelwert umfasst, der erhalten wird, indem vergangene Zündhistorien der Zylinder mit einem Wichtungskoeffizienten multipliziert werden, sowie eines Beobachters zum Beobachten eines inneren Zustands des Modells; und wobei das Vergleichsmodul das geschätzte Luft/Kraftstoffverhältnis jedes Zylinders (KACTOBSV) mit dem Schwellenwert (MFTHRS) vergleicht.
System nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbrennungszustand-Verschlechterungs-Bestimmungsmodul umfasst: ein Zeitmessmodul (S20, S410, S508, S518), das eine Zeitdauer (TM.CBST) misst, wenn die Fehlzündung erfasst wird; ein Parameter-Berechnungsmodul (S24, S700–S714), das einen Parameter (EXT.DR) derart berechnet, dass er inkrementiert wird, wenn während der Zeitdauer die Fehlzündung erfasst wird (S700–S702), während er dekrementiert wird, wenn während der Zeitdauer keine Fehlzündung erfasst wird (S408, S704, S706); und den Verbrennungszustand auf der Basis des Parameters bestimmt.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbrennungszustand-Steuer/Regelmodul umfasst: ein zweites Zeitmessmodul (S14, S200, S212–S214), das eine zweite Zeitdauer (TMMFDLY) misst, wenn der Betriebsmodus zwischen dem Schichtverbrennungsmodus und dem Homogenverbrennungs-Betriebsmodus umgeschaltet wird; und die Steuerung/Regelung verzögert, bis die zweite Zeitdauer abgelaufen ist (S18, S300, S304).
System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbrennungszustand-Steuer/Regelmodul umfasst: ein drittes Zeitmessmodul (S14, S200, S202–S208), das eine zweite Zeitdauer (TMMFDLY) misst, wenn die Zufuhr der Ausgabe-Kraftstoffeinspritzung wieder aufgenommen wird, nachdem sie gesperrt worden ist; und die Steuerung/Regelung verzögert, bis die dritte Zeitdauer abgelaufen ist (S18, S300, S318).
System nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass es einen stöchiometrischen Luft/Kraftstoffverhältnis-Betriebsmodus umfasst, in dem das Soll-Luft/Kraftstoffverhältnis auf einen Wert gesetzt wird, der weniger mager ist als der des Homogenverbrennungs-Betriebsmodus; und das Betriebsmodus-Wählmodul vom Schichtverbrennungs-Betriebsmodus, vom Homogenverbrennungs-Betriebsmodus und vom stöchiometrischen Luft/Kraftstoffverhältnis-Betriebsmodusaufder Basis der Motorlast einen auswählt.