DE69631243T2

DE69631243T2 - Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE69631243T2
Application number: DE69631243T
Authority: DE
Inventors: Michihisa Iwata-shi Nakamura; Noritaka Iwata-shi Matsuo
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 1995-10-02
Filing date: 1996-10-02
Publication date: 2004-06-03
Anticipated expiration: 2016-10-03
Also published as: EP1400672A2; EP1400672A3; EP0810362A3; EP0810362A2; US5738074A; EP0810362B1; DE69631243D1

Description

Diese Erfindung betrifft ein Steuerverfahren einer Brennkraftmaschine.
Während die Zündzeitpunktsteuerung eine allgemeine Technik in Zweitakt-Zündkerzenmotoren und Viertakt-Zündkerzenmotoren ist, gibt es eine Anordnung, in der der Zündzeitpunkt rückgekoppelt gesteuert wird, um den Vorauswinkel zu der Klopfauftrittsgrenze entsprechend der Information beim Auftreten von Klopfen mittels einer Klopferfassungseinrichtung festzulegen. D. h., der Zündzeitpunkt wird nach vorn verschoben, wenn das Klopfen nicht erfasst wird, und der Zündzeitpunkt wird nach hinten verschoben, wenn das Klopfen erfasst wird. Solch eine Rückkopplungssteuerung des Zündzeitpunktes erfolgt auf der Grundlage der Idee, dass die maximale Ausgangsleistung oder das maximale Drehmoment in jenem Drehzahlbereich erzeugt wird, wenn der Zündzeitpunkt bis zu der Klopfauftrittsgrenze nach vorn verschoben ist.
Übrigens gibt es einen Fall, in dem abhängend von den Betriebszuständen, z. B. der Motordrehzahl, das beste Drehmoment in diesem Betriebsbereich nicht erzeugt wird, selbst wenn der Zündzeitpunkt bis zu der Klopfauftrittsgrenze nach vorn verschoben ist, oder die Klopfauftrittsgrenze nicht erreicht wird, selbst wenn die Zündung zu einem Zeitpunkt vorgenommen wird, bei dem das beste Drehmoment erzeugt werden kann. In diesem Fall wird das beste Drehmoment nicht erhalten, selbst wenn der Zündzeitpunkt entsprechend der Information des Vorhandenseins von Klopfen gesteuert wird.
Ein Steuersystem für eine Brennkraftmaschine, die eine Zündzeitpunktssteuerung und eine Kraftstoff-Gemischsteuerung enthält, ist in der US-A-5 050 556 beschrieben. Das Steuersystem zielt darauf, die Fehler in dem Verbrennungsverfahren zu kompensieren. Auf der Grundlage der Motordrehzahl und der Motorbelastung werden Basiswerte für den Zündzeitpunkt aus einem in einer Verweistabelle gespeicherten Plan gelesen. Zusätzlich werden Zielwerte für den Verbrennungsbeginn und das – ende in der Form von Kurbelwellenwerten aus Speichern und einer Verweistabelle gelesen. Die Zündzeitpunkt- Basiswerte werden auf der Grundlage eines Unterschiedes zwischen dem Ziel-Kurbelwellenwerten für den Verbrennungsbeginn und dem -ende und den entsprechenden momentanen, aus dem Motor erfassten Werten korrigiert. Auf der Grundlage des erfassten Kurbelwellenunterschiedes wird ein Korrekturwert für den Zündzeitpunkt berechnet.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Verfahren zum Steuern einer Brennkraftmaschine zu schaffen.
Dies wird durch die Merkmale von Anspruch 1 erreicht.
Dieses Verfahren kann außerdem durch Ausführen einer Kraftstoffzuführungssteuerung gekennzeichnet werden, wobei die Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeiten jeweils mit einer Toleranz versehen ist, erste Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeiten größer als die Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeiten in den Plandaten und zweite Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeiten kleiner als die Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeiten in den Plandaten festgelegt sind, und die Kraftstoffzuführung erhöht wird, wenn die erfasste Verbrennungsgeschwindigkeit kleiner als die zweite Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit ist, oder die Kraftstoffzuführung vermindert wird, wenn die erfasste Verbrennungsgeschwindigkeit größer als die erste Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit ist, oder die Kraftstoffzuführung nicht verändert werden wird, wenn die erfasste Verbrennungsgeschwindigkeit zwischen die erste und zweite Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit fällt; oder alternativ mit Ziel-Kurbelwinkeln, jeweils mit einer Toleranz versehen, wobei erste Ziel-Kurbelwinkel in vorverschobenen Positionen vor den Ziel-Kurbelwinkeln in den Plandaten und zweite Ziel-Kurbelwinkel in verzögerten Positionen hinter den Ziel-Kurbelwinkeln der Plandaten festgelegt sind, und die Kraftstoffzuführung vermindert wird, wenn der erfasste Kurbelwinkel in einer vorverschobenen Position vor dem ersten Ziel-Kurbelwinkel ist, oder die Kraftstoffzuführung erhöht wird, wenn der erfasste Kurbelwinkel in einer verzögerten Position hinter dem zweiten Ziel-Kurbelwinkel ist, oder die Kraftstoffzuführung nicht verändert wird, wenn der erfasste Kurbelwinkel zwischen den ersten und zweiten Ziel-Kurbelwinkel fällt.
Entsprechend der Erfindung wird eine Kraftstoffzuführungssteuerung auf der Grundlage der Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeiten mit Toleranzen in den Plandaten oder den Ziel-Kurbelwinkeln mit Toleranzen in den Plandaten ausgeführt, um dabei eine leichte und genaue Kraftstoffzuführungssteuerung auf der Grundlage der Verbrennungsgeschwindigkeit bis zu einem gegebenen Kurbelwinkel, oder dem Kurbelwinkel, der eine gegebene Verbrennungsgeschwindigkeit erreicht, zu bewirken wodurch die Abgasemission reduziert wird, während eine magere Kraftstoffverbrennung mit verbessertem Kraftstoffverbrauch bewirkt wird.
Weitere bevorzugte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind in weitern abhängigen Ansprüchen niedergelegt.
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung in größerer Ausführlichkeit in Bezug auf mehrere Ausführungsbeispiele derselben in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen erläutert, wobei:
1 eine strukturelle Darstellung eines Mehrfachzylinder, zündkerzengezündeten, Viertakt-Motor ist, auf die diese Erfindung angewandt wird.
2 ein Flussdiagramm eines Hauptablaufes zum Steuern verschiedener Betriebszustände des Motors ist.
3 den Unterbrechungsablauf (1) zeigt.
4 den Unterbrechungsablauf (2) zeigt.
5 einen Plan zum Bestimmen der Ziel-Verbrennungsverhältnisse, gemeinsam mit den Motordrehzahlen und Belastungen, zeigt.
6 ein Diagramm des Brennkammerdruckes für einen Brennkammertakt eines Viertakt-Motors ist.
7 eine Rückkopplungssteuerung des Verbrennungsverhältnisses nach dem berechneten Verbrennungsverhältnis zeigt.
8 einen MBT-Steuerablauf zeigt.
9 einen Plan zum Bestimmen der Ziel-Verbrennungsverhältnisse, gemeinsam mit den Motordrehzahlen und Belastungen, zeigt.
10 eine Rückkopplungssteuerung des Verbrennungsverhältnisses nach dem berechneten Verbrennungsverhältnis zeigt.
11 eine strukturelle Ansicht eines Zweitakt-Motors ist, an dem diese Erfindung angewandt wird.
12 ein Brennkammerdruckdiagramm, ähnlich der 6 für den Viertakt-Motor, für einen Zweitakt-Motor ist, das die Verbrennungsdruckdaten-Erfassungspunkte zum Messen des axialen Drehmomentes des Zweitakt-Motors zeigt.
13 den Unterbrechungsablauf (1) zeigt.
14 ein Flussdiagramm eines Magerverbrennungs-Steuerungsablaufes ist, dessen Zielwert eine Verbrennungsgeschwindigkeit bei einem vorbestimmten Kurbelwinkel ist.
15 ein Diagramm ist, das die Verbrennungsgeschwindigkeit zeigt, die sich verändert, wenn die Kraftstoffzuführung verändert wird.
16 ein Flussdiagramm einer Zündzeitpunkt-Korrektursteuerung ist, deren Zielwert eine Verbrennungsgeschwindigkeit bei einem vorbestimmten Kurbelwinkel ist.
17 ein Diagramm ist, das die Verbrennungsgeschwindigkeit FMB zeigt, die durch die Zündzeitpunktsteuerung geändert wird.
18 ein Diagramm der Datenänderung während einer Magerverbrennungssteuerung ist.
19 ein Diagramm ist, das die Wechselbeziehung zwischen der Verbrennungsgeschwindigkeit und HC- und NO_x-Emissionen für einen mageren A/F-Wert und einen vorbestimmten Kurbelwinkel von ATDC 50° zeigt.
20 ein Diagramm ist, das die Wechselbeziehung zwischen der Verbrennungsgeschwindigkeit und der Verteilung der Motorausgangsleistung für einen mageren A/F-wert und eine vorbestimmten Kurbelwinkel von ATDC 50° zeigt.
21 ein Plandiagramm ist, verwendet zum Finden der Zielkurbelwinker entsprechend der Motordrehzahl und der Belastung.
22 ein Diagramm ist, das die Wechselbeziehung zwischen dem Kurbelwinkel und HC- und NO_x-Emissionen für einen mageren A/F-Wert und ein Verbrennungsverhältnis von 70% zeigt.
23 ein Diagramm ist, das die Wechselbeziehung zwischen dem Kurbelwinkel und die Verteilung der Motorausgangsleistung für einen mageren A/F-Wert und ein Verbrennungsverhältnis von 70% zeigt.
24 ein Diagramm des Brennkammerdrucks ist, das den Verbrennungsdruck-Erfassungspunkt, verwendet für die Messung des Bremsdrehmomentes und der Verbrennungsgeschwindigkeiten von Zweitaktmotoren zeigt, was der 6 für die vorhergehenden Viertaktmotoren entspricht.
25 ein Flussdiagramm für den Kompensationsbetrieb ist.
26 ein Ablauf zum Verhindern abnormaler Verbrennung ist.
27 ein Kompensationsablauf des Zündzeitpunktes ist, wenn ein Kompensationswert entsprechend der Abweichung berechnet wird.
28 ein Kompensationsablauf der Kraftstoffzuführungsmenge ist, wenn ein Kompensationswert entsprechend der Abweichung berechnet wird.
29 eine Veränderung der Verbrennungsgeschwindigkeit FMB durch die Arbeitsweise des Zündzeitpunktes zeigt.
30 eine Veränderung der Verbrennungsgeschwindigkeit FMB durch die Arbeitsweise der Kraftstoffzuführungsmenge zeigt.
31 ein Kaltstart-Steuerablauf in dem Fall ist, der einen Zielwertplan hat.
32 ein Diagramm ist, das die Beziehung zwischen der Verbrennungsgeschwindigkeit und der Auslasstemperatur bei dem vorbestimmten Kurbelwinkel zeigt.
33 ein Diagramm ist, das die Beziehung zwischen dem Kurbelwinkel und der Innenzylinder-Gastemperatur zeigt.
34 ein Diagramm ist, das die Beziehung zwischen der Verbrennungsgeschwindigkeit bei dem vorbestimmten Kurbelwinkel und dem Ausstoß von HC und NO_x zeigt.
35 ein Diagramm ist, das die Beziehung zwischen der Verbrennungsgeschwindigkeit und der Ausgangsleistungsschwankung bei dem vorbestimmten Kurbelwinkel zeigt.
36 eine Veränderung der Verbrennungsgeschwindigkeit FMB durch die Arbeitsweise des Zündzeitpunktes zeigt.
37 ein Plandiagramm ist, um die Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit entsprechend der Anzahl der Motorumdrehungen und der Belastung zu bestimmen.
38 ein Diagramm ist, das das Verhältnis zwischen dem Kurbelwinkel und der Auslasstemperatur bei einer vorbestimmten Verbrennungsgeschwindigkeit zeigt.
39 ein Diagramm ist, das das Verhältnis zwischen dem Kurbelwinkel und dem Ausstoß von HC und NO_x bei einer vorbestimmten Verbrennungsgeschwindigkeit zeigt.
40 ein Diagramm ist, das das Verhältnis zwischen dem Kurbelwinkel und der Ausgangsleistungsschwankung zeigt.
41 ein Ablauf zum Verhindern einer abnormalen Verbrennung ist.
42 die Beziehung von Kurbelwinkel und Verbrennungsverhältnis FMB zeigt, wenn der Zündzeitpunkt 20 Grad BTDC ist.
43 ein Diagramm ist, das die Beziehung von dem Kurbelwinkel und der Zylindergastemperatur zeigt.
44 ein Diagramm ist, das die Beziehung von dem Kurbelwinkel und dem und dem Zylinderdruck zeigt.
die 45 bis 47 die Rückkopplungssteuerung des Verbrennungs Verhältnisses entsprechend des berechneten Verbrennungsverhältnisses zeigen.
Details des Steuerverfahrens und der Steuervorrichtung für den Motor der Erfindung werden in Bezug zu den beigefügten Zeichnungen beschrieben.
1 ist ein strukturelles Diagramm eines Mehrfachzylinder-Funkenzündung- Viertaktmotors, an dem die vorliegende Erfindung vorgesehen worden ist. Dieser Motor ist aus einem Kurbelgehäuse 2, das eine Zylindereinheit 3 und einen darauf montierten Zylinderkopf 4 hat, zusammengesetzt. Die Kolben 7 innerhalb der Zylindereinheit 3 sind mittels der Pleuelstangen 8, die sie mit der Kurbelwelle 9 verbinden, bewegbar installiert. Ein Zahnkranz 10 mit einer bestimmten Anzahl von Zähnen ist mit der Kurbelwelle 9 verbunden. Der Zahnkranz ist außerdem mit einem Kurbelwinkelsensor 11 ausgerüstet, der sich wie ein Motordrehzahl-Sensor verdoppelt, der die Drehposition des Zahnkranzes für den Kurbelwinkel erfasst und der die Drehzahl des Motors misst. Die Brennkammer 13 ist zwischen dem Zylinderkopf 4 und dem Kolben 7 gebildet. Die Brennkammerdrucksensoren 5, die den Brennkammerdruck innerhalb der Brennkammern 13 erfassen, sind an dem Zylinderkopf montiert. Ein Kühlmantel ist an dem Zylinderkopf 4 und dem Zylinderkörper 3 in geeigneten Positionen gebildet. Die Brennkammern 13 haben Öffnungen, die mit einem Auslasskanal 15 und einem Einlasskanal 16 verbinden, und die Auslassventile 17 und die Einlassventile 18 sind jeweils darin montiert. Ein katalytischer Wandler 23, der einen Dreielemente-Katalysator etc. enthält, wird in dem Auslassrohr 22, verbunden mit dem Auslasskanal 15 installiert, um die Auslassemission zu reinigen, und ein Schalldämpfer 24 ist an dem Ende montiert. In dem Auslassrohr 22 sind auch ein Sauerstoffkonzentrations-Sensor (O₂-Sensor) 25 und ein Auslasstemperatur-Sensor 120 installiert, und diese sind mit der Steuereinheit 12 verbunden.
Temperatursensoren 26, die an dem Zylinderkopf 4 montiert sind, sehen Temperaturinformationen bezüglich der Brennkammern 13 für die Steuereinheit 12 vor. Ein Katalysator-Temperatursensor 150 ist auch auf dem katalytischen Wandler 23 montiert, und ist auch mit der Steuereinheit 12 verbunden. Die Steuereinheit 12 empfängt auch eine Information nach dem Stoppen der Motorantriebssteuerung von dem Motorschlüsselschalter 43.
Andererseits ist ein Lufteinlassrohr 20 mit der Lufteinlassleitung 16 verbunden und das Lufteinlassrohr 20 ist mit jedem Zylinder mittels des Einlassverteilers 28 verbunden.
Es gibt einen Lufteinlass-Drucksensor 32, montiert in dem Lufteinlassverteiler 28, der eine Information nach dem Druck in dem Lufteinlassrohr 20 zu der Steuereinheit 12 sendet. Es gibt auch ein EGR-Rohr 153, das dieses Lufteinlassverteilerrohr 28 mit dem Auslassrohr 22 verbindet. Ein EGR-Einstellventil 151, das mit der Steuereinheit 12 verbunden ist, ist in diesem EGR-Rohr montiert. Der Lufteinlassverteiler 28 ist mit dem Filter 35 mittels eines Lufteinlasskanals 33 verbunden. Ein Lufteinlass-Temperatursensor 36 ist in diesem Luftfilter 35 montiert und er sendet eine Information nach der Lufteinlasstemperatur an die Steuereinheit 12. Ein Lufteinlassregulator 30, der ein Drosselventil 29 enthält, ist auch in dem Lufteinlasskanal 33 montiert.
Ein Drosselöffnungssensor 31 ist an dem Drosselventil montiert, und dieser Drosselöffnungssensor 31 ist mit der Steuereinheit 12 verbunden. Es gibt einen Drosselventil-Bypasskanal 37, angeordnet in diesem Bereich des Lufteinlassregulators 30 des Lufteinlasskanals 33, und ein Bypasskanalöffnungs-Einstellventil 38 ist in diesem Bypasskanal 37 montiert. Das Bypasskanalöffnungs-Einstellventil 38 ist mit der Steuereinheit 12 verbunden. Es gibt einen Einlassiuftstromsensor 34 der Wärmewellen-Art, montiert in dem Lufteinlasskanal 33, der eine Lufteinlassinformation an die Steuereinheit 12 sendet.
Einspritzventile 105 sind in dem Lufteinlasskanal 16 stromauf der Lufteinlassventile für jede der Lufteinlassöffnungen der Zylinder montiert. Die Einspritzer 105 sind mit der Steuereinheit 12 verbunden, die ihnen Steuersignale nach dem optimalen Kraftstoffeinspritzbetrag auf der Grundlage des Betriebszustandes des Motors sendet. Der Kraftstoff wird an jeden der Einspritzer 105 durch Kraftstoffleitungen 101a gesendet, die mit jedem Zylinder verbinden. Die Kraftstoffleitungen 101a verzweigen von der Kraftstoffverteilungsleitung 104, die mit Kraftstoff aus dem Kraftstoffbehälter 100 durch eine Kraftstoffpumpe 103 durch einen Kraftstofffilter 102, installiert in der Kraftstoffzuführungsleitung 101 zugeführt werden. Der Kraftstoff, der durch die Einspritzer 105 nicht eingespritzt wird, wird zu dem Kraftstoffbehälter 100 mittels der Kraftstoffrückführleitung 107 zurückgeführt. Ein Regler 106 ist in der Kraftstoffrückführleitung 107 montiert, der einen konstanten Kraftstoffeinspritzdruck aufrechterhält.
2 ist ein Flussdiagramm eines Hauptablaufes zum Steuern verschiedener Betriebszustände des Motors.
Schritt S11: Die Initialisierung wird ausgeführt. Die Anfangswerte werden an-Flaggenwerte und Variablen festgelegt.
Schritt S12: Verschiedene Arten von Information werden aufgenommen: die Einlasslufttemperatur-Information von einem Einlassluft-Temperatursensor 30, die Einlassluft-Mengeninformation von einem Einlassluft-Mengensensor 40 der Heizdrahtart, die Drosselöffnungsinformation von einem Drosselöffnungssensor 31, die Einlassrohr-Druckinformation von einem Einlassrohr-Drucksensor 32, die Katalysator-Temperaturinformation von einem Katalysator-Temperatursensor 150, die Kurbelwinkelinformation von einem Kurbelwinkelsensor 11, die Temperaturinformation von einem Temperatursensor 26, die Auslasstemperaturinformation von einem Auslasstemperatursensor 120, die Brennkammerdruckinformation von einem Brennkammer-Drucksensor 5, die Sauerstoffkonzentrationsinformation von einem Sauerstoffkonzentrationssensor 25, und die Information zur verbleibenden Ölmenge von einem Ölsensor (nicht gezeigt). Diese aufgenommenen Daten werden in dem Speicher A gespeichert. Eine Motorbelastung kann als die Beschleunigerposition oder die Drosselöffnung bekannt sein. Wenn die Drosselöffnung und die Motordrehzahl bestimmt sind, kann die Menge der Einlassluft im normalen Betriebszustand bestimmt werden, und demzufolge kann die Menge der Einlassluft direkt als die Motorbelastung betrachtet werden. Da alternativ der Einlassrohrunterdruck eine bestimmte Beziehung mit der Drosselöffnung hat, wenn die Motordrehzahl bestimmt wird, kann der erfasste Einlassrohrunterdruck als die Motorbelastung betrachtet werden.
Schritt S13: Die EIN- oder die AUS-Information wird in einen Speicher B(1) aufgenommen und für verschieden Schaltungen gespeichert; einen Abstellschalter 43, einen Hauptschalter (nicht gezeigt), einen Startermotorschalter (nicht gezeigt), etc. Der Abstellschalter 43 ist ein Notfallschalter, der in Motoren für Landfahrzeuge nicht verwendet wird, sondern z. B. in kleinen Marinemotoren.
Schritt S14: Die Betriebszustände werden aus der in dem Schritt S12 aufgenommenen Information und der in dem Schritt S13 aufgenommenen Schaltinformation bestimmt. Die Werfe, die den Betriebszuständen 1 bis 5 entsprechen, werden zu den Variablen C in den Speicher eingegeben.
Betriebszustand 1: In einer konstanten Drossel- oder in einem moderaten Drosselbetriebszustand bei mittlerer bis hoher Drehzahl, bei mittlerer bis hoher Belastung, ohne schnelle Beschleunigung oder Verlangsamung, bei der die Drosselöffnung nicht geringer als ein bestimmter Wert ist, und bei dem Drosselöffnungs-Veranderungsgeschwindigkeit nicht mehr als ein bestimmter Wert, wird der Betriebszustand als ein MTB-Steuerzustand (minimal vorverschobene Zündung für ein bestes Drehmoment) bestimmt, und ein Wert 1 wird als die Variable C gespeichert.
Betriebszustand 2: Wenn das Drosselöffnungs-Veränderungsverhältnis nicht geringer als ein bestimmter Wert ist, wird der Betriebszustand als vorübergehend bestimmt, und ein Wert 2 wird als die Variable C gespeichert.
Betriebszustand 3: Wenn die Drosselöffnung nicht mehr als ein bestimmter Wert ist und die Motordrehzahl innerhalb eines bestimmten Bereiches ist, z. B. 2000 U/min–5000 U/min, wird der Betriebszustand als in einem mageren Verbrennungssteuerzustand bestimmt, und ein Wert 3 wird als die Variable C gespeichert.
Betriebszustand 4: Wenn der Motor in einem abnormalen Zustand ist, z. B. die Motordrehzahl nicht geringer als eine bestimmte Grenz- oder Überdrehzahl ist, die Motortemperatur nicht geringer als ein bestimmter Wert oder heißgelaufen etc. ist, wird der Betriebszustand als ein abnormaler Betriebszustand bestimmt, und ein Wert 4 wird als die Variable C gespeichert.
Betriebszustand 5: Wenn die Motortemperatur nicht höher als ein bestimmter Wert ist und der Startschalter an ist, wird der Betriebszustand als ein Kaltstartzustand bestimmt, und ein Wert 5 wird als die variable C gespeichert.
Wenn der Hauptschalter oder der Abstellschalter AUS ist, wird der Betriebszustand als ein Motorstopp-Anforderungszustand bestimmt, und ein Wert 6 wird als die Variable C gespeichert.
Überdies wird die Anzahl der Wiederholungen des Schrittes S14 mit demselben Wert der Variablen C und mit dem unveränderten Zeichen p = 1 geprüft. Wenn die Anzahl einen bestimmten Wert R überschreitet, wird es festgelegt auf p = 0.
Wenn die Veränderungen vorgenommen werden mit:
Rc = 1 wenn C = 1,
Rc = 2 wenn C = 2, und
Rc = 3 wenn C = 3, R/c = 1 < R/c = 2 < R/c = 3
Wenn der C-Wert in dem vorhergehenden Ablauf von jenem der gegenwärtigen Zeit unterschiedlich ist, wird er auf to = p = 0 festgelegt.
Schritt S15: Die Bestimmung wird vorgenommen, ob ein Modus-Betriebszustand ausgeführt wird. Oder nicht. Wenn die Variable C 1–3 ist, geht der Vorgang zu dem Schritt S15, und wenn die Variable C 4–8 ist, geht er zu dem Schritt S20.
Schritt S16: Auf der Grundlage des Wertes des Zeichens P, wenn p = 0 ist, wird ein Ziel-Verbrennungsverhältnis, das der Motordrehzahl und der Belastung entspricht, aus den Plandaten in dem Speicher (entsprechend zu jenen in 5) bestimmt und das Ergebnis wird in dem Speicher D gespeichert. Ein Basis-Zündzeitpunkt, ein Basis-Kraftstoffstartzeitpunkt und ein Basis-Kraftstoffeinspritzbetrag werden auch aus den Plandaten in dem Speicher bestimmt, die jeweils ähnlich zu jenen in 5 sind (bildhafte Repräsentation der Werte gegeben als eine Funktion der Motordrehzahl und der Belastung), und sie werden jeweils in den Speichern E'(1), E'(2) und E'(3) gespeichert. Nach dem Speichern wird er auf p = 1 festgelegt. Wenn p = 0 geht der Vorgang zu dem Schritt S17.
Die Verbrennungsgeschwindigkeit wird als die Verbrennungsgeschwindigkeit des in einem Verbrennungstakt verbrannten Kraftstoffes bis zu einem bestimmten Kurbelwinkel bestimmt. In Bezug auf das Berechnen dieser Verbrennungsgeschwindigkeit ist ein Verfahren die Brennkammerdruckdaten zu verwenden, die bei einer Mehrzahl von Punkten während eines Verbrennungstaktes genommen wurden und eine erstrangige Näherungsgleichung zu verwenden; das andere Verfahren würde sein die Verbrennungsgeschwindigkeit bis zu dem gewünschten Kurbelwinkel zu bestimmen (z. B. dem oberen Totpunkt), das Berechnen der Wärmeerzeugung, das Proben des Verbrennungsdruckes und ein thermodynamische Gleichung verwendet. Beide Verfahren bringen berechnete Ergebnisse hervor, die sehr nah ungefähr den tatsächlichen Werten sind. In diesem Fall würden die Brennkammerdruckdaten bei einem Kurbelwinkel in der ersten Zeitdauer zwischen dem Ende des Auslasshubes und dem Beginn des Verdichtungshubes erfasst werden, bei einem Kurbelwinkel nahe des oberen Totpunktes, und bei Kurbelwinkeln nach dem oberen Totpunkt und vor dem Beginn des Auslasshubes. D. h., in dem Viertaktmotor vermindert sich, wie in der 6 gezeigt, der Druck in der Brennkammer, um den Atmosphärendruck zu erreichen, da das Auslassgas in der Brennkammer während des Auslasshubes ausgestoßen wird, da sich der Kolben von dem unteren Totpunkt nach dem Ausdehnen zu dem oberen Totpunkt bewegt. Während in Einlasshubes, nachdem der Kolben den oberen Totpunkt durchgeht, wird der Druck nahezu bei dem Atmosphärendruck beibehalten, und allmählich bei dem Verdichtungshub erhöht, nachdem der Kolben den unteren Totpunkt passiert, und der startet, nachdem das Auslassventil 17 an dem Ende des Auslasshubes geschlossen ist.
Ein Druck in der Brennkammer zu einem Zeitpunkt innerhalb der Zeitdauer, wenn der Druck niedrig und in der Nähe des atmosphärischen Druckes ist, wird erfasst. In 6 ist BDC als der Kurbelwinkel a0 gewählt, wenn es jedoch der Beginn des Verdichtungshubes ist, kann jeder Winkel nach dem BDC gewählt werden. Auch kann ein Kurbelwinkel vor dem BDC als der Kurbelwinkel a0 gewählt werden.
Andererseits vermindert sich in dem Zweitaktmotor, wie in der 12 gezeigt, der Druck, wie sich der Kolben nach der Verbrennung nach unten bewegt. Wenn die Auslassöffnung nicht abgedeckt ist, vermindert sich der Druck weiter. Wenn die Spülöffnung nicht abgedeckt ist, erreicht der Druck den Atmosphärendruck, wie die frische Ladung eingeleitet wird. Wenn sich der Kolben von dem unteren Totpunkt nach oben bewegt, mit der Auslassöffnung offen, um die Spülöffnung abzudecken und dann die Auslassöffnung abzudecken, erhöht sich der Druck allmählich. Somit bezieht sich der Ausdruck „Zeitdauer von dem Auslasshubende bis zu der frühen Stufe des Verdichtungshubes" auf die Zeitdauer von dem Einlassbeginn bis zu dem Verdichtungsbeginn, wenn die Spülöffnung nach dem Beginn des Auslasshubes nicht abgedeckt ist. In der 12 ist der BDC als der Kurbelwinkel a0 gewählt.
Die Funkenzündung tritt vor oder nach dem oberen Totpunkt nach der Verdichtung auf. (Die Funkenzündung beginnt bei dem mit einem Pfeil und einem Buchstaben S in den 6 und 12 bezeichneten Kurbelwinkel.) Die Verbrennung beginnt mit einer kleinen Verzögerung von dem Beginn der Funkenzündung. Der Ausdruck Zündung beginnt, verwendet in den Patentansprüchen, betrifft den Moment des Beginns der Verbrennung, wie oben erwähnt. Mit anderen Worten, der Druck in der Brennkammer wird bei einem Kurbelwinkel innerhalb der zweiten Zeitdauer zwischen dem Verdichtungshubbeginn und dem Zündung-Verbrennungsbeginn erfasst (bei einem Winkel a1 in sowohl der 6 und der 12). Danach wird der Druck in der Brennkammer an zwei Kurbelwinkeln (z. B. in den 6 und 12, bei den Kurbelwinkeln a2 und a3, oder a4 und a5) innerhalb des dritten Zeitraumes zwischen dem Zündungsbeginn (Zündungsverbrennungsbeginn) und dem Auslasshubbeginn innerhalb des Verbrennungshubes erfasst. Einer der zwei Kurbelwinkel innerhalb dieser Zeitdauer ist vorzugsweise vor dem Kurbelwinkel bei dem Verbrennungsdruck das Maximum erreicht. Wenn überdies die Drücke in der Brennkammer an zumindest vier Winkelpunkten, wie in den Ansprüchen genannt, z. B. an fünf oder mehr Kurbelwinkelpunkten erfasst sind, kann die Anzahl der Druckmessungs-Kurbelwinkelpunkte in dem ersten oder zweiten Zeitraum erhöht werden. Auch kann, wie in den 6 und 12 gezeigt, der Druck an drei oder mehr Kurbelwinkeln innerhalb des dritten Zeitraumes erfasst werden. In Dieselmotoren, nach einem Verdichtungshub, wird die Kraftstoffeinspritzung in die Brennkammer vor oder nach dem oberen Totpunkt mit einer kleinen Verzögerung begonnen, wobei die Verbrennung durch Eigenzündung beginnt. Mit anderen Worten, der Ausdruck Zündungsbeginn, verwendet in den Ansprüchen, betrifft den Moment des Beginns der Eigenzündung. Übrigens wird die Zeitverschiebung zwischen dem Beginn der Kraftstoffeinspritzung und der Eigenzündung im Voraus aus der Motordrehzahl oder der Belastung bestimmt. Die bestimmte Zeitverschiebung wird in die Überlegung einbezogen, wobei ein Druckmessungs-Kurbelwinkel innerhalb des zweiten Zeitraumes und ein Druckmessungs-Kurbelwinkel innerhalb des dritten Zeitraumes als die Daten auf der Grundlage der Motordrehzahl und/oder der Belastung im Speicher gespeichert werden, und der Druck in der Brennkammer wird gemessen.
Somit werden die Brennkammerdrücke an zumindest vier Kurbelwinkeln erfasst: an einem Punkt innerhalb des ersten Zeitraumes, an einem Punkt innerhalb des zweiten Zeitraumes, und zwei Punkte innerhalb des dritten Zeitraumes. Aus diesen Daten wird das Verbrennungsverhältnis mit einer ungefähr linearen Formel berechnet.
Die ungefähren Gleichungen werden wie folgt ausgedrückt:
Verbrennungsgeschwindigkeit:
qx = b + b1*(p1 – p0) + b2*(pn – p0) + ... bn*(pn – p0)
Angezeigter mittlerer, effektiver Druck:
pmi = c + c1*(p1 – p0) + c2*(p2 – p0) + ... cn*(pn – p0)
Ähnlich ist pmi die Summe der Produkte von vorbestimmten Konstanten c1 bis cn multipliziert mit den Druckdaten p1 bis pn, von denen der Standarddruck p0 abgezogen worden ist.
Hier ist p0 der Druck in der Brennkammer, wenn er das Niveau des Atmosphärendruckes erreicht (z. B. nahe des BDC, wie oben beschrieben), und er von dem Veränderungsdruck p1 bis pn abgezogen wird, um den Druck für die Sensorabweichung zu korrigieren. P1 ist der Druck in der Brennkammer, bei der der Kurbelwinkel a1 in dem ersten Zeitraum ist.
P2 ist ein Brennkammerdruck bei dem Kurbelwinkel a2 in dem zweiten Zeitraum. P3-Pn sind die bei den Kurbelwinkeln a3–an (in diesem Ausführungsbeispiel ist n = 5).
Somit kann eine einfache erstrangige Näherungsgleichung verwendet werden, um bei einem bestimmten Kurbelwinkel nach der Zündung einen genauen Wert für die Verbrennungsgeschwindigkeit zu berechnen, der nahezu derselbe wie der tatsächliche Wert ist. Demzufolge ist es durch Verwenden dieser Verbrennungsgeschwindigkeit als die Grundlage für die Steuerung des Zündzeitpunktes des Motors oder des Luft-/Kraftstoffverhältnisses möglich, nicht nur eine bessere Energieeffektivität aus der Verbrennung zu erhalten, sondern in Abhängigkeit zu verbessern, und die Ausgangsleistungsschwankungen durch genaues Folgen des Betriebszustandes des Motors zu verbessern, wenn die EGR-Steuerung unter mageren Motorvorgängen ausgeführt wird. Es ist außerdem möglich, die Erzeugung von NO_x-Emissionen, verursacht durch das schnelle Vorverlegen der Verbrennung, zu verhindern.
In Bezug auf das zweite Berechnungsverfahren für die Verbrennungsgeschwindigkeit wird qx berechnet unter Verwendung der zwischen zwei Pressmesspunkten (Kurbelwinkeln) erzeugten Wärme, dem Druckunterschied ΔP zwischen den zwei Pressmesspunkten, dem Volumenunterschied ΔV in dem Volumen der Brennkammer, wo P und V der erste der zwei Druckwerte und der Brennkammervolumenwert, der gemessen wurde, sind, A das Wärmeäquivalent ist, K das spezifische Wärmeverhältnis ist, R die durchschnittliche Gaskonstante ist, und P0 der Druck bei BDC ist:
Wärmeerzeugung:
Die bestimmten Druckmesspunkte bis wohin die Verbrennungsgeschwindigkeit gemessen wird, sollte als der Kurbelwinkel ausgewählt werden, wo die Verbrennung nahezu abgeschlossen ist. Ähnlich würde auch ein Kurbelwinkel nahe dem Zündpunkt als ein Druckmesspunkt ausgewählt werden. Die Berechnung des vorhergehenden Betrages der Wärmeerzeugung Qx wird durch Summieren der für jeden der Druckmesspunkte bestimmten Werte ausgeführt, und in Bezug auf den Abstand zwischen dem Anfangsdruckmesspunkt bis zu dem bestimmten Druckmesspunkt (dem bestimmten Kurbelwinkel). Dann wird die Verbrennungsgeschwindigkeit durch Summieren für die vorhergehende Qx bestimmt und dann durch Teilen; d. h.:
Verbrennungsgeschwindigkeit
Qx = die Verbrennungswärmemenge bis zu dem gewünschten Kurbelwinkel/die gesamte Wärme × 100(%) = (q1 + Q2 + ... + Qx)/(Q1 + Q2 + ... + Qn) × 100
Die oben beschriebene Berechnung kann verwendet werden, um den Brennkammerdruck bei einer Mehrzahl von bestimmten Kurbelwinkeln zu messen, und auf der Grundlage dieser Daten kann die Verbrennungsgeschwindigkeit bis zu dem gewünschten Kurbelwinkel genau berechnet werden. Dann ist es, unter Verwendung dieser Verbrennungsgeschwindigkeit zur Motorsteuerung möglich, eine stabile Ausgangsleistung und Motordrehzahlen zu erhalten.
Schritt S17: Unter Verwendung der Einlassluft-Temperaturinformation und der Einlassrohrunterdruck-Information wird die Kompensationsberechnung der Kraftstoffeinspritzmenge ausgeführt. Dies bedeutet, wenn sich die Einlasslufttemperatur erhöht, vermindert sich die Luftdichte und die substantielle Luftströmungsgeschwindigkeit vermindert sich. Dies führt zu einer Verminderung in dem Verhältnis Luft/Kraftstoff. Demzufolge muss die Kompensationsmenge zum Reduzieren der Kraftstoffeinspritzmenge berechnet werden.
Schritt S18: Die Basiskraftstoffeinspritzung wird entsprechend der Motorbelastung und der Motordrehzahl gestartet. Die Basiskraftstoffeinspritzungswert und der Basiseinspritzzeitpunkt werden in dem Schritt S16 bestimmt und in dem Speicher E'(i) gespeichert. Auf der Grundlage dieser Daten werden die Kraftstoffeinspritzkompensationswerte und der Zündzeitpunktskompensationswert und einer in einem Speicher A(i) gespeicherten Information in dem Schritt S17 bestimmt, und zu den Basiswerten addiert, um die Steuerwerte zu bestimmen. Als die Steuerungswerte ist der Zündungsstartzeitpunkt der Wert in dem Speicher E(1), und die Zündungszeitdauer ist der Wert in dem Speicher E(2). In dem Augenblick P = 1 werden der Zündungsstartzeitpunkt und der Zündungsendzeit punkt jeweils in F(3) und F(4) gespeichert. Sofern P = 0 sind der Züdungsstartzeitpunkt und der Zündungsendzeitpunkt jeweils in E(3) und E(4) gespeichert.
Dieser ist in den Speicher E(i) eingegeben. In einer ähnlichen Weise werden die Steuerungswerte für die Servomotorgruppe und die Magnetventilgruppe entsprechend der in dem Speicher A(i) gespeicherten Information berechnet und in dem Speicher G(i) gespeichert.
Schritt S19: Die Betätiger solch einer Servomotorgruppe und einer Magnetventilgruppe werden entsprechend der Steuerungswerte in dem Speicher G(i) angetrieben und gesteuert.
Schritt S20: Es wird bestimmt, ob eine Motorstoppanforderung vorhanden ist. Falls eine vorhanden ist, geht der Vorgang zu dem Schritt S21, Falls nicht, geht der Vorgang zu dem Schritt S22.
Schritt S21: Die Werte des Speichers E(i), wo i = 1 – 4 werden auf Null als Stoppdaten festgelegt.
Schritt S22: Ein Motorstart wird geprüft. Falls ja, geht der Schritt zu dem Schritt S23. Falls nicht, geht er zu dem Schritt S25.
Schritt S23: Im Voraus gespeicherte Daten in dem Speicher für den Start werden für den Speicher F(i) festgelegt.
Schritt S24: Der Startermotor wird betätigt.
Die entsprechenden Daten der Arten von abnormalen Bedingungen werden in dem Speicher F(i) festgelegt.
Als nächstes wird der Unterbrechungsablauf 1, gezeigt in 3, beschrieben. Dieser Unterbrechungsablauf 1 wird durch Unterbrechen des Hauptablaufes ausgeführt, wenn ein bestimmtes Kurbelwinkelsignal eingegeben wird.
Schritt S111: Ein Zeitgeber wird eingesetzt, um den Unterbrechungsablauf 1 bei jedem bestimmten Kurbelwinkel auszuführen, nämlich um die Unterbrechung bei dem nächsten Kurbelwinkel auszuführen.
Schritt S112: Die Daten bei einem Kurbelwinkel, bei dem eine Unterbrechung auftritt, werden in den Speicher genommen.
Schritt S113: Wenn die Daten bei jedem Kurbelwinkel, bei dem eine Unterbrechung auftritt, in den Speicher genommen werden, geht das Verfahren zu dem Schritt S114.
Um die Steuerung gemeinsam mit den Betriebsbedingungen auszuführen, werden die Identifizierungsdaten unterschieden. Wenn die Variable C = 1 ist, wird die Steuerung mit dem MBD-Steuerungsablauf des Schrittes S115 ausgeführt. Wenn die Variable C = 2 ist, wird die Steuerung mit dem vorübergehenden Antwortablauf des Schrittes S116 ausgeführt. Wenn die Variable C = 3 ist, wird die Steuerung mit dem mageren Verbrennungssteuerungsablauf des Schrittes S117 ausgeführt.
Als nächstes wird der in dem Unterbrechungsablauf 2, gezeigt in 4, beschrieben. Dieser Unterbrechungsablauf 2 wird durch Unterbrechen des Hauptablaufes ausgeführt, wenn ein Referenz-Kurbelwinkelsignal ausgegeben wird.
Schritt S121: Dieser Unterbrechungsablauf 2 wird einmal bei einem bestimmten Kurbelwinkel der Motordrehzahl ausgeführt, und misst demzufolge eine Zeitdauer.
Schritt S122: Die Motordrehzahl wird berechnet.
Schritt S123: Der Zündungsstartzeitpunkt, der Zündungsendzeitpunkt, der Einspritzungsstartzeitpunkt und der Einspritzungsendzeitpunkt werden für den Zeitgeber entsprechend der Steuerdaten des Speichers F(i), wo i = 1 – 4, festgelegt. Der Zeitgeber betätigt die Zündungsvorrichtung und die Einspritzvorrichtung an den vorhandenen Zeitpunkten.
Als nächstes wird die Berechnung des in Bezug auf die 2 und 3 erwähnten Ziel-Verbrennungsverhältnisses ausführlich beschrieben.
5 ist ein Plan zum Bestimmen des Ziel-Verbrennungsverhältnisses gememsam mit den Motordrehzahlen und den Belastungen. Der Plan ist von einem dreidimensionalen Aufbau zum Bestimmen der Verbrennungsverhältnisse entsprechend der Betriebsbedingungen der Belastungen (Lx) und der Motordrehzahlen (Rx) bis zu den bestimmten Kurbelwinkeln, z. B. bis zu dem oberen Totpunkt (TDC), 10 Grad vor dem TDC usw. Das Ziel-Verbrennungsverhältnis unter bestimmten Betriebsbedingungen (Lx, Rx) wird als FMBo (Lx, Rx) bestimmt.
6 ist ein Verbrennungsdiagramm des Brennkammerdruckes über einen Verbrennungstakt eines Viertakt-Motors. Die Querachse zeigt den Kurbelwinkel und die vertikale Achse zeigt den Verbrennungsdruck. Die Verbrennungsdrücke P0–P5 werden bei den in der Figur gezeigten sechs Kurbelwinkeln a0–a5 erfasst, und die Verbrennungsverhältnisse werden aus diesen Druckwerten berechnet. Der Kurbelwinkel a0 ist an dem unteren Totpunkt (BDC), wo sich der Hub von Einlass auf Verdichtung ändert, und der Druck ungefähr Atmosphärendruck ist. Der Winkel a1 ist nach dem Verdichtungsbeginn und vor der Funkenzündung bei dem Winkel S und vor dem Erreichen des TDC. Die Winkel a3–a5 sind Kurbelwinkel nach dem TDC in dem Verdichtungshub. Die Verbrennungsverhältnisse werden aus den Druckdaten bei diesen Kurbelwinkeln berechnet. Auf dieses Weise wird in Dieselmotoren, wo die Funkenzündung nicht vorgenommen wird, Kraftstoff in die Nähe des TDC in eine Zone F1 eingespritzt. Die Eigenzündung tritt mit einem Verzögerungswinkel d nach der Kraftstoffeinspritzung auf. Der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt wird entsprechend des Unterschiedes zwischen den gemessenen und den Zielwerten des Verbrennungsverhältnisses oder des Kurbelwinkels gesteuert. Der Einspritzungsstartzeitpunkt wird gesteuert, um vorverschoben oder verzögert zu werden, und der Einspritzungsendzeitpunkt wird so gesteuert, dass eine bestimmte Einspritzmenge gesichert wird.
Als nächstes wird das Steuern des Verbrennungsverhältnisses auf der Grundlage der Berechnung des Verbrennungsverhältnisse, erwähnt in Bezug auf die 2 und 3, ausführlich beschrieben.
7 ist ein Diagramm der Rückkopplungssteuerung des Verbrennungsverhältnisses entsprechend des berechneten Verbrennungsverhältnisses. Das Verbrennungsverhältnis FMB wird gemessen, wenn die Zündung zu dem Zeitpunkt IgT unter den Betriebsbedingungen von (Lx, Rx) vorgenommen wird. Das bedeutet, ein Verbrennungsverhältnis für einen bestimmten Kurbelwinkel, z. B. bis zu 5 Grad vor dem TDC, wird aus den Verbrennungsdruckdaten berechnet und das tatsächliche Verbrennungsverhaltnis FMB (Lx, Rx) wird bestimmt.
Der Zündzeitpunkt (IgT) wird kompensiert, so dass die Differenz zwischen dem Ziel-Verbrennungsverhältnis FMBo (Lx, Rx) und dem gemessenen Verbrennungsverhältnis FMB (Lx, Rx) Null erreicht. Wenn das Ziel-Verbrennungsverhältnis FMBo (Lx, Rx) kleiner als das gemessene Verbrennungsverhältnis FMB (Lx, Rx) ist, wird der Zündzeitpunkt um den Delta-IgT von dem Ausgangs-Zündzeitpunkt IgT vorverschoben. Wenn das Ziel-Verbrennungsverhältnis FMBo (Lx, Rx) größer als das gemessene Verbrennungsverhältnis FMB (Lx, Rx) ist, wird der Zündzeitpunkt um den Delta-IgT von dem Ausgangs-Zündzeitpunkt IgT verzögert.
Als nächstes wird die MBT-Steuerung in dem Unterbrechungsablauf 1 von 3 bechrieben. 8 ist der MBT-Steuerungsablauf.
Schritt S115a: Das Ziel-Verbrennungsverhältnis für die MBT-Steuerung wird als ein dreidimensionaler Plan mit den Variablen der Motordrehzahl und der Motorbelastung gespeichert, und aus dem Ziel-Verbrennungsverhältnisplan in dem Schritt S16 in dem Hauptablauf berechnet.
In dem Zweitakt-Motor, der später in Bezug auf die 11 und 12 beschrieben werden wird, wird die Auslassventilöffnung entsprechend der Motordrehzahl und der Motorbelastung aus eine dreidimensionalen Plan, gespeichert mit den beiden Variablen der Motordrehzahl und der Motorbelastung, berechnet. Der Auslasszeitpunkt (Verdichtungsverhältnis) der variablen Ventilöffnung wird entsprechend der Motordrehzahl aus einem zweidimensionalen Plan, gespeichert in dem Speicher mit einer Variablen der Motordrehzahl, berechnet.
Schritt S115a: Die Verbrennungsdrücke P0–P5 bei den Kurbelwinkeln a0–a5, gezeigt in 6, werden in dem Speicher gespeichert und verwendet, um das tatsächliche, gemessene Verbrennungsverhältnis zu berechnen.
Schritt 115b: Das Verbrennungsverhältnis wird entsprechend des gemessenen Verbrennungsverhältnisses gesteuert. Das Ziel-Verbrennungsverhältnis in dem Speicher D wird mit dem gemessenen Verbrennungsverhältnis, bestimmt in dem Schritt S115a, verglichen.
Schritt S115c: Der Zündungsstartzeitpunkt in dem Speicher E(1) wird unter Verwendung von 7 und dem Ergebnis des Vergleichs im Verbrennungsdruck kompensiert. Die Verbrennungsdrücke P0–P5 werden bei den Kurbelwinkeln a0–a5, gezeigt in der Fig., erfasst, und die Verbrennungsverhältnisse werden aus diesen Druckwerten berechnet. Der Kurbelwinkel a0 ist bei dem unteren Totpunkt (BDC), wo sich der Hub von dem Einlass zu der Verdichtung ändert, und der Druck ist ungefähr Atmosphärendruck. Der Winkel a1 ist nach dem Verdichtungsbeginn und vor der Funkenzündung, a2 ist der Kurbelwinkel nach der Funkenzündung bei dem Winkel S und vor dem Erreichen des TDC. Die Winkel a3–a5 sind Kurbelwinkel nach dem TDC in dem Verbrennungshub. Die Verbrennungsverhältnisse werden aus den Druckdaten bei diesen Winkeln berechnet. Übrigens wird in Dieselmotoren, wo keine Funkenzündung vorgenommen wird, der Kraftstoff in der Nähe des TDC in einer Zone F1 eingespritzt. Die Eigenzündung tritt mit einem Verzögerungswinkel d nach der Kraftstoffeinspritzung auf. Der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt wird entsprechend des Unterschiedes zwischen den gemessenen und den Zielwerten des Verbrennungsverhältnisses oder des Kurbelwinkels gesteuert. Der Einspritzungsstartzeitpunkt wird gesteuert, um vorverschoben oder verzögert zu werden, und der Einspritzungsendzeitpunkt wird so gesteuert, dass eine bestimmte Einspritzmenge sichergestellt ist.
Als nächstes wird das Steuern des Verbrennungsverhältnisses auf der Grundlage der Berechnung des vorerwähnten Verbrennungsverhältnisses in Bezug auf die 2 und 3 ausführlich beschrieben.
Die 7 ist ein Diagramm der Rückkopplungssteuerung des Verbrennungsverhältnisses entsprechend des berechneten Verbrennungsverhältnisses. Das Verbrennungsverhältnis FMB wird gemessen, wenn die Zündung zu dem Zündzeitpunkt IgT unter den Betriebsbedingungen von (Lx, Rx) vorgenommen wird. Dies bedeutet, ein Verbrennungsverhältnis für einen bestimmten Kurbelwinkel, z. B. bis zu 5 Grad vor dem TDC, wird aus den Verbrennungsdruckdaten berechnet, und das tatsächlichen Verbrennungsverhältnis FMB (Lx, Rx) wird bestimmt.
Der Zündzeitpunkt (IgT) wird so kompensiert, dass der Unterschied zwischen dem Ziel-Verbrennungsverhältnis FMBo (Lx, Rx) und dem gemessenen Verbrennungsverhältnis FMB(Lx, Rx) Null erreicht. Falls das Ziel-Verbrennungsverhältnis FMBo (Lx, Rx) kleiner als das gemessene Verbrennungsverhältnis FMB (Lx, Rx) ist, wird der Zündzeitpunkt um delta-IgT von dem Ausgangs-Zündzeitpunkt IgT vorverschoben. Falls das Ziel- Verbrennungsverhältnis FMBo (Lx, Rx) größer als das gemessene Verbiennungs verhältnis FMB (Lx, Rx) ist, wird der Zündzeitpunkt um delta-IgT von dem Ausgangs-Zündzeitpunkt IgT verschoben.
Als nächstes wird die MBT-Steuerung in dem Unterbrechungsablauf 1 von 3 beschrieben. 8 ist der MBT-Steuerungsablauf.
Schritt S115a: Das Ziel-Verbrennungsverhältnis für die MBT-Steuerung wird als ein dreidimensionaler Plan mit den Variablen der Motorbelastung und der Motordrehzahl gespeichert, und aus dem Ziel-Verbrennungsverhältnisplan in dem Schritt S16 in dem Hauptablauf berechnet.
In dem Zweitakt-Motor, der später in Bezug auf die 11 und 12 beschrieben wird, wird die Auslasskanalöffnung entsprechend der Motorbelastung und der Motordrehzahl aus dem in einem Speicher gespeicherten dreidimensionaler Plan mit den zwei variablen der Motorbelastung und der Motordrehzahl berechnet. Der Auslasszeitpunkt (Verdichtungsverhältnis) der variablen Ventilöffnung wird entsprechend der Motordrehzahl aus einem zweidimensionalen, in einem Speicher mit einer Variablen der Motordrehzahl gespeicherten Plan berechnet.
Schritt S115a: Die Verbrennungsdrücke P0–P5 bei den Kurbelwinkeln a0–a5, gezeigt in der 6, werden in dem Speicher gespeichert und verwendet, um das tatsächlich gemessene Verbrennungsverhältnis zu berechnen.
Schritt S115b: Das Verbrennungsverhältnis wird entsprechend des gemessenen Verbrennungsverhältnisses gesteuert. Das Ziel-Verbrennungsverhältnis in dem Speicher D wird mit dem gemessenen Verbrennungsverhältnis, bestimmt in dem Schritt S115a, verglichen.
Schritt S115c: Der Zündungsstartzeitpunkt in dem Speicher E(1) wird unter Verwendung von 7 und dem Ergebnis des Vergleichs in Schritt S115b kompensiert, und die kompensierten Daten werden in den Speicher F(1) eingegeben. Der Zündungsendzeitpunkt wird entsprechend der Zündungszeitdauer in dem Speicher E(2) bestimmt, und die bestimmten Daten werden in den Speicher F(2) eingegeben.
Dann wird an Stelle des MBT-Steuerungsablaufs von 8 die nach stehend beschriebene Steuerung ausgeführt. Das bedeutet, an Stelle des Verbrennungsverhältnisses wird der Kurbelwinkel, bei dem das bestimmte Verbrennungsverhältnis auftritt, berechnet. Der Ziel-Kurbelwinkel wird mit dem gemessenen Kurbelwinkel, berechnet aus den Druckdaten, verglichen. Dann wird der Zündzeitpunkt nach dem Ergebnis des Vergleichs gesteuert. Wenn der gemessene Kurbelwinkel hinter dem Ziel-Kurbelwinkel ist, wird der Zündzeitpunkt vorverschoben. Wenn der gemessene Kurbelwinkel vor dem Ziel-Kurbelwinkel ist, wird der Zündzeitpunkt verzögert.
Der Ziel-Kurbelwinkel wird aus den Plandaten in 9 bestimmt, in der die Belastung entlang der Querachse grafisch dargestellt ist und der Ziel-Kurbelwinkel (CRA), bei dem das bestimmte Verbrennungsverhältnis erreicht wird, ist entlang der vertikalen Achse grafisch dargestellt. Z. B. wird der Ziel-Kurbelwinkel CRAo (Rx, Lx), bei dem das bestimmte Verbrennungsverhältnis von 60%, 70% oder 80% erreicht werden soll, aus der tatsächlichen Motordrehzahl (Rx) und der tatsächlichen Motorbelastung (Lx) in dem Plan bestimmt.
10 ist ein Diagramm für die Rückkopplungssteuerung des Verbrennungsverhältnisses. Unter bestimmten Betriebsbedingungen (Lx, Rx) wird der Ziel-Kurbelwinkel CRAo (Rx, Lx), bei dem das Verbrennungsverhältnis FMB z. B. 75% ist, berechnet, und der gemessene Ziel-Kurbelwinkel CRA (IgT) wird aus den Druckdaten bestimmt.
Dann wird der Zündzeitpunkt (IgT) so kompensiert, dass der Unterschied zwischen dem Ziel-Kurbelwinkel CRAo (Rx, Lx), und dem gemessenen Kurbelwinkel CRA (IgT), Null erreicht. Wenn der gemessene Kurbelwinkel CRA (IgT) vor dem Ziel-Kurbelwinkel CRAo (Rx, Lx) ist, wird die Zündung mit einer Verzögerung um delta-IgT von dem Zündzeitpunkt IgT vorgenommen. Wenn der gemessene Kurbelwinkel CRA (IgT) hinter dem Ziel-Kurbelwinkel CRAo (Rx, Lx), ist, wird die Zündung mit einer Zunahme von delta – IgT von dem Zündzeitpunkt IgT vorgenommen.
In dem Schritt S113 des Unterbrechungsablaufes 1 von 3 werden die Verbrennungsdrücke P0–P5 bei sechs Kurbelwinkeln (a0–a5) erfasst. Aus den erfassten Druckdaten werden die Verbrennungsverhältnisse berechnet. Die Ausführungsbeispiele dieser Erfindung können in Motoren verwendet werden, in denen Kraftstoff durch einen Vergaser zugeführt wird:
11 zeigt ein strukturelles Diagramm dieser Erfindung, wie sie bei Zweitakt Motoren angewandt wird. Wie bei den Viertakt-Motoren, gezeigt in 1, sind Pleuelstangen 246 mit der Kurbelwelle 241 verbunden und an dem anderen Ende sind die Brennkammern 248 in dem Raum zwischen den Kolben und dem Zylinderkopf gebildet. Es gibt einen Motordrehzahl-Sensor 267 und einen mit dem Kurbelgehäuse verbundenen Kurbelwinkel-Sensor 257, der die Markierungen auf dem mit der Kurbelwelle verbundenen Zahnkranz erfasst und Standardsignale ausgibt und den Kurbelwinkel erfasst. Mit dem Kurbelgehäuse ist ebenfalls ein Kurbelkammer-Drucksensor 210 verbunden.
Die Luft wird in diese Kurbelkammer von dem Lufteinlassverteiler durch das Klappenventil 228 befördert. Die Luft wird zu dem Lufteinlassverteiler durch das Drosselventil 204 des Vergasers und den Luftfilter 231 befördert. Ein Einlass-Drucksensor 211 ist in dem Lufteinlassverteiler auf der stromabwärtigen Seite des Drosselventils montiert. Das Drosselventil 204 wird durch einen Griff 206 betätigt, der durch einen Draht 205 mit der Drosselriemenscheibe 203 verbunden ist. Der Griff 206 ist mit dem Lenkerhandgriffen 207 verbunden und ein Beschleunigungspositions-Sensor 202 ist an seiner Basis montiert. 212 ist ein Drosselöffnungs-Sensor.
Es gibt eine Spülöffnung 229 in dem Zylinder, die die Brennkammer und die Kurbelkammer 301 mittels des Spülkanals 253, wenn der Kolben in bestimmten Positionen ist, verbindet. Es gibt in dem Zylinder auch Auslassöffnungen 254, die mit dem Auslasskanal 253 verbunden ist. Es gibt ein Auslasszeitpunkt-Einstellungsventil 264, das in der Auslasskanalwand in der Nähe der Auslassöffnung installiert ist. Das variable Ventil 264 wird durch den Betätigen 265 von einem Servomotor etc. Angetrieben. Es gibt einen in dem Auslassrohr, das den Auslasskanal enthält, montierten Auslassrohr-Drucksensor 213 und einen Auslassrohr-Temperatursensor 223. Überdies ist der Auslasskanal mit einem Auslasskanalventil ausgerüstet, das durch den Betätiger 282 von einem Servomotor etc. angetrieben wird, Die Funktion des Auslasskanalventils besteht darin, die Drehstabilität durch Verhindern des Beiblasens durch die Verengung während niedriger Drehzahlvorgänge zu verbessern.
Ein Klopfsensor 201 ist mit dem Zylinderkopf verbunden, wie es Zündkerzen und Brennkammerdruck-Sensoren 200 gibt, die an der Kante der Brennkammern liegen. Die Zündkerzen sind mit der Zündungssteuerungsvorrichtung 256 verbunden. Die Einspritzer 208 sind mit den Seitenwänden der Zylinder verbunden. Der Kraftstoff wird zu diesen Einspritzern 208 mittels der Kraftstoffzuführungsleitungen 209 befördert.
Die Verbrennungsgaskammern 279 sind in dem Zylinderblock gebildet, die die durch Verbindungsbohrungen 278 mit dem mittleren Bereich der Auslassöffnungen nahe der Auslassöffnungen für die Zylinderbohrungen und dem Zylinderkopf auf dem Zylinderblock verbunden sind. Diese Verbindungsbohrungen sind festgelegt, um das vorhergehende Verbrennungsgas, das nahezu kein Beiblasgas enthält, in die vorhergehenden Verbrennungsgaskammern zu leiten. Es gibt O₂-Sensoren 27, verbunden mit der Innenseite dieser Verbrennungsgaskammern, die die darin befindliche Sauerstoffkonzentration erfassen. Zusätzlich sind Rückschlagventile, die nicht gezeigt sind, an dem Eingang zu den Verbrennungsgaskammern und an dem Ausgang zu den Auslassöffnungen platziert, um eine umgekehrte Strömung in diesen Bereichen zu verhindern.
Somit wird die Antriebssteuerung des Motors durch eine Steuereinheit 257, die einen CPU 271 hat, ausgeführt. Die mit dieser Steuereinheit 257 verbundenen Eingaben enthalten die vorhergehenden Brennkammer-Drucksensoren 200, den Klopfsensor 201, den Beschleuniger-Positionssensor 202, den Kurbelkammer-Drucksensor 210, den Lufteinlassrohr-Drucksensor 211, den Drosselöffnungssensor 212, den Auslassrohr-Drucksensor 213, den Kurbelwinkelerfassungssensor 258, den Motorumdrehungssensor 267 und den O₂-Sensor 277. Die Ausgangsseite der Steuereinheit 257 ist mit den Einspritzern 208, dem Betätigen 265 für das Auslasszeitpunkt-Einstellventil, dem Betätigen 282 für das Auslassventil und der Ölzuführungsvorrichtung (nicht gezeigt) verbunden.
Die 12 ist ein Diagramm des Brennkammerdruckes, der den Messpunkt der Druckdaten zeigt, um die Verbrennungsgeschwindigkeit für den vorhergehenden 2-Taktmotor zu berechnen, und dieses Diagramm ist dem einen (6) oben gezeigten für den Viertakt-Motor ähnlich. Wie oben beschrieben, findet das Sammeln der Brennkammerdruckdaten an 6 Kurbelwinkeln statt. In der Figur ist der Bereich innerhalb des A-Bereiches der Kurbelwinkelbereich, für den die Auslassöffnung offen ist, und der B-Bereich ist der Kurbelbereich, für den die Spülöffnung offen ist. Die Probenverfahren bei den verschiedenen Kurbelwinkeln (a0 bis a5) und die Berechnungsverfahren sind im Wesentlichen dieselben, wie sie oben beschriebenen Viertaktmotoren verwendet werden.
Die Ausführungsbeispiele dieser Erfindung könnten auch für Motoren angewendet worden sein, die einen Vergaser in dem Lufteinlasskanal zum Zuführen von Kraftstoff zu dem Motor verwenden.
Wie oben beschrieben, mit dem Steuerverfahren für einen Motor des Anspruches der Erfindung wird das tatsächliche Verbrennungsverhältnis bis zu dem bestimmten Kurbelwinkel erfasst. Der Zündzeitpunkt wird nach dem Ergebnis des Vergleichs zwischen dem erfassten und den Zielwerten des Verbrennungsverhältnisses gesteuert, so dass der Zündzeitpunkt vorverschoben wird, wenn der erfasste Wert kleiner ist, und verzögert, wenn der erfasste Wert größer als der Zielwert ist. Als ein Ergebnis ist es möglich, eine Rückkopplungssteuerung auszuführen, einen Zündzeitpunkt eines minimalen vorverschobenen Winkels zu finden, bei dem die Zündung vorgenommen wird, um ein bestes Drehmoment in dem Betriebsbereich bei z. B. dieser Motordrehzahl und -belastung zu erzeugen.
Bei dem Motorsteuerverfahren von Anspruch 2 dieser Erfindung wird das tatsächliche Verbrennungsverhältnis bis zu dem bestimmten Kurbelwinkel aus den Verbrennungsdruckdaten angemessen berechnet.
Bei dem Motorsteuerverfahren von Anspruch 3 dieser Erfindung wird ein tatsächlicher Kurbelwinkel, bei dem das bestimmte Verbrennungsverhältnis erreicht wird, erfasst, und der erfasste Kurbelwinkel wird mit dem Ziel-Kurbelwinkel verglichen, um den Zündzeitpunkt zu steuern, so dass der Zündzeitpunkt vorverschoben wird, wenn der erfasste Kurbelwinkel hinter dem Ziel-Kurbelwinkel ist, und der Zündzeitpunkt verzögert wird, wenn der erfasste Wert im vor dem Ziel-Kurbelwinkel ist. Als ein Ergebnis ist es möglich, eine Rückkopplungssteuerung auszuführen, um den Zündzeitpunkt eines minimalen Vorauswinkels zu finden, bei dem die Zündung vorgenommen wird, um ein bestes Drehmoment in dem Betriebsbereich bei z. B. der Motorumdrehung und -belastung zu erzeugen.
Bei dem Motorsteuerverfahren von Anspruch 4 dieser Erfindung wird ein tatsächlicher Kurbelwinkel, bei dem das bestimmte Verbrennungsverhältnis angemessen ist, aus den Verbrennungsdruckdaten berechnet.
Bei der Motorsteuervorrichtung von Anspruch 5 dieser Erfindung wird das tatsächliche Verbrennungsverhältnis, bis der bestimmte Kurbelwinkel geeignet ist, aus den erfassten Verbrennungsdruckdaten errechnet, und das erfasste Verbrennungsverhältnis wird mit dem Ziel-Verbrennungsverhältnis verglichen, um den Zündzeitpunkt des Motors zu steuern, so dass der Zündzeitpunkt vorverschoben wird, wenn der erfasste Wert kleiner als der Zielwert ist und der Zündzeitpunkt verzögert wird, wenn der erfasste Wert größer als der Zielwert ist.
Der tatsächliche Kurbelwinkel, bei dem das bestimmte Verbrennungsverhältnis erreicht wird, wird angemessen aus den erfassten Brennkammerdruckdaten berechnet, und der erfasste Kurbelwinkel wird mit einem Ziel-Kurbelwinkel verglichen, um den Zündzeitpunkt zu steuern, so dass der Zündzeitpunkt vorverschoben wird, wenn der erfasste Kurbelwinkel hinter dem Ziel-Kurbelwinkel ist und der Zündzeitpunkt wird verzögert, wenn der erfasste Wert vor dem Ziel-Kurbelwinkel ist.
Mit dem Verfahren zum Steuern eines Dieselmotors nach Anspruch 6 dieser Erfindung wird das tatsächliche Verbrennungsverhältnis bis zu diesem Kurbelwinkel erfasst, und das erfasste Verbrennungsverhältnis wird mit dem Ziel-Verbrennungsverhältnis verglichen, um den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt des Motors zu steuern, so dass der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt vorverschoben wird, wenn der erfasste Wert kleiner als der Zielwert ist, und der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt verzögert wird, wenn der erfasste Wert größer als der Zielwert ist. Als ein Ergebnis ist es möglich, eine Rückkopplungssteuerung auszuführen, um den Einspritzzeitpunkt eines minimalen Vorwinkels zu finden, bei dem die Einspritzung vorgenommen wird, um ein bestes Drehmoment in diesem Betriebsbereich z. B. bei dieser Motordrehzahl und -belastung zu erzeugen.
Mit dem Verfahren zum Steuern eines Dieselmotors nach Anspruch 7 dieser Erfindung wird der tatsächliche Kurbelwinkel, bei dem das bestimmte Verbrennungsverhältnis errecht wird, erfasst, der erfasste Kurbelwinkel wird mit dem Ziel-Kurbelwinkel verglichen, um den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt des Motors zu steuern, so dass der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt vorverschoben wird, wenn der erfasste Wert hinter dem Zielwert ist und der Einspritzzeitpunkt wird verzögert, wenn der erfasste Wert vor dem Zielwert ist. Als ein Ergebnis ist es möglich eine Rückkopplungssteuerung auszuführen, um den Einspritzzeitpunkt eines minimalen Vorauswinkels zu finden, bei dem die Einspritzung vorgenommen wird, um ein bestes Drehmoment in diesem Betriebsbereich z. B. bei dieser Motordrehzahl und -belastung zu erzeugen.
Im Folgenden wird ein weiteres Ausführungsbeispiel dieser Erfindung in Bezug zu den 2–6 und 14–24 erläutert.
2 ist ein Flussdiagramm eines Hauptablaufes zum Steuern verschiedener Betriebszustände des Motors.
Schritt S11: Die Initialisierung wird ausgeführt. Die Initialwerte werden festgelegt, um Werte und Veränderbare anzuzeigen.
Schritt S12: Verschiedene Arten der Information werden aufgenommen; die Einlasslufttemperaturinformation von dem Einlasslufttemperatursensor 30, die Einlassluftmengeninformation von einem Einlassluftmengensensor 40 der Heizdrahtart, die Drosselöffnungsinformation von dem Drosselöffnungssensor 31, die Einlassrohrdruckinformation von einem Einlassrohrdrucksensor 32, die Katalysator-Temperaturinformation von einem Katalysator-Temperatursensor 150, die Kurbelwinkelinformation von einem Kurbelwinkelsensor 11, die Temperaturinformation von einem Temperatursensor 26, die Auslasstemperaturinformation von einem Auslasstemperatursensor 120, die Sauerstoffkonzentrationsinformation von einem Sauerstoffkonzentrationssensor 25 und eine Restölmengeninformation von einem Ölsensor (nicht gezeigt). Diese Daten werden in einem Speicher A gespeichert. Die Motorbelastung kann wie die Beschleunigerposition oder die Drosselöffnung erkannt werden. Wenn einmal die Drosselöffnung und die Motordrehzahl bestimmt sind, kann die Einlassluftmenge im Normalbetriebszustand bestimmt werden, und demzufolge kann die direkt erfasste Einlassluftmenge als die Motorbelastung angesehen werden. Alternativ wird, da der Einlassrohrunterdruck eine bestimmte Beziehung zu der Drosselöffnung hat, wenn einmal die Motordrehzahl bestimmt ist, der erfasste Einlassrohrunterdruck als die Motorbelastung betrachtet.
Schritt S13: Die EIN- oder die AUS-Information wird aufgenommen und in einem Speicher B(i) für verschiedene Schalter gespeichert: einem Abstellschalter 43, einem Hauptschalter (nicht gezeigt), einem Startermotorschalter (nicht gezeigt), etc. Der Abstellschalter 43 ist ein Notfallschalter, der nicht in den Motoren für Landfahrzeuge, sondern z. B. in kleinen Wasserfahrzeugen verwendet wird.
Schritt S14: Der Betriebszustand wird aus der in dem Schritt S12 aufgenommenen Sensorinformation und der in dem Schritt S13 aufgenommenen Schalterinformation bestimmt. Die Werte, die den Betriebszuständen (1) bis (&) entsprechen, werden zu den Variablen C in dem Speicher eingegeben.
Betriebszustand (1): In einem konstanten Drossel- oder einem moderaten Drosselbetriebszustand bei mittlerer oder hoher Drehzahl, bei mittlerer bis hoher Belastung, ohne schnelle Beschleunigung oder Abbremsung, mit der Drosselöffnung nicht geringer als ein bestimmter Wert, mit der Motordrehzahl nicht geringer als ein bestimmter Wert, und mit der Drosselöffnungs-Veränderungsgeschwindigkeit, nicht größer als ein bestimmter Wert, wird der Betriebszustand als ein MTB-Steuerzustand (minimale Vorauszündung für ein bestes Drehmoment) bestimmt, und ein Wert 1 wird als die Variable C gespeichert.
Betriebszustand (2): Wenn die Drosselöffnungsveränderungsgeschwindigkeit nicht geringer als ein bestimmter Wert ist, wird der Betriebszustand als vorübergehend bestimmt, und ein Wert 2 wird als die Variable C gespeichert.
Betriebszustand (3): Wenn die Drosselöffnung nicht größer als ein bestimmter Wert ist und die Motordrehzahl innerhalb eines bestimmten Bereiches ist, z. B. 2000 U/min-5000 U/min, wird der Betriebszustand als ein magerer Verbrennungs-Steuerzustand bestimmt, und der Wert 3 wird als die Variable C gespeichert.
Betriebszustand (4): Wenn der Motor in einem abnormalen Zustand ist, wenn z. B. die Motordrehzahl nicht geringer als eine bestimmte Grenze oder eine Überdrehzahl ist, die Motortemperatur nicht geringer als ein bestimmter Wert oder überhitzt ist, etc., wird der Betriebszustand als ein abnormaler Betriebszustand bestimmt, und ein Wert 4 wird als die Variable C gespeichert.
Betriebszustand (5): Wenn die Motortemperatur nicht höher als ein bestimmter Wert ist und der Starterschalter EIN ist, wird der Betriebszustand als ein Kaltstartzustand bestimmt, und ein Wert 5 wird als die Variable C gespeichert.
Wenn der Hauptschalter oder der Abstellschalter AUS ist, wird der Betriebszustand als der Motorstopp-Anforderungszustand bestimmt, und ein Wert 6 wird als die Variable C gespeichert.
Betriebszustand (7): Wenn die Kupplung in der neutralen Position ist, oder die Motordrehzahl unter einem gegebenen Wert ist, oder der Leerlauf SW (Drossel vollkommen geschlossen SW) EIN ist, wird es bestimmt, dass der Motor in einem Leerlaufmodus und der Speicher 7 in der Variablen C ist.
Betriebszustand (8): Wenn der Schalter in einer EGR-Steuerung EIN ist (ein 1 en des Auslassgases wird zu dem Einlassluftsystem re-zirkuliert), wird entschieden, dass der Motor in einem EGR-Steuermodus und der Speicher 8 in der Variablen C ist.
Betriebszustand (9): Wenn die Motortemperatur oberhalb eines gegebenen Wertes ist und der Starterschalter EIN ist, wird es üblicherweise entschieden, dass der Motor in einem Motorstartzustand und der Speicher 9 in der Variablen C ist.
Betriebszustand A (1): Falls ein abnormaler Druckanstieg oder ein abnormaler Druckübergang in der Druckkammer vor der Funkenzündung aus den Druckdaten der Brennkammer erfasst wird, wird es entschieden, dass der Motor in einer Motorstartbedingung und der Speicher 10 in der Variablen C ist.
Überdies wird die Anzahl der Wiederholungen des Schrittes S14 mit demselben Wert der Variablen C und mit dem unveränderten Zeichen p = 1 geprüft. Wenn die Anzahl einen bestimmten Wert R überschreitet, wird er auf P = 0 festgelegt.
Wenn die Veränderungen vorgenommen werden mit:
Rc = 1 wenn C = 1,
Rc = 2 wenn C = 2, und
Rc = 3 wenn C = 3,
ist das Ergebnis R/c = 1 < R/c = 2 < R/c = 3
Wenn der Wert C in dem vorhergehenden Ablauf von dem der Gegenwart unterschiedlich ist, wird er auf P = 0 festgelegt.
Schritt S15: Eine Entscheidung wird vorgenommen, ob ein Modusbetrieb auszuführen ist, oder nicht; wenn die Variable C eine von 4, 6 oder 9 ist, dann erfolgt der Übergang auf Schritt S20; andererseits erfolgt der Übergang auf Schritt S16.
Schritt S16: Auf der Grundlage des Wertes des Zeichens P wird, wenn P = 0, ein Ziel-Verbrennungsverhältnis entsprechend der Motordrehzahl und -belastung aus den Plandaten in dem Speicher (entsprechend zu jenen in 6) bestimmt, und das Ergebnis wird in dem Speicher D gespeichert. Ein Basis-Kraftstoffeinspritzungsstartzeitpunkt und eine Basis-Kraftstoffeinspritzmenge, die jeweils ähnlich zu denen in 5 sind (bildmä ßige Darstellung der Werte, gegeben als eine Funktion der Motordrenzahl und derbelastung) werden auch aus den Plandaten in dem Speicher bestimmt und sie werden jeweils in den Speichern E'(1), E'(2) und E'(3) gespeichert.
Selbst wenn P = 0, wenn die Variable C 5 ist, wird eine Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit nach dem Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeitsplan für den Kaltstart herausgesucht, und den Wert in dem Speicher D gespeichert; wenn P = 1 geht der Übergang zu Schritt S17 ohne irgendeine Aktion über.
Die Verbrennungsgeschwindigkeit wird als die Geschwindigkeit der Verbrennung des in einem Verbrennungstakt bis zu einem bestimmten Kurbelwinkel verbrannten Kraftstoffes bestimmt. In Bezug zum Berechnen dieser Verbrennungsgeschwindigkeit ist es ein Verfahren, die Brennkammerdruckdaten, die bei einer Mehrzahl von Punkten während des Verbrennungstaktes genommen wurden, zu verwenden und eine erstrangige Näherungsgleichung zu verwenden; das andere Verfahren würde sein, die Verbrennungsgeschwindigkeit bis zu dem gewünschten Kurbelwinkel zu bestimmen (z. B. oberer Totpunkt), die Wärmeerzeugung unter Verwendung von Proben des Brennkammerdruckes und einer thermodynamischen Gleichung zu verwenden. Beide Verfahren ergeben berechnete Ergebnisse, die sich sehr nah den tatsächlichen Werten nähern. In diesem Fall würden die Brennkammerdruckdaten bei einem Kurbelwinkel in dem ersten Zeitraum zwischen dem Ende des Auslasshubes und dem Beginn des Verdichtungshubes, bei einem oberen Totpunkt oder einem Kurbelwinkel in der Nähe des oberen Totpunktes und vor dem Beginn des Auslasshubes erfasst werden.
D. h., in dem Viertaktmotor vermindert sich, wie in der 6 gezeigt, der Druck in der Brennkammer, um den Atmosphärendruck als Auslassgas in der Brennkammer zu erreichen, wird während des Auslasshubes, wenn sich der Kolben von dem unteren Totpunkt nach dem Ausdehnen zu dem oberen Totpunkt bewegt, ausgestoßen. Während des Einlasshubes, nachdem der Kolben den oberen Totpunkt durchläuft, wird der Druck auf dem Atmosphärendruck nahezu beibehalten und erhöht sich bei dem Verdichtungshub allmählich, nachdem der Kolben durch den unteren Totpunkt durchgeht und der, nachdem das Auslassventil 17 geschlossen ist, an dem Ende des Auslasshubes beginnt.
Es wird ein Druck in der Brennkammer zu einem Zeitpunkt innerhalb des Zeitraumes, wenn der Druck niedrig und in der Nähe des Atmosphärendruckes ist, erfasst. In der 6 wird BDC als der Kurbelwinkel a0 gewählt, jedoch wenn er der beginn des Verdich tungshubes ist, kann jeder Winkel nach BDC gewählt werden. Ebenso kann ein Winkel vor dem BDC als der Kurbelwinkel a0 gewählt werden.
Andererseits vermindert sich in dem Zweitaktmotor, wie in der 24 gezeigt, der Druck, wie sich der Kolben nach der Verbrennung nach unten bewegt. Wenn die Auslassöffnung nicht abgedeckt ist, vermindert sich der Druck weiter. Wenn die Spülöffnung nicht abgedeckt ist, erreicht der Druck den Atmosphärendruck, während die frische Ladung eingeleitet wird. Da sich der Kolben bei offener Auslassöffnung von dem unteren Totpunkt aufwärts bewegt, um die Spülöffnung abzudecken und die Auslassöffnung abzudecken, erhöht sich der Druck allmählich. Somit betrifft der Ausdruck „Zeitraum vom Auslasshubende zu der frühen Stufe des Verdichtungshubes" auf den Zeitraum von dem Einlassbeginn bis zu dem Verdichtungsbeginn, wenn die Spülöffnung unter der Bedingung nicht abgedeckt ist, dass die Auslassöffnung nach dem Beginn des Auslasshubes nicht abgedeckt ist. In der 24 ist BDC als der Kurbelwinkel a0 gewählt.
Die Funkenzündung tritt vor oder nach dem oberen Totpunkt nach der Verdichtung auf (die Funkenzündung beginnt bei dem mit einem Pfeil und einem Buchstaben S in den 6 und 24 angezeigten Kurbelwinkel). Die Verbrennung beginnt mit einer kleinen Verzögerung vom Beginn des Zündens. Der in den Ansprüchen verwendete Ausdruck Zündungsbeginn betrifft den kurzen Augenblick der vorerwähnten Verbrennung. Mit anderen Worten, der Druck in der Brennkammer wird bei einem Kurbelwinkel innerhalb des zweiten Zeitraumes zwischen dem Verdichtungshubbeginn und dem Zündungs-Verbrennungs-Beginn erfasst (bei dem Winkel a1 in den beiden 6 und 12). Nach diesem wird der Druck in der Brennkammer bei zwei Kurbelwinkeln (in den 6 und 24 z. B. bei den Kurbelwinkeln a2 und a3, oder a2 und a4, oder a3 und a4, oder a2 und a5, oder a3 und a5, oder a4 und a5) innerhalb des dritten Zeitraumes zwischen dem Zündungsbeginn (Zündungs-Verbrennungs-Beginn) und dem Auslasshubbeginn innerhalb des Verbrennungshubes erfasst. Einer der zwei Kurbelwinkel innerhalb dieses Zeitraumes wird vor dem Kurbelwinkel bevorzugt, bei dem der Brennkammerdruck das Maximum erreicht. Wenn überdies der Druck in der Brennkammer an zumindest vier Kurbelwinkelpunkten erfasst wird, wie in den Ansprüchen verwiesen, z. B. an fünf oder mehr Kurbelwinkelpunkten, kann die Anzahl der Druckmessungs-Kurbelwinkelpunkte in dem ersten oder zweiten Zeitraum erhöht werden. Auch kann, wie in den 6 und 24 gezeigt, der Druck vorzugsweise an drei oder mehr Kurbelwinkeln innerhalb des dritten Zeitraumes erfasst werden. In Dieselmotoren wird nach einem Verdichtungshub die Kraftstoffeinspritzung in die Brennkammer vor oder nach dem oberen Totpunkt gestartet, und die Verbrennung beginnt mit einer kleineren Verzögerung durch eine Eigenzundung. Mit anderen Worten, der in den Ansprüchen verwendete Ausdruck Zündungsbeginn betrifft einen kurzen Moment des Beginns der Eigenzündung. Übrigens beginnt die Zeitverschiebung zwischen dem Kraftstoffeinspritzungsbeginn und der Eigenzündung wird im Voraus von der Motordrehzahl oder -belastung bestimmt. Die bestimmte Zeitverschiebung wird in die Überlegung einbezogen, ein Druckmessungs-Kurbelwinkel innerhalb des zweiten Zeitraumes und ein Druckmessungs-Kurbelwinkel innerhalb des dritten Zeitraumes werden als die Daten auf der Grundlage der Motordrehzahl und/oder – belastung in dem Speicher gespeichert, und der Druck in der Brennkammer wird gemessen.
Folglich werden die Brennkammerdrücke an zumindest vier Kurbelwinkeln erfasst; an einem Punkt innerhalb des ersten Zeitraumes, an einem Punkt innerhalb des zweiten Zeitraumes, und an zwei Punkten innerhalb des dritten Zeitraumes. Aus diesen Daten wird das Verbrennungsverhältnis mit einer linearen Näherungsformel berechnet.
Diese Näherungsgleichungen werden wie folgt ausgedrückt:
Verbrennungsgeschwindigkeit:
qx = b + b1*(p1 – p0) + b2*(p2 – p0) + ... bn*(pn – p0)
Angezeigter mittlerer, effektiver Druck:
pmi = c + c1*(p1 – p0) + c2*(p2 – p0) + ... cn*(pn – p0)
Wie es aus den vorerwähnten Gleichungen deutlich wird, ist qx die Summe der Produkte von vorbestimmten Konstanten b1 bis bn, multipliziert durch die Druckdaten p1 bis pn, von der der Standarddruck p0 subtrahiert worden ist.
Ähnlich ist pmi die Summe der Produkte der vorbestimmten Konstanten c1 bis cn, multipliziert durch die Druckdaten p1 bis pn, von der der Standarddruck p0 subtrahiert worden ist.
Hier ist p0 der Druck in der Brennkammer, wenn er das Niveau des Atmosphärendruckes erreicht (z. B. nahe des BDC, wie vorerwähnt), und er wird von den verschiedenen Drücken p1 bis pn subtrahiert, um den Druck für die Sensorabweichung zu korrigieren. P1 ist der Druck in der Brennkammer bei dem Kurbelwinkel a1 in dem ersten Zeitraum. P2 ist ein Brennkammerdruck bei dem Kurbelwinkel a2 in dem zweiten Zeitraum. P3-Pn sind diejenigen bei den Kurbelwinkeln a3–an (in diesem Ausführungsbeispiel, n = 5).
Folglich kann eine einfache erstrangige Näherungsgleichung verwendet werden, um bei einem bestimmten Kurbelwinkel nach der Zündung einen genauen Wert, der nahezu derselbe wie der tatsächliche Wert ist, für die Verbrennungsgeschwindigkeit zu berechnen. Demzufolge ist es durch das Verwenden dieser Verbrennungsgeschwindigkeit als die Grundlage für die Steuerung des Zündzeitpunktes oder des Luft-/Kraftstoffverhältnisses möglich, nicht nur eine bessere Energieeffizienz aus der Verbrennung zu erhalten, sondern auch das Verhalten zu verbessern, und die Ausgangsleistungsschwankungen durch genaues Folgen des Betriebszustandes des Motors zu verhindern, wenn die EGR-Steuerung unter Magerverbrennungs-Motorbetriebszuständen ausgeführt wird. Es ist außerdem möglich, die Erzeugung von No_x-Emissionen, verursacht durch das schnelle Vorverschieben der Verbrennung, zu verhindern.
In Bezug auf das zweite Verbrennungsverfahren für die Verbrennungsgeschwindigkeit wird qx berechnet unter Verwendung der zwischen zwei Druckmesspunkten (Kurbelwinkeln) erzeugten Wärme, dem Druckunterschied ΔP zwischen den zwei Druckmesspunkten, der Volumendifferenz ΔV in dem Volumen der Brennkammer, wo P und V die ersten der zwei Druckwerte und die Brennkammervolumenwerte sind, die gemessen wurden, A das Wärmeäquivalent ist, K das spezifische Wärmeverhältnis ist; R die durchschnittliche Gaskonstante ist, und P0 der Druck bei dem BDC ist:
Die Wärmeerzeugung:
Der spezifische Druckmesspunkt, bis zu dem die Verbrennungsgeschwindigkeit gemessen wird, sollte als der Kurbelwinkel ausgewählt werden, bei dem die Verbrennung nahezu abgeschlossen ist. Ähnlich würde ein Kurbelwinkel nahe an dem Zündpunkt auch als ein Druckmesspunkt ausgewählt werden. Die Berechnung der vorhergehenden Wärmeerzeugungsmenge Qx wird durch Summieren der Werte, bestimmt für jeden der Druckmesspunkte, und in Bezug auf den Abstand zwischen dem Anfangsdruckmesspunkt zu dem bestimmten Druckmesspunkt (dem bestimmten Kurbelwinkel) ausgeführt. Dann wird die Verbrennungsgeschwindigkeit durch summieren für die vorhergehende Qx und dann durch Dividieren bestimmt, d. h.:
Verbrennungsgeschwindigkeit:
qx = die Verbrennungswärmemenge bis zu dem gewünschten Kurbelwinkel/Gesamtwärme × 100% = (Q1 + Q2 + ... + Qx)/(Q1 + Q2 + ... + Qn) × 100
Die oben genannte Berechnung kann verwendet werden, um den Brennkammerdruck bei einer Mehrzahl von bestimmten Kurbelwinkeln (in dem Schritt S112 von 3) zu messen, und auf der Grundlage dieser Daten kann die Verbrennungsgeschwindigkeit bis zu dem gewünschten Kurbelwinkelgenau berechnet werden (in dem Schritt S103 von 14). Dann ist es unter Verwendung dieser Verbrennungsgeschwindigkeit für die Motorsteuerung möglich, eine stabile Ausgangsleistung und eine stabile Motorumdrehung zu erhalten.
Schritt S17: Unter Verwendung der Einlassluft-Temperaturinformation und der Einlassrohr-Unterdruckinformation wird die Berechnung der Kraftstoffeinspritzmenge ausgeführt. Das bedeutet, wenn sich die Einlasslufttemperatur erhöht, vermindert sich die Luftdichte und die substantielle Luftströmung vermindert sich. Dies führt zu der Verminderung in dem Luft- zu Kraftstoffverhältnis. Demzufolge muss die Kompensationsmenge zum Reduzieren der Kraftstoffeinspritzmenge berechnet werden.
Schritt S18: Die Basis-Kraftstoffeinspritzung wird entsprechend der Motorbelastung und der Motordrehzahl gestartet. Die Basis-Kraftstoffeinspritzungsmenge und der Basis-Zündzeitpunkt werden in dem Schritt S16 bestimmt und in dem Speicher E'(i) gespeichert. Auf der Grundlage dieser Daten werden die Basis-Kraftstoffeinspritzungs-Kompensationsbeträge und der Zündzeitpunkts-Kompensationsbeträge entsprechend der Kompensationsbeträge in dem Schritt S17 bestimmt und die Information wird in dem Speicher A(i) gespeichert und zu den Basiswerten addiert, um die Steuerbeträge zu bestimmen. Wie die Steuerbeträge ist der Zündungsstartzeitpunkt der Wert in dem Speicher E(1), und der Zündzeitraum ist der Wert in dem Speicher E(2). Wenn P = 1 werden der Zündungsbeginnzeitpunkt und der Zündungsendzeitpunkt jeweils in E(3) und E(4) gespeichert. Wenn P = 0 werden der Zündungsbeginnzeitpunkt und der Zündungsendzeitpunkt jeweils in E(3) und E(4) gespeichert.
Dies wird in den Speicher E(i) eingegeben. In einer ähnlichen Weise werden die Steuerbeträge für die Servomotorgruppe und die Magnetventilgruppe entsprechend der in dem Speicher A(i) gespeicherten Informationen berechnet und in dem Speicher G(i) gespeichert.
Schritt S19: Die Betätigen, z. B. die Servomotorgruppe und die Magnetventilgruppe, werden entsprechend den Steuerbeträgen in dem Speicher G(i) angetrieben und gesteuert.
Schritt S20: Es wird bestimmt, ob eine Motorstoppanforderung vorhanden ist. Wenn eine vorhanden ist, geht das Verfahren zu dem Schritt S21. Wenn nicht, geht das Verfahren zu dem Schritt S22.
Schritt S21: Die Werte des Speichers E(i), wo i = 1 – 4 werden auf Null als Stoppdaten festgelegt.
Schritt S22: Ein Motorstart wird geprüft. Falls Ja geht der Schritt zu dem Schritt S23. Falls nicht, geht der Schritt zu Schritt S25.
Schritt S23: Die im Voraus in dem Speicher für den Start gespeicherten Daten werden für den Speicher F(i) festgelegt.
Schritt S24: Der Startermotor wird betätigt.
Schritt S25: Dies ist der Fall, in dem die Variable C 4 ist, und Daten, die zu dem abnormalen Phänomen entsprechen, werden festgelegt, so z. B. Fehlzündungsdaten, sofern eine Überdrehzahl auftritt, oder Daten, die für das Erhöhen der Kraftstoffeinspritzung, während des Drosselns der Drosselöffnung, verwendet werden, sofern Überhitzung auftritt.
Als nächstes wird der in der 3 gezeigte Unterbrechungsablauf (1) beschrieben. Dieser Unterbrechungsablauf (1) wird durch Unterbrechen des Hauptablaufes ausgeführt, wenn ein bestimmtes Kurbelwinkelsignal eingegeben wird.
Schritt S111: Ein Zeitgeber wird festgelegt, um den Unterbrechungsablauf (1) an jedem bestimmten Kurbelwinkel auszuführen, um nämlich die Unterbrechung an dem nächsten Kurbelwinkel auszuführen.
Schritt S112: Die Daten an dem Kurbelwinkel, bei dem eine Unterbrechung auftritt, werden in den Speicher genommen.
Schritt S113: Wenn die Daten bei jedem Kurbelwinkel, bei dem eine Unterbrechung auftritt, in den Speicher genommen werden, geht der Vorgang zu dem Schritt S114.
Schritt S114–S115: Erkennen, ob C = 10 ist, oder nicht. Falls dies zutreffend ist, wird entschieden, dass der Motor in dem Zustand der abnormalen Verbrennung ist, um einen Verhinderungsablauf für abnormales Verbrennen bei Schritt S115 auszuführen und zurückzukehren.
Schritt S116: Erkennen, ob C = 2 ist, oder nicht, und entscheiden, ob der Motor in einem Übergangszustand ist; falls dem so ist, Ausführen eines Übergangssteuerungsablaufes bei Schritt S116a, um den Zündzeitpunkt und das A/F zu korrigieren, oder anderseits zurückzukehren; Übergang zu Schritt S117.
Schritt S117: Erkennen, ob C = 5 ist, oder nicht, und entscheiden, ob der Motor in einem Kaltstartzustand ist; falls dem so ist, Ausführen eines Kaltstart-Steuerablaufes bei Schritt S117a, um den Zündzeitpunkt zu korrigieren und zurückzukehren; andererseits Übergang zu Schritt S118.
Schritt S118: Erkennen, ob C = 8 ist, oder nicht, und entscheiden, ob der Motor in einem Zustand des EGR-Modus ist; falls dem so ist, Ausführen eines EGR-Steuerungsablaufes bei Schritt S118, um die EGR-Geschwindigkeit und den Zündzeitpunkt zu korrigieren, und zurückzukehren; andererseits Übergang zu dem Schritt S119.
Schritt S119: Erkennen, ob C = 3 ist, oder nicht, und entscheiden, ob der Motor in einem Zustand des Magerverbrennungsmodus ist; falls dem so ist, Ausführen eines Magerverbrennungs-Steuerablaufs bei Schritt S119a, um das A/F und den Zündzeitpunkt zu korrigieren, und zurückzukehren; andererseits Übergang zu dem Schritt S120.
Schritt S120: Erkennen, ob C = 7 ist, oder nicht, und entscheiden, ob der Motor in einem Zustand eines Leerlaufmodus ist; falls dem so ist, Ausführen eines Leerlauf-Steuerablaufes bei Schritt S120a, um das A/F und den Zündzeitpunkt zu korrigieren, und zurückzukehren; andererseits einen MBT-Steuerablauf bei Schritt S121 auszuführen, um den Zündzeitpunkt zu korrigieren und zurückzukehren.
Jetzt wird ein Unterbrechungsablauf (2) von 4 beschriebenen Dieser Unterbrechungsablauf (2) wird durch eine Unterbrechung ausgeführt, wenn ein Bezugs-Kurbelsignal eingegeben wird.
Schritt S121: Dieser Unterbrechungsablauf (2) wird einmal bei einem bestimmten Kurbelwinkel der Motordrehzahl ausgeführt, und misst demzufolge einen Zeitraum.
Schritt S122: Die Motordrehzahl wird berechnet.
Schritt S123: Der Zündungsbeginnzeitpunkt, der Zündungsendzeitpunkt, der Einspritzungsbeginnzeitpunkt und der Einspritzungsendzeitpunkt werden in dem Zeitgeber entsprechend der Steuerdaten des Speichers F(i), wo i = 1 – 4 ist, festgelegt. Der Zeitgeber betätigt die Zündvorrichtung und die Einspritzvorrichtung zu den vorhandenen Zeitpunkten.
Als nächstes wird die Berechnung des in Bezug auf die 2 und 3 erwähnten Ziel-Verbrennungsverhältnisses ausführlich beschrieben.
5 ist ein Diagramm, das einen Plan für das Finden von Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeiten entsprechend der Motordrehzahl und -belastung zeigt. Die Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit bei einem gegebenen Kurbelwinkel, z. B. ATDC 50° wird aus dem Plan der Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeiten zu der Zeit der Magerverbrennung bestimmt und in einem Speicher der Steuereinheit 12 gespeichert. Das Diagramm zeigt, dass der Plan einen dreidimensionalen Aufbau hat, in dem die Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeiten entsprechend der Motorbelastung (Lx) und der Motordrehzahl (Rx) bestimmt werden. Die Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit in einem gegebenen Betriebszustand (Lx, Rx) wird als FMB? (Lx, Rx) gefunden.
6 ist ein Diagramm des Brennkammerdruckes über einen Verbrennungstakt eines Viertakt-Motors. Die Querachse zeigt den Kurbelwinkel und die vertikale Achse zeigt den Verbrennungsdruck. Die Verbrennungsdrücke P0–P5 werden, gezeigt in der Fig., an den sechs Kurbelwinkeln a0–a5 erfasst, und die Verbrennungsverhältnisse werden aus diesen Druckwerten erfasst. Der Kurbelwinkel a0 ist an dem unteren Totpunkt (BDC), wo sich der Hub von dem Einlass zu Verdichtung verändert, und der Druck ungefähr Atmosphärendruck ist. Der Winkel a1 ist nach dem Verdichtungsbeginn und vor der Zündung, a2 ist der Kurbelwinkel nach der Zündung bei dem Winkel S und vor dem Er reichen des TDC. Die Winkel a3–a5 sind Kurbelwinkel, sind nach dem TDG in dem Verbrennungshub. Die Verbrennungsverhältnisse werden aus den Druckdaten bei diesen Kurbelwinkeln berechnet. Auf diese Weise wird in Dieselmotoren, wo keine Funkenzündung vorgenommen wird, Kraftstoff in der Nähe des TDC, in einem Bereich F1, eingespritzt. Eine Eigenzündung tritt mit einem Verzögerungswinkel (d) nach der Kraftstoffeinspritzung auf. Die Eigenzündung tritt bei dem Kurbelwinkel (s) auf. Der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt wird entsprechend des Unterschiedes zwischen den gemessenen und den Ziel-Werten des Verbrennungsverhältnisses oder des Kurbelwinkels gesteuert. Der Einspritzungsbeginnzeitpunkt wird gesteuert, um vorverschoben oder verzögert zu werden, und der Einspritzungsendzeitpunkt wird so gesteuert, dass eine bestimmte Einspritzmenge gesichert ist.
Als nächstes wird die Magerverbrennungssteuerung, gezeigt in 3, ausführlich beschrieben. 14 ist ein Flussdiagramm eines Magerverbrennungs-Steuerablaufes, dessen Zielwert eine Verbrennungsgeschwindigkeit bei einem gegebenen Kurbelwinkel ist.
Schritt S201: Berechnen einer Verbrennungsgeschwindigkeit FMB (θ) und Übergang zu Schritt S202.
Schritt S202: Wenn der Zähler FCOUNT = 0 ist (eine vorbestimmte Anzahl der Zündzeitpunktsteuerungen ist ausgeführt worden), Übergang auf Schritt S203, um die Kraftstoffzuführung zu steuern; andererseits Übergang zu Schritt S207, um den Zündzeitpunkt zu korrigieren.
Schritt S203: Wenn die Verbrennungsgeschwindigkeit FMB (θ) oberhalb eines Referenzwertes FMBX ist, erfolgt der Übergang zu Schritt S204; andererseits den Übergang zu Schritt S205.
Schritt S204: Steuerung des Kraftstoffzuführungs-Korrekturfaktors FTD in Richtung auf die vorbestimmte Wertzuwachsseite durch die Kraftstoffzuführungskorrektur FTDD auf der Zuwachsseite und Übergang zu Schritt S206.
Schritt S205: Steuerung des Kraftstoffzührungs-Korrekturfaktors FTD in Richtung zu der vorbestimmten Wertzuwachsseite durch die Kraftstoffzuführungskorrektur FTDI auf der Zuwachsseite und Übergang zu Schritt S206.
Schritt S206: Festlegen der Frequenz der erwarteten Zündungsstuerung FCMAX in dem Zähler FCOUNT (um durch die Zündungssteuerungen befolgt zu werden) und Zurückkehren.
Schritt S207: Ausführen eines Zündzeitpunkt-Korrektursteuerungsablaufes, um den Zündzeitpunkt zu optimieren, und Übergang zu Schritt S208.
Schritt S208: Subtrahieren 1 von dem Zähler FCOUNT und Rückkehren.
16 ist ein Flussdiagramm eines Zündzeitpunkt-Korrektursteuerungsablaufes, dessen Zielwert eine Verbrennungsgeschwindigkeit bei einem gegebenen Kurbelwinkel ist. Die Funktionen dieses Zündzeitpunkt-Korrektursteuerungsablaufes sind in 17 gezeigt. Dieser Ablauf wird bei Schritt S207 in 14 ausgeführt.
Schritt S151: Herausfinden des Unterschiedes ΔFMB zwischen der Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit FMB und dem tatsächlichen Wert FMB (θ) und Übergang zu Schritt S152.
Schritt S152: Entsprechend des Unterschiedes ΔFMB, Lesen einer Korrekturvariablen gi aus dem Plan und Übergang zu Schritt S153.
Schritt S153: Addieren der Korrekturvariablen gi zu dem vorhergehenden Zündzeitpunkt-Korrekturwert IGTD, um einen neuen Zündzeitpunkt-Korrekturwert IGTD zu erstellen, und Übergang auf Schritt S154.
Schritt S154: Falls der Zündzeitpunkt-Korrekturwert IGTD positiv ist, erfolgt der Übergang zu Schritt S155a; falls er Null oder negativ ist, erfolgt der Übergang zu Schritt S155b.
Schritt S155a–Schritt S156a: Falls der Zündzeitpunkt-Korrekturwert IGTD nicht in die Grenze IGTDS auf der vorverschobenen Winkelseite fällt, Ausführen von Schritt S156a an Stelle einer Begrenzung und Rückkehr; falls er innerhalb der Grenze IGTDS ist, Rückkehr ohne Vorgang.
Schritt S155b–Schritt S156b: Falls der Zündzeitpunkt-Korrekturwert IGTD nicht in die Grenze IGTDS auf der verzögerten Winkelseite fällt, Ausführen von Schritt S156b an Stelle einer Begrenzung und Rückkehr; falls er innerhalb der Grenze IGTDS ist, Ruckkehr ohne Vorgang.
In der oben beschriebenen Magerverbrennungssteuerung sind die Verteilung des Verbrennungszustandes und der HC-Emissionen vermindert, während eine extrem magere Verbrennung bewirkt werden kann. Ein Zielwertplan für die Magerverbrennungssteuerung ist für das Steuerziel vorgesehen.
Um die Toleranzgrenze zu der HC-Emissionszuwachs oder die Instabilität der Motorausgangsleistung, die Verbrennungsgeschwindigkeit oder den Kurbelwinkel in dem letzten Teil der Verbrennung zu bestimmen, kann z. B. (a) die Verbrennungsgeschwindigkeit bei einem Kurbelwinkel von ATDC 50° oder (b) der Kurbelwinkel, der ein Verbrennungsverhältnis von 70% erreicht, als ein Zielwert festgelegt werden.
Dieser Zielwert zeigt die Toleranzgrenze zu der Verschlechterung der Verbrennungsgeschwindigkeiten. Wenn die Verbrennungsgeschwindigkeit kleiner als der Zielwert in (a) ist, oder wenn die Verbrennungsgeschwindigkeit größer als der Zielwert in (b) ist, zeigt die Verbrennungsgeschwindigkeit die Verschlechterung der Verbrennungszustände an.
Der Magerverbrennungs-Steuerungsablauf ist ein Unterablauf des für jede Motordrehzahl ausgeführten Verbrennungsgeschwindigkeits-Steuerablaufs und wird ausgeführt, wenn der Steuermodus, erfasst aus den Betriebsbedingungen, durch den Hauptablauf eine Magerverbrennungssteuerung ist.
Wenn dieser Magerverbrennungs-Steuerungsablauf ausgeführt wird, werden Korrektursteuerungen des Zündzeitpunktes und der Kraftstoffzuführung alternierend ausgeführt, und die korrigierten Werte werden gespeichert.
Wenn die Verbrennungsgeschwindigkeit oberhalb eines Referenzwertes ist, wird es entschieden, dass eine magerere Verbrennung möglich ist, und die Kraftstoffzuführung wird um einen gegebenen Wert vermindert. Falls nicht, wird entschieden, dass keine magerere Verbrennung mehr möglich ist, und die Kraftstoffzuführung wird um einen gegebenen Wert erhöht. Nach der oben beschriebenen Kraftstoffzuführungssteuerung wird die Zündzeitpunkt-Korrektursteuerung auf mehrere nachfolgende Motortakte angewandt, um den Zündzeitpunkt zu optimieren, so dass die Verbrennungsgeschwindigkeit mit dem Zielwert übereinstimmen wird.
15 ist ein Diagramm, das die Verbrennungsgeschwindigkeit zeigt, die sich verändert, wenn die Kraftstoffzuführung geändert wird. Die Linie 8A zeigt einen Fall für ein fetteres A/F, Linie 8B für ein richtiges A/F und Linie 8C für ein magereres A/F; wenn die gemessene Verbrennungsgeschwindigkeit bei einem gegebenen Kurbelwinkel (z. B. B) a1 ist, der größer als die Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit (z. B. A) ist, dann wird die Kraftstoffzuführung vermindert; falls er a2 ist, der kleiner als die Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit (z. B. A) ist, dann wird die Kraftstoffzuführung erhöht.
Auch wenn der gemessene Kurbelwinkel, der eine gegebene Verbrennungsgeschwindigkeit erreicht (z. B. A) b2 ist, der größer als der Zielwinkel (z. B.) ist, dann wird die Kraftstoffzuführung erhöht; wenn er b1 ist, der kleiner als der Zielwinkel (z. B.) ist: dann wird die Kraftstoffzuführung vermindert.
Somit wird es ausgeführt, dass eine Kraftstoffzuführungssteuerung, wobei die Anfangswerte der Kraftstoffzuführung zumindest mit der Motorbelastung übereinstimmen, als Daten festgelegt wird, so dass ein mageres Gemisch in einer Brennkammer gebildet wird, wenn Kraftstoff zu dem Motor zugeführt wird; wobei die Verbrennungsgeschwindigkeiten bei einem vorbestimmten Kurbelwinkel in einem Speicher als Plandaten der Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeiten gespeichert sind, die zumindest einer Motorbelastung und Motordrehzahl entsprechen, oder alternativ sind die Kurbelwinkel, die eine vorbestimmte Verbrennungsgeschwindigkeit erreichen, in einem Speicher als Plandaten der Ziel-Kurbelwinkel gespeichert, die zumindest einem der Motorbelastung oder der Motordrehzahl entsprechen; und wobei eine tatsächliche Verbrennungsgeschwindigkeit bis zu dem vorbestimmten Kurbelwinkel erfast wird, und nach dem Vergleich der erfassten Verbrennungsgeschwindigkeit und der Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit wird die Kraftstoffzuführung erhöht, wenn die erfasste Verbrennungsgeschwindigkeit kleiner als die ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit ist, oder die Kraftstoffzuführung wird vermindert, wenn die erfasste Verbrennungsgeschwindigkeit größer als die Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit ist; oder alternativ ein tatsächlicher Kurbelwinkel, der die vorbestimmte Verbrennungsgeschwindigkeit erreicht, erfasst wird, und nach dem Vergleich der Werte des erfassten Kurbelwinkels und des Ziel-Kurbelwinkels wird die Kraftstoffzuführung erhöht, wenn der Ziel-Kurbelwinkel in einer Vorausposition ist, oder die Kraftstoffzuführung wird vermindert, wenn der erfasste Kurbelwinkel in einer Vorausposition ist, so dass eine magere Verbrennung bewirkt werden kann, wobei die Auslassemission bei verbesserten Kraftstoffverbrauch vermindert wird.
17 ist ein Diagramm, das die Verbrennungsgeschwindigkeit FMB zeigt, die durch die Zündzeitpunktssteuerung verändert wird. Linie 10A zeigt einen Fall für einen vorverschobenen Zündzeitpunkt, Linie 10B für einen richtigen Zündzeitpunkt und Linie 10C für einen verzögerten Zündzeitpunkt; wenn die gemessene Verbrennungsgeschwindigkeit bei einem gegebenen Kurbelwinkel (z. B. B) a1 ist, die größer als eine Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit (z. B. A) ist, dann wird der Kurbelwinkel verzögert; wenn er a2 ist, die kleiner als die Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit (z. B. A) ist, dann wird der Kurbelwinkel vorverschoben.
Auch wenn der gemessene Kurbelwinkel, der eine gegebene Verbrennungsgeschwindigkeit (z. B. A) erreicht, b2 ist, der größer als der Zielwinkel (z. B. B) ist, dann wird der Kurbelwinkel vorverschoben; falls er b1 ist, der kleiner als der Zielwinkel (z. B. B) ist; dann wird der Kurbelwinkel verzögert.
Somit wird es ausgeführt, dass eine Zündzeitpunktssteuerung, wobei die Anfangswerte zumindest einem der Motorbelastung oder der Motordrehzahl entsprechen, als Daten festgelegt werden; wobei die Verbrennungsgeschwindigkeiten bei einem vorbestimmten Kurbelwinkel in einem Speicher als Plandaten der Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeiten, die zumindest der Motorbelastung oder der Motordrehzahl entsprechen, gespeichert werden, oder alternativ werden die Kurbelwinkel, die eine vorbestimmte Verbrennungsgeschwindigkeit erreichen, in einem Speicher als Plandaten von Zielwinkeln, die zumindest einem der Motorbelastung oder der Motordrehzahl entsprechen, gespeichert; und wobei eine tatsächliche Verbrennungsgeschwindigkeit bis zu dem vorbestimmten Kurbelwinkel erfasst wird, und nach dem Vergleich der Werte der erfassten Verbrennungsgeschwindigkeit und der Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit wird der Zündzeitpunkt vorverschoben, wenn die erfasste Verbrennungsgeschwindigkeit kleiner als die Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit ist, oder der Zündzeitpunkt wird verzögert, wenn die erfasste Verbrennungsgeschwindigkeit größer als die Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit ist; oder alternativ wird ein tatsächlicher Kurbelwinkel, der die vorbestimmte Verbrennungsgeschwindigkeit erreicht, erfasst, und nach dem Vergleich der Werte des erfassten Kurbelwinkels und des Ziel-Kurbelwinkels, wird der Zündzeitpunkt vorverschoben, wenn der Ziel-Kurbelwinkel in einer Vorausposition ist, oder der Zündzeitpunkt wird verzögert, wenn der erfasste Kurbelwinkel in einer Vorausposition, so dass eine magere Verbrennung bewirkt werden kann, wobei die Auslassemissionen reduziert werden.
18 ist ein Diagramm der Datenveränderung während einer Magerverbrennungssteuerung. 18(a) zeigt die A/F-Wert-Veränderung, 18(b) die erfasste Verbrennungsgeschwindigkeits-Veränderung FMB, verursacht durch die Zündzeitpunkts- und Kraftstoffzuführungssteuerung, 18(c) den Zündzeitpunkts-Korrekturwert IGT und 18(d) den Kraftstoffzuführungs-Korrekturwert. Wenn die Magerverbrennungssteuerung auf der Grundlage der Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit FMB, erhalten durch die Zündzeitpunktssteuerung, gestartet wird, wird eine vorverschobene/verzögerte Winkelkorrektur durch den Zündzeitpunkts-Korrekturwert IGT und die Zunahme-/Verminderungs-Korrektur durch den Kraftstoffzuführung-Korrekturwert vorgenommen, um so den A/F-Wert angemessen und stabil zu halten; in der Kraftstoffzuführungs-Korrektursteuerung sind Anfangsdaten der Kraftstoffzuführung vorgesehen und die Korrektur wird entsprechend dieser Daten richtig vorgenommen.
D. h., in der Magerverbrennungssteuerung ist es ein gutes Verfahren, um eine Kraftstoffzuführungssteuerung auszuführen, wobei bei den Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeiten jede mit einer Toleranz versehen ist, erste Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeiten größer als die Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeiten in den Plandaten und zweite Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeiten kleiner als die Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeiten in den Plandaten festgelegt sind, und die Kraftstoffzuführung erhöht wird, wenn die erfasste Verbrennungsgeschwindigkeit kleiner als die zweite Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit ist oder die Kraftstoffzuführung vermindert wird, wenn die erfasste Verbrennungsgeschwindigkeit größer als die erste Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit ist, oder die Kraftstoffzuführung nicht verändert wird, wenn die erfasste Verbrennungsgeschwindigkeit zwischen die erste und zweite Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit fällt; oder alternativ bei den Ziel-Kurbelwinkeln jeder mit einer Toleranz versehen ist, erste Ziel-Kurbelwinkel in Vorauspositionen vor den Ziel-Kurbelwinkeln in den Plandaten sind und zweite Ziel-Kurbelwinkel in verzögerten Positionen hinter den Ziel-Kurbelwinkeln der Plandaten festgelegt sind, und die Kraftstoffzuführung vermindert wird, wenn der erfasste Kurbelwinkel in einer Voraus-Position vor dem ersten Ziel-Kurbelwinkel ist, oder die Kraftstoffzuführung erhöht wird, wenn der erfasste Kurbelwinkel in einer verzögerten Position hinter dem zweiten Kurbelwinkel ist, oder die Kraftstoffzuführung nicht verändert wird, wenn der erfasste Kurbelwinkel zwischen den ersten und den zweiten Ziel-Kurbelwinkel fällt.
Oder wenn zumindest eine Motorbelastung kleiner als ein gegebener Wert ist, oder wenn die Motordrehzahl geringer als ein gegebener Wert ist, wird eine der beiden Steuerungen ausgeführt: eine Steuerung auf der Grundlage des Vergleichs der Größe zwischen dem ersten, dem zweiten und dem erfassten Kurbelwinkel.
19 ist ein Diagramm, das die Korrelation zwischen der Verbrennungsgeschwindigkeit und den HC und den NO_x-Emissionen für einen mageren A/F-Wert und einen gegebenen Kurbelwinkel bei ATDC 50° zeigt. 20 ist ein Diagramm, das die Korrelation zwischen der Verbrennungsgeschwindigkeit und der Verteilung der Motorausgangsleistung für einen mageren A/F-Wert und einen gegebenen Kurbelwinkel von ATDC 50° zeigt. Z. B. ist die Verbrennungsgeschwindigkeit FMB_ij bei einem gegebenen Kurbelwinkel von ATDC 50° 70%, die Menge der HC und den NO_x-Emissionen ist klein und auch die Verteilung der Motorausgangsleistung ist klein.
Der Ziel-Kurbelwinkel wird aus den Plandaten in der 16 bestimmt, in denen die Belastung entlang der Querachse aufgezeichnet ist, und der Ziel-Kurbewinkel (CRA), bei dem das bestimmte Verbrennungsverhältnis erreicht wird, ist entlang der vertikalen Achse aufgezeichnet. Z. B. wird der Ziel-Kurbelwinkel CRAo (Rx, Lx), bei dem das bestimmte Verbrennungsverhältnis von 60%, 70% oder 80% erreicht werden soll, aus der tatsächlichen Motorumdrehung (Rx) und der tatsächlichen Motorbelastung (Lx) in dem Plan bestimmt.
22 ist ein Diagramm, das die Korrelation zwischen dem Kurbelwinkel und den HC und den NO_x-Emissionen für einen mageren A/F-Wert und ein Verbrennungsverhältnis von 70% zeigt. 16 ist ein Diagramm, das die Korrelation zwischen dem Kurbelwinkel und der Verteilung der Motorausgangsleistung für eine mageren A/F-Wert und ein Verbrennungsverhältnis von 70% zeigt. Z. B. ist der Kurbelwinkel θ_ij für ein gegebenes Verbrennungsverhältnis von 70% ATDC 50°, die Menge der HC und den NO_x-Emissionen ist klein und auch die Verteilung der Motorausgangsleistung ist klein.
24 ist ein Diagramm des Brennkammerdruckes, das den Brenndruck-Erfassungspunkt, verwendet für das Messen der Verbrennungsgeschwindigkeiten der vorhergehenden Zweitakt-Motoren, entsprechend in 6 für die vorhergehenden Viertakt-Motoren, zeigt. Wie oben beschrieben werden Daten des Druckkammerdruckes an sechs Kurbelwinkeln gesammelt. Der Bereich A in der Figur ist ein Kurbelwinkelbereich, bei dem die Auslassöffnung offen ist, und der Bereich B ist ein Kurbelwinkelbereich, bei dem die Spülöffnung offen ist. Das Kurbelwinkelsammelverfahren (a0–a5) und das Berechnungsverfahren sind im Wesentlichen dieselben wie jene für Viertakt-Motoren; bei Schritt S113 in dem Unterbrechungsablauf (1) von 3 werden die Verbrennungsdrucke (P0–P5), wie in der Fig. gezeigt, an sechs Kurbelwinkeln a0–a5 erfasst, und die Verbrennungsgeschwindigkeiten werden auf der Grundlage dieser Druckwerte berechnet. Das Ausführungsbeispiel dieser Erfindung kann auch auf Motoren mit einem Vergaser für die Kraftstoffzuführung angewandt werden.
Übrigens kann es auch in der vorhergehenden Magerverbrennungssteuerung angewandt werden, dass zumindest einer, wenn die Motorbelastung kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, oder wenn die Motordrehzahl geringer als ein vorbestimmter Wert ist, die Zündzeitpunktsteuerung auf der Grundlage der erfassten Verbrennungsgeschwindigkeit oder des erfassten Kurbelwinkels, oder die Kraftstoffzuführungssteuerung ausgeführt werden; und wobei, wenn die Motorbelastung oder die Motordrehzahl nicht in den Bedingungen sind, nur eine Zündzeitpunktsteuerung auf der Grundlage der Verbrennungsgeschwindigkeit ausgeführt wird.
Oder kann es angewandt werden, dass die Zündzeitpunktsteuerung und die Kraftstoffzuführungssteuerung alternierend ausgeführt werden. In diesem Fall kann in Bezug auf die Zündzeitpunktsteuerung eine Steuerung ausgeführt werden, wobei der Zündzeitpunkt verzögert wird, wenn die erfasste Verbrennungsgeschwindigkeit größer als die erste Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit oberhalb der Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit in den Plandaten ist, wobei der Zündzeitpunkt vorverschoben wird, wenn die erfasste Verbrennungsgeschwindigkeit kleiner als die zweite Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit unterhalb der Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit in den Plandaten ist, und der Zündzeitpunkt wird unverändert beibehalten, wenn der erfasste Wert zwischen die erste und zweite Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit fällt; in Bezug auf die Kraftstoffzuführungssteuerung kann eine Steuerung ausgeführt werden, wobei die Kraftstoffzuführung vermindert wird, wenn die erfasste Verbrennungsgeschwindigkeit gleich zu oder kleiner als die zweite Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit ist, und die Kraftstoffzuführung wird immer erhöht, wenn der erfasste Wert größer als der der zweiten Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit ist.
Wenn die alternierende Steuerung ausgeführt wird, wird die erste vorbestimmte Anzahl der Zündzeitpunktsteuerungen und die zweite vorbestimmte Anzahl der vorbestimmten Anzahl der Kraftstoffzuführungssteuerungen alternierend ausgeführt.
In dieser Steuerung wird die erste vorbestimmte Anzahl höher als die vorbestimmte Anzahl festgelegt.
In dieser Magerverbrennungssteuerung des vorhergehenden Ausführungsbeispieles kann es angewandt werden, dass die Anfangswerte der Kraftstoffzuführung, die zumindest der Motorbelastung entsprechen, als Daten so festgelegt werden, dass in der Brennkammer ein mageres Gemisch gebildet wird, wenn der Kraftstoff zu dem Motor zugeführt wird und dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des mageren Gemischs mit einer abnehmenden Motorbelastung erhöht werden kann.
Oder kann es auch angewandt werden, dass die in der ersten Betriebsbedingung verwendete Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit, in der die Zündzeitpunktsteuerung auf der Grundlage der erfassten Verbrennungsgeschwindigkeit oder des erfassten Kurbelwinkels erfolgt, und die Kraftstoffzuführungssteuerung ausgeführt werden und in der zumindest eine Motorbelastung kleiner als ein vorbestimmter Wert ist oder die Motordrehzahl geringer als ein vorbestimmter Wert ist, kleiner als die in der zweiten Betriebsbedingung verwendete Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit gehalten wird, in der nur die Zündzeitpunktsteuerung auf der Grundlage der erfassten Verbrennungsgeschwindigkeit oder des erfassten Kurbelwinkels ausgeführt wird.
Überdies kann es angewandt werden, dass die Verbrennungsdrücke an zumindest vier Kurbelwinkeln erfasst werden, einer von dem Auslasshubende zu dem Beginn des Verdichtungshubes, einer vom Beginn des Verdichtungshubes bis zur Zündung, und zwei Winkel während der Zeit von dem Zündungsbeginn zu dem Beginn des Auslasshubes, und die erfasste Verbrennungsgeschwindigkeit oder der erfasste Kurbelwinkel wird auf der Grundlage dieser Verbrennungsdruckdaten berechnet.
Wie oben beschrieben wird mit dem Steuerverfahren für einen Motor der Erfindung eine tatsächliche Verbrennungsgeschwindigkeit bis zu dem vorbestimmten Kurbelwinkel erfasst, und nach dem Vergleich der Werte der erfassten Verbrennungsgeschwindigkeit und der Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit wird die Kraftstoffzuführung erhöht, wenn die erfaste Verbrennungsgeschwindigkeit kleiner als die Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit ist, oder die Kraftstoffzuführung wird vermindert, wenn die erfasste Verbrennungsgeschwindigkeit größer als die Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit ist; oder ein tatsächlicher Kurbelwinkel, der die vorbestimmte Verbrennungsgeschwindigkeit erreicht, wird alternierend erfasst, und nach dem Vergleich der Werte des erfassten Kurbelwinkels und des Ziel-Kurbelwinkels wird die Kraftstoffzuführung erhöht, wenn der Ziel-Kurbelwinkel in einer Vorausposition ist, oder die Kraftstoffzuführung wird vermindert, wenn der erfasste Kurbelwinkel in einer vorverschobenen Position ist, so dass die Kraftstoffzuführungssteuerung auf der Grundlage der Verbrennungsgeschwindigkeit bis zu einem gegebenen Kurbelwinkel ausgeführt wird, wobei die Auslassemission vermindert werden wird, während die magere Verbrennung mit einem verbesserten Kraftstoffverbrauch bewirkt werden kann.
Entsprechend dieser Erfindung wird eine Knaftstoffzuführungssteuerung auf der Grundlage von Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeiten mit Toleranzen in den Plandaten, oder der Ziel-Kurbelwinkel mit Toleranzen in den Plandaten ausgeführt, so dass eine leichte und genaue Kraftstoffzuführungssteuerung auf der Grundlage bis zu einem gegebenen Kurbelwinkel ausgeführt wird, wobei die Auslassemission vermindert werden wird, während eine Magerverbrennung mit einem verbesserten Kraftstoffverbrauch bewirkt werden kann. Um die Verbrennungsgeschwindigkeit mit dem Zielwert zu handhaben (genau gesagt, nahe des Zielwertes) muss etwas Toleranz vorgesehen werden, um die Steuerung zu begrenzen; andererseits wird das Einpendeln der Verbrennungsgeschwindigkeit groß genug, um wegen der Datenlesefehler, Störungen (Geräusche) oder der Verteilung der Verbrennbedingungen einen schlechten Einfluss auf die Motorausgangsleistung zu haben.
Da das Ziel der mageren Verbrennung ist, das Gemisch so lange bis die Verbrennungsgeschwindigkeit dem Zielwert genügt, abzumagern, wird die Kraftstoffzuführung vermindert, wenn die Verbrennungsgeschwindigkeit hineinfällt in oder den Toleranzbereich übersteigt. Jedoch kann eine Verbrennungsgeschwindigkeit kleiner als der tolerierbare Wert ein übermäßiges Abmagern bedeutet, muss folglich die Kraftstoffzuführung erhöht werden.
Wie oben beschrieben ist der Grenzwert der Verbrennungsgeschwindigkeit (Entscheidungswert) nicht mit dem Ziel in Übereinstimmung, so dass eine stabile magere Verbrennung innerhalb der Toleranz realisiert werden kann.
Entsprechend der Erfindung wird eine Kraftstoffzuführung nach der Motorbelastung oder der Motordrehzahl ausgeführt, wodurch die Motorausgangsleistung stabilisiert werden kann.
Entsprechend der Erfindung wird es ausgeführt, dass eine tatsächliche Verbrennungs geschwindigkeit bis zu dem vorbestimmten Kurbelwinkel erfasst wird, und nach dem Vergleich der Werte der erfassten Verbrennungsgeschwindigkeit und der Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit wird der Zündzeitpunkt vorverschoben, wenn die erfasste Verbrennungsgeschwindigkeit kleiner als die Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit ist, oder der Zündzeitpunkt verzögert wird, wenn die erfasste Verbrennungsgeschwindigkeit größer als die Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit ist; oder alternierend ein tatsächlicher Kurbelwinkel, der die vorbestimmte Verbrennungsgeschwindigkeit erreicht, erfasst wird, und nach dem Vergleich der Werte des erfassten Kurbelwinkels und des Ziel-Kurbelwinkels wird der Zündzeitpunkt vorverschoben, wenn der Ziel-Kurbelwinkel in einer Vorausposition ist, oder der Zündzeitpunkt wird verzögert, wenn der erfasste Kurbelwinkel in einer vorverschobenen Position ist, wodurch die Auslassemission vermindert werden wird, während eine magere Verbrennung mit verbessertem Kraftstoffverbrauch bewirkt werden kann.
Entsprechend der Erfindung werden eine Zündzeitpunktsteuerung auf der Grundlage der erfassten Verbrennungsgeschwindigkeit oder des erfassten Kurbelwinkels, und eine weitere Zündzeitpunktsteuerung auf der Grundlage der Verbrennungsgeschwindigkeit effizient ausgeführt, wodurch die Auslassemissionen vermindert werden, während die magere Verbrennung mit verbessertem Kraftstoffverbrauch ausgeführt wird.
Außerdem wird die Steuerung bei einem optimalen Zündzeitpunkt ausgeführt, so dass eine magere Verbrennung effizienter ohne Beeinträchtigung der Verbrennungsstabilität, als wenn die Kraftstoffzuführung einfach ausgeführt wird, vorverschoben werden kann.
Entsprechend der Erfindung werden eine Zündzeitpunktsteuerung und eine Kraftstoffzuführungssteuerung alternierend ausgeführt, wodurch die Auslassemission durch die Kombination von unterschiedlichen Arten der Steuerungen vermindert werden kann, während eine magere Verbrennung mit verbessertem Kraftstoffverbrauch bewirkt werden kann. Überdies machen es die alternierenden Steuerungen möglich, die Angemessenheit der Kraftstoffzuführung und des Zündzeitpunktes zu verifizieren.
Entsprechend der Erfindung wird die erste vorbestimmte Anzahl der Zündzeitpunktsteuerungen und die zweite vorbestimmte Anzahl der Kraftstoffzuführungssteuerung alternierend ausgeführt, wodurch die Auslassemissionen durch weitere genaue Steuerungen vermindert werden, während eine magere Verbrennung mit verbessertem Kraftstoffverbrauch bewirkt werden kann.
Entsprechend der Erfindung werden die Kraftstoffzuführungssteuerungen mit der ersten vorbestimmten Anzahl ausgeführt, die höher als die zweite vorbestimmte Anzahl festgelegt ist, so dass eine im Wesentlichen angemessene Kraftstoffzuführung erreicht werden kann, wodurch die Auslassemissionen vermindert werden, während eine magere Verbrennung mit verbessertem Kraftstoffverbrauch bewirkt werden kann.
Überdies kann entsprechend der Erfindung die Zeitkonstante auf solch eine Ausdehnung absorbiert werden, um in den Verbrennungszuständen reflektiert zu werden, besonders wenn die Menge der Kraftstoffzuführung verändert wird, um dabei eine Überkorrektur zu verhindern und eine Verbrennungsstabilität zu bewirken.
Entsprechend der Erfindung werden die Anfangswerte der Kraftstoffzuführung als Daten festgelegt und eine genaue und leichte Steuerung wird gesichert, wodurch die Auslassemissionen vermindert werden, während eine magere Verbrennung mit verbessertem Kraftstoffverbrauch bewirkt werden kann.
Entsprechend der Erfindung wird die in der ersten Betriebsbedingung verwendete Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit kleiner als die in der zweiten Betriebsbedingung verwendete Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit, in der nur eine Zündzeitpunktsteuerung ausgeführt wird, gehalten, was eine angemessene Kraftstoffzuführungssteuerung bewirkt, wodurch die Auslassemissionen vermindert werden, während eine magere Verbrennung mit verbessertem Kraftstoffverbrauch bewirkt werden kann.
Entsprechend der Erfindung werden die Verbrennungsdrücke erfasst und die erfasste Verbrennungsgeschwindigkeit oder der erfasste Kurbelwinkel wird entsprechend dieser Verbrennungsdruckdaten berechnet.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel wird in Bezug auf die 2–6 und 25–30 erläutert.
2 ist ein Flussdiagramm eines Hauptablaufes zum Steuern verschiedener Betriebszustände des Motors.
Schritt S11: Die Initialisierung wird ausgeführt. Die Anfangswerte werden festgelegt Werte und Variable zu markieren.
Schritt S12: Verschiedene Arten von Informationen werden aufgenommen; die Einlassluft-Temperaturinformation aus einem Einlassluft-Temperatursensor 30, die Einlassluft-Mengeninformation von einem Einlassluft-Mengensensor 40 der Heizdrahtart, die Drosselöffnungsinformation von dem Drosselöffnungssensor 31, die Einlassrohr-Druckinformation von einem Einlassrohr-Drucksensor 32, die Katalysator-Temperaturinformation von einem Katalysator-Temperatursensor 150, die Kurbelwinkelinformation von einem Kurbelwinkelsensor, die Temperaturinformation von einem Temperatursensor 26, die Auslasstemperaturinformation von einem Auslasstemperatursensor 120, die Sauerstoffkonzentrationsinformation von einem Sauerstoffkonzentrationssensor 25, und eine Mengeninformation des verbleibenden Öls von einem Ölsensor (nicht gezeigt). Diese aufgenommenen Daten werden in einem Speicher A gespeichert. Die Motorbelastung kann als die Beschleunigerposition oder die Drosselöffnung bekannt werden. Wenn einmal die Drosselöffnung und die Motordrehzahl bestimmt sind, kann die Menge der Einlassluft in dem normalen Betriebszustand bestimmt werden, und demzufolge kann die Menge der erfassten Einlassluft als die Motorbelastung betrachtet werden. Alternativ, da der Einlassrohr-Unterdruck eine bestimmte Beziehung mit der Drosselöffnung hat, wenn einmal die Motordrehzahl bestimmt ist, kann der Einlassrohr-Unterdruck als die Motorbelastung betrachtet werden.
Schritt S13: Die EIN- oder die AUS-Zustandsinformation wird hereingenommen und in einem Speicher B(1) für verschiedene Schalter gespeichert: für einen Abstellschalter 43, einen Hauptschalter (nicht gezeigt), einen Startermotorschalter (nicht gezeigt), etc. Der Abstellschalter 43 ist ein Notfallschalter, der nicht in Motoren für Landfahrzeuge, sondern z. B. in kleinen Wasserfahrzeugen verwendet wird.
Schritt S14: Der Betriebszustand wird aus der Sensorinformation in dem Schritt S12 und aus der in Schritt S13 genommenen Schalterinformation genommen. Die Werte, die den Betriebszuständen (1) bis (6) entsprechen, werden zu Variablen C in den Speicher eingegeben.
Betriebszustand (1): In einem konstanten Drossel- oder einem moderaten Drossel-Betriebszustand mit mittleren bis hoher Drehzahl, bei mittlerer bis hoher Belastung, ohne schnelle Beschleunigung oder Verlangsamung, mit der Drosselöffnung nicht geringer als ein bestimmter Wert, mit der Motordrehzahl nicht geringer als ein bestimmter Wert, und mit einer Drosselöffnungs-Veränderungsgeschwindigkeit, nicht größer als ein bestimmter Wert, wird der Betriebszustand als ein MBT-(minimale Vorzündung für ein bestes Drehmoment) Steuerzustand, und ein Wert 1 werden als die Variable C gespeichert.
Betriebszustand (2): Wenn die Drosselöffnungs-Veränderungsgeschwindigkeit nicht geringer als ein bestimmter Wert ist, wird der Betriebszustand als vorübergehend bestimmt, und ein Wert 2 wird als die Variable C gespeichert.
Betriebszustand (3): Wenn die Drosselöffnung nicht größer als ein bestimmter Wert und die Motordrehzahl innerhalb eines bestimmten Bereiches, z. B. 2000 U/min–5000 U/min, ist, wird der Betriebszustand als ein Magerverbrennungssteuerzustand bestimmt, und ein Wert 3 wird als die Variable C gespeichert.
Betriebszustand (4): Wenn der Motor in einem abnormalen Zustand ist, z. B. eine Motordrehzahl, die nicht geringer als eine bestimmte Grenze oder Über-Drehzahl ist, die Motortemperatur, die nicht geringer als ein bestimmter Wert oder überhitzt etc. ist, wird der Betriebszustand als ein abnormaler Betriebszustand bestimmt, und ein Wert 4 wird als die Variable C gespeichert.
Betriebszustand (5): Wenn die Motortemperatur nicht höher als ein bestimmter Wert ist und der Starterschalter EIN ist, wird der Betriebszustand als ein Kaltstartzustand bestimmt, und ein Wert 5 wird als die Variable C gespeichert.
Wenn der Hauptschalter oder der Abstellschalter AUS ist, wird der Betriebszustand als ein Motorstopp-Anforderungszustand bestimmt, und ein Wert 6 wird als die Variable C gespeichert.
Betriebszustand (7): Wenn die Kupplung in der neutralen Position ist, oder die Geschwindigkeit unter einem gegebenen Wert ist, oder der Leerlauf-SW (Drossel perfekt geschlossen SW) EIN ist, wird es entschieden, dass der Motor in einem Leerlaufmodus ist, und nimmt 7 in die Variable C auf.
Betriebszustand (8): Wenn der Schalter in einer EGR-Steuerung (ein Teil des Auslassgases wird zu dem Lufteinlasssystem re-zirkuliert) EIN ist, wird es entschieden, dass der Motor in einem EGR-Steuermodus ist, und nimmt 8 in die Variable C auf.
Betriebszustand (9): Wenn die Motortemperatur oberhalb eines gegebenen Wertes ist und der Starterschalter EIN ist, wird es gewöhnlich entschieden, dass der Motor in einer Motorstartbedingung ist und nimmt 9 in die Variable C auf.
Betriebszustand A(1): Wenn ein abnormaler Druck ansteigt oder ein abnormaler Druckübergang in der Brennkammer vor dem normalen Betriebszustand bestimmt werden kann, und demzufolge kann die direkt erfasste Einlassluftmenge als die Motorbelastung betrachtet werden. Alternativ, weil der Einlassrohr-Unterdruck eine bestimmte Beziehung mit der Drosselöffnung hat, wenn einmal die Motordrehzahl bestimmt ist, kann der erfasste Einlassrohr-Unterdruck als die Motorbelastung betrachtet werden.
Schritt S13: Die EIN- oder die AUS-Zustandsinformation wird aufgenommen und in dem Speicher B(1) für verschiedene Schalter gespeichert: für einen Abstellschalter 43, einen Hauptschalter (nicht gezeigt), etc. Der Abstellschalter 43 ist ein Notfallschalter, der nicht in Motoren für Landfahrzeuge, sondern z. B. in kleinen Wasserfahrzeugen verwendet wird.
Schritt S14: Der Betriebszustand wird aus der in dem Schritt S12 aufgenommenen Sensorinformation und der in dem Schritt S13 aufgenommenen Schalterinformation genommen. Die werte, die den Betriebszuständen (1) bis (6) entsprechen werden zu den Variablen C in den Speicher eingegeben.
Betriebszustand (1): In einem konstanten Drossel- oder moderaten Drossel-Betriebszustand mit mittlerer bis hoher Drehzahl, bei mittlerer bis hoher Belastung, ohne schnelle Beschleunigung oder Verlangsamung, mit der Drosselöffnung nicht geringer als ein bestimmter wert, bei der Motordrehzahl nicht geringer als ein bestimmter Wert, und mit der Drosselöffnungs-Veränderungsgeschwindigkeit nicht größer als ein bestimmter Wert, wird der Betriebszustand als ein MBT-(minimale Vorzündung für ein bestes Drehmoment) Steuerzustand, und ein Wert 1 werden als die Variable C gespeichert.
Betriebszustand (2): Wenn die Drosselöffnungs-Veränderungsgeschwindigkeit nicht geringer als ein bestimmter Wert ist, wird der Betriebszustand als vorübergehend bestimmt, und ein Wert 2 wird als die Variable C gespeichert.
Betriebszustand (3): Wenn die Drosselöffnung nicht größer als ain bestimmer Wert und die Motordrehzahl innerhalb eines bestimmten Bereiches, z. B. 2000 U/min–5000 U/min, ist, wird der Betriebszustand als ein Magerverbrennungssteuerzustand bestimmt, und ein Wert 3 wird als die Variable C gespeichert.
Betriebszustand (4): Wenn der Motor in einem abnormalen Zustand ist, z. B. eine Motordrehzahl, die nicht geringer als eine bestimmte Grenze oder Über-Drehzahl ist, die Motortemperatur, die nicht geringer als ein bestimmter Wert oder überhitzt etc. ist, wird der Betriebszustand als ein abnormaler Betriebszustand bestimmt, und ein Wert 4 wird als die Variable C gespeichert.
Betriebszustand (5): Wenn die Motortemperatur nicht höher als ein bestimmter Wert ist und der Starterschalter EIN ist, wird der Betriebszustand als ein Kaltstartzustand bestimmt, und ein Wert 5 wird als die Variable C gespeichert.
Wenn der Hauptschalter oder der Abstellschalter AUS ist, wird der Betriebszustand als ein Motorstopp-Anforderungszustand bestimmt, und ein Wert 6 wird als die Variable C gespeichert.
Betriebszustand (7): Wenn die Kupplung in der neutralen Position ist, oder die Geschwindigkeit unter einem gegebenen Wert ist, oder der Leerlauf-SW (Drossel perfekt geschlossen SW) EIN ist, wird es entschieden, dass der Motor in einem Leerlaufmodus ist, und nimmt 7 in die Variable C auf.
Betriebszustand (8): Wenn der Schalter in einer EGR-Steuerung (ein Teil des Auslassgases wird zu dem Lufteinlasssystem re-zirkuliert) EIN ist, wird es entschieden, dass der Motor in einem EGR-Steuermodus ist, und nimmt 8 in die Variable C auf.
Betriebszustand (9): Wenn die Motortemperatur oberhalb eines gegebenen Wertes ist und der Starterschalter EIN ist, wird es gewöhnlich entschieden, dass der Motor in einer Motorstartbedingung ist und nimmt 9 in die Variable C auf.
Betriebszustand A(1): Wenn ein abnormaler Druck ansteigt oder ein abnormaler Druckübergang in der Brennkammer vor der Funkenzündung aus den Druckdaten der Brennkammer erfasst wird, wird es entschieden, dass der Motor in einem Motorstartzustand ist und nimmt 10 in die Variable C auf.
Überdies wird die Anzahl der Wiederholungen des Schrittes S14 mit demselben Wert der Variablen C und mit dem unveränderten Zeichen P = 1 geprüft. Wenn die Anzahl einen bestimmten Wert R übersteigt, wird es auf P = 0 gesetzt.
Wenn Veränderungen vorgenommen werden mit:
Rc = 1 wenn C = 1,
Rc = 2 wenn C = 2, und
Rc = 3 wenn C = 3,
ist das Ergebnis R/C = 1 < R/C = 2 < R/C = 3
Wenn der C-Wert in dem vorhergehenden Ablauf von jenem der Gegenwart unterschiedlich ist, wird er auf P = 0 festgelegt.
Schritt S15: Eine Entscheidung wird vorgenommen, ob ein Modusbetrieb auszuführen ist, oder nicht: Wenn die Variable C eine von 4, 6 oder 9 ist, dann erfolgt der Übergang zu Schritt S20; andererseits erfolgt der Übergang zu Schritt S16.
Schritt S16: Auf der Grundlage des Zeichens P, wenn P = 0, wird ein Ziel-Verbrennungsverhältnis entsprechend der Motordrehzahl und der Motorbelastung aus den Plandaten in dem Speicher bestimmt (entsprechend jenem in 5) und das Ergebnis wird in dem Speicher (D) gespeichert. Ein Basis-Kraftstoffeinspritzstartzeitpunkt und eine Basis-Kraftstoffeinspritzmenge werden auch aus den Plandaten in dem Speicher bestimmt, die jeweils ähnlich zu jenen in 5 sind (die bildmäßige Darstellung der Werte, gegeben als eine Funktion der Motordrehzahl und der Motorbelastung), und sie werden jeweils in den Speichern E'(1), E'(2) und E'(3) gespeichert.
Selbst wenn P = 0, falls die Variable C = 5 ist, wird eine Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit nach der Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit aus dem Plan für den Kaltstart herausgefunden, und speichert den Wert in dem Speicher D; falls P = 1 erfolgt der Übergang zu Schritt S17 ohne irgendeine Aktion.
Die Verbrennungsgeschwindigkeit wird als die Geschwindigkeit der Verbrennung des in einem Takt verbrannten Kraftstoffes bis zu einem bestimmten Kurbelwinkel definiert. In Bezug auf das Berechnen dieser Verbrennungsgeschwindigkeit ist ein Verfahren die Brennkammerdruckdaten zu verwenden, die an einer Mehrzahl von Punkten während eines Verbrennungstaktes genommen worden und eine erstrangige Näherungsgleichung zu verwenden; das andere Verfahren würde sein eine Verbrennungsgeschwindigkeit bis zu einem gewünschten Kurbelwinkel (z. B. dem oberen Totpunkt) zu bestimmen, die Wärmeerzeugung unter Verwendung von Proben des Brennkammerdruckes und einer thermodynamischen Gleichung zu berechnen. Beide Verfahren ergeben berechnete Ergebnisse, die sich sehr nah den tatsächlichen Werten annähern. In diesem Fall würden die Brennkammer-Druckdaten bei einem Kurbelwinkel in dem ersten Zeitraum zwischen dem Ende des Auslasshubes und dem Beginn des Verdichtungshubes erfasst, an einem Kurbelwinkel an dem oberen Totpunkt oder einem Kurbelwinkel nahe des oberen Totpunktes, und bei Kurbelwinkeln nach dem oberen Totpunkt und vor dem Beginn des Auslasshubes.
D. h. in den Viertakt-Motoren, wie in der 6 gezeigt, vermindert sich der Druck in der Brennkammer, um als Auslassgas in der Brennkammer den Atmosphärendruck zu erreichen, wird während des Auslasshubes, wie sich der Kolben von dem unteren Totpunkt nach der Ausdehnung zu dem oberen Totpunkt bewegt, ausgestoßen. Während des Einlasshubes, nachdem der Kolben durch den oberen Totpunkt durchgeht, wird der Druck nahezu bei dem Atmoshärendruck beibehalten, und allmählich bei dem Verdichtungshub erhöht, nachdem der Kolben durch den unteren Totpunkt durchgeht, und der startet, nachdem das Auslassventil 17 an dem Ende des Auslasshubes geschlossen ist.
Ein Druck in der Brennkammer zu einem Zeitpunkt innerhalb des Zeitraumes, wenn der Druck niedrig und nahe dem Atmosphärendruck ist, wird erfasst. In der 6 wird BDC als der Kurbelwinkel a0 gewählt, wenn es jedoch der Beginn des Verdichtungshubes ist, kann jeder Kurbelwinkel nach dem BDC gewählt werden. Es kann auch ein Kurbelwinkel vor dem BDC als der Kurbelwinkel a0 gewählt werden.
Andererseits vermindert sich der Druck in den Zweitakt-Motoren, wie in der 12 gezeigt, wie sich der Kolben nach der Verbrennung abwärts bewegt. Wenn die Auslassöffnung nicht abgedeckt ist, vermindert sich der Druck weiter. Wenn die Spülöffnung nicht abgedeckt ist, erreicht der Druck den Atmosphärendruck, wie die frische Ladung eingeführt wird. Wie sich der Kolben bei einer offenen Auslassöffnung von dem unteren Totpunkt aufwärts bewegt, um die Spülöffnung abzudecken und dann die Auslassöffnung abzudecken, erhöht sich der Druck allmählich. Somit betrifft der Ausdruck „Zeitraum von dem Auslasshubende zu der frühen Stufe des Verdichtungshubes" den Zeitraum vom Einlassbeginn zu dem Verdichtungsbeginn, wenn die Spülöffnung nicht abgedeckt ist, unter der Bedingung der nicht abgedeckten Auslassöffnung nach dem Beginn des Auslasshubes. In der 12 ist BDC als der Kurbelwinkel a0 gewählt.
Die Funkenzündung tritt vor oder nach dem oberen Totpunkt nach der Verdichtung auf. (Die Funkenzündung beginnt bei dem mit einem Pfeil und einem Buchstaben S in den 6 und 15 angezeigten Kurbelwinkel.) Die Verbrennung beginnt mit einer kleinen Verzögerung vom Beginn des Zündens. Der in den Ausdrücken verwendete Ausdruck Zündungsbeginn betrifft den momentanen Beginn der vorerwähnten Verbrennung. Mit anderen Worten, der Druck in der Brennkammer wird bei einem Kurbelwinkel innerhalb des zweiten Zeitraums zwischen dem Beginn des Verdichtungshubes und dem Beginn der Zündung-Verbrennung erfasst (bei dem Winkel a1 in beiden 6 und 12). Danach wird der Druck in der Brennkammer an zwei Kurbelwinkeln erfasst (z. B. in den 6 und 12 an den Kurbelwinkeln a2 und a3, oder a2 und a4, oder a3 und a4, oder a2 und a5, oder a3 und a5, oder a4 und a5) innerhalb des dritten Zeitraums zwischen dem Zündungsbeginn (Zündungs-Verbrennungsbeginn) und dem Auslasshubbeginn innerhalb des Verbrennungshubes. Einer der zwei Kurbelwinkel innerhalb dieses Zeitraums wird vor dem Kurbelwinkel, bei dem der Verbrennungsdruck das Maximum erreicht, bevorzugt. Wenn überdies die Drücke in der Brennkammer bei zumindest vier Kurbelwinkelpunkten, wie in den Ansprüchen hingewiesen, erfasst werden, z. B. an fünf oder mehr Kurbelwinkelpunkten, kann die Anzahl der Druckmessungs-Kurbelwinkelpunkte in dem ersten oder zweiten Zeitraum erhöht werden. Auch kann vorzugsweise, wie in den 6 und 12 gezeigt, der Druck an drei oder mehr Kurbelwinkeln innerhalb des dritten Zeitraumes erfasst werden. In Dieselmotoren wird nach einem Verdichtungshub die Kraftstoffeinspritzung vor oder nach dem oberen Totpunkt gestartet, und mit einer kleinen Verzögerung beginnt die Verbrennung durch Eigenzündung. Mit anderen Worten, der in den Ansprüchen verwendete Ausdruck Zündungsbeginn betrifft den Moment des Beginns der Eigenzündung. Übrigens wird die Zeitverschiebung zwischen dem Beginn der Kraftstoffeinspritzung und der Eigenzündung im Voraus aus der Motordrehzahl oder der Motorbelastung bestimmt. Die bestimmte Zeitverschiebung wird in die Überlegung einbezogen, ein Druckmessungs-Kurbelwinkel innerhalb des zweiten Zeitraumes und ein Druckmessungs-Kurbelwinkel innerhalb des dritten Zeitraumes werden als die Daten auf der Grundlage der Motordrehzahl und/oder der Motorbelastung in dem Speicher gespeichert, und der Druck in der Brennkammer wird gemessen.
Somit werden die Brennkammerdrücke an zumindest vier Kurbelwinkeln erfasst; an einem Punkt innerhalb des ersten Zeitraumes und an zwei Punkten innerhalb des dritten Zeitraumes. Aus diesen Daten wird das Verbrennungsverhältnis mit einer linearen Naherungsformel berechnet.
Dies Näherungsgleichungen werden wie folgt ausgedrückt:
Verbrennungsgeschwindigkeit:
qx = b + b1x(p1 – p0) + b2x(p2 – p0) + ... bnx (pn – p0)
Angezeigter mittlerer effektiver Druck:
Pmi = c + c1x(p1 – p0) + c2x (p2 – p0) + ... cnx(pn – p0)
Wie aus den oben gezeigten Gleichungen deutlich wird, ist qx die Summe der Produkte der vorbestimmten Konstanten b1 bis bn, multipliziert mit den Druckdaten p1 bis pn, von der der Standarddruck p0 subtrahiert worden ist.
Ähnlich ist pmi die Summe der Produkte von den vorbestimmten Konstanten c1 bis cn, multipliziert durch die Druckdaten p1 bis pn, von der der Standarddruck p0 subtrahiert worden ist.
Hier ist p0 der Druck in der Druckkammer, wenn er das Niveau vom Atmosphärendruck erreicht (z. B. nahe des BDC, wie oben beschrieben), und er wird von den verschiedenen Drücken p1 bis pn subtrahiert, um den Druck für die Sensorabweichung zu korrigieren. P1 ist der Druck in der Brennkammer bei dem Kurbelwinkel a1 in dem ersten Zeitraum.
P2 ist ein Brennkammerdruck bei dem Kurbelwinkel a2 in dem zweiten Zeitraum. P3-Pn sind die bei den Kurbelwinkeln a3–an (in diesem Ausführungsbeispiel n = 5).
Somit kann eine einfache erstrangige Näherungsgleichung verwendet werden, um einen bestimmten Kurbelwinkel nach der Zündung zu berechnen, einen genauen Wert für die Verbrennungsgeschwindigkeit, der nahezu derselbe wie der tatsächliche Wert ist. Demzufolge ist es unter Verwendung dieser Verbrennungsgeschwindigkeit als die Grundlage für die Steuerung des Zündzeitpunktes für den Motor oder des Luft-/Kraftstoffverhältnisses möglich, nicht nur eine bessere Energieeffizienz aus der Verbrennung zu erhalten, sondern auch das Verhalten zu verbessern, und die Ausgangsleistungsschwankungen durch genaues Folgen des Betriebszustandes des Motors zu verhindern, wenn die ECR-Steuerung unter Magerverbrennungs-Motorbetrieb ausgeführt wird. Es ist außerdem möglich, die Erzeugung von NO_x-Emissionen, verursacht durch das schnelle Vorverschieben der Verbrennung, zu verhindern.
In Bezug auf das zweite Berechnungsverfahren für die Verbrennungsgeschwindigkeit wird qx berechnet unter Verwendung der erzeugten Wärme zwischen zwei Druckmesspunkten (Kurbelwinkeln), der Druckdifferenz ΔP zwischen den zwei Druckmesspunkten, der Volumendifferenz ΔV in dem Volumen der Brennkammer, in der P und V die ersten der zwei Druckwerte und die Brennkammervolumenwerte sind, die gemessen wurden, A das Wärmeäquivalent ist, K das spezifische Wärmeverhältnis , R die durchschnittliche Gaskonstante und PO der Druck BDC ist:
Die bestimmten Druckmesspunkte bis zu der Stelle, wo die Verbrennungsgeschwindigkeit gemessen wird, sollte wie der Kurbelwinkel, bei dem die Verbrennung nahezu abgeschlossen ist, ausgewählt werden. Ähnlich würde ein Kurbelwinkel in der Nähe des Zündpunktes auch als ein Druckmesspunkt ausgewählt werden. Die Berechnung des vorhergehenden Betrages der Wärmeerzeugung Qx wird durch Summieren der Werte, bestimmt für jeden der Druckmesspunkte und in Bezug auf den Abstand zwischen dem Anfangsdruckmesspunkt zu dem bestimmten Druckmesspunkt (dem bestimmten Kurbelwinkel) ausgeführt. Dann wird die Verbrennungsgeschwindigkeit durch Summieren des vorhergehenden Qx und dann durch Dividieren bestimmt; d. h.:
Verbrennungsgeschwindigkeit:
qx = der Betrag der Wärmeerzeugung bis zu dem gewünschten Kurbelwinkel/die Gesamtwärme × 100% = (Q1 + Q2 + ... + Qx)/(Q1 + Q2 + ... + Qn) × 100
Die oben vorgestellte Berechnung kann verwendet werden, um den Brennkammerdruck bei einer Mehrzahl von bestimmten Kurbelwinkeln zu berechnen (bei dem Schritt S112 von 3), und auf der Grundlage von diesen Daten kann die Verbrennungsgeschwindigkeit bis zu dem gewünschten Kurbelwinkel genau berechnet werden (bei dem Schritt S223 von 26). Dann ist es unter Verwendung dieser Verbrennungsgeschwindigkeit der Motorsteuerung möglich, eine stabile Ausgangsleistung und Motordrehzahl zu erhalten.
Schritt S17: Unter Verwendung der Einlassluft-Temperaturinformation und der Einlassrohr-Unterdruckinformation wird eine Kompensationsberechnung der Kraftstoffmenge ausgeführt. Das bedeutet, wenn sich die Einlasslufttemperatur erhöht, vermindert sich die Luftdichte und die substantielle Luftströmungsgeschwindigkeit vermindert sich. Dies führt zu einer Verminderung in dem Luft-zu Kraftstoffverhältnis. Demzufolge muss der Kompensationsbetrag für das Reduzieren der Kraftstoffeinspritzmenge berechnet werden.
Schritt S18: Die Basiskraftstoffeinspritzung wird entsprechend der Motorbelastung und der Motordrehzahl gestartet. Die Basiskraftstoff-Einspritzbetrag und der Basiseinspritzzeitpunkt werden in dem Schritt S16 bestimmt und in dem Speicher E'(i) gespeichert. Auf der Grundlage dieser Daten werden die Kraftstoffeinspritz-Kompensationsbetrag und der Zündzeitpunkt-Kompensationsbetrag entsprechend der in Schritt S17 bestimmten Kompensationsbeträge und der in dem Speicher A(i) gespeicherten Information bestimmt und mit den Basiswerten addiert, um die Steuerbeträge zu bestimmen. Wie die Steuerbeträge ist der Zündungsbeginnzeitpunkt der Wert in dem Speicher E(1), und die Zündungsdauer ist der Wert in dem Speicher E(2). Wenn P = 1 sind der Zündungsbeginnzeitpunkt und der Einspritzendzeitpunkt jeweils in F(3) und F(4) gespeichert. Wenn P = 0 werden der Zündungsbeginnzeitpunkt und der Einspritzendzeitpunkt jeweils in E(3) und E(4) gespeichert.
Dies wird in den Speicher E(i) eingegeben. In einer ähnlichen Weise werden die Steuerbeträge für die Servomotorgruppe und die Magnetventilgruppe entsprechend der in dem Speicher A(i) gespeicherten Information berechnet und in dem Speicher G(i) gespeichert.
Schritt S19: Betätiger, z. B. eine Servomotorgruppe und eine Magnetventilgruppe werden entsprechend der Steuerbeträge in dem Speicher G(i) angetrieben und gesteuert.
Schritt S20: Ob eine Motorstoppanforderung vorhanden ist wird bestimmt. Falls eine vorhanden ist, geht der Vorgang zu Schritt S21. Falls nicht, geht der Vorgang zu dem Schritt S22.
Schritt S21: Die Werte des Speichers E(i), wo i = 1 – 4, werden als Stoppdaten auf Null gesetzt.
Schritt S22: Ein Motorstart wird geprüft. Fall das Ergebnis ja ist, geht der Schritt zu dem
Schritt S23: Fall nein, geht der Schritt zu S25.
Schritt S24: Der Startermotor wird betätigt.
Schritt S25: Dies ist der Fall, in dem die Variable C 4 ist, und die Daten, die dem abnormalen Phänomen entsprechen, werden festgelegt, z. B. Daten für Fehlzündung, falls sich eine Über-Umdrehung ereignet, oder Daten für sich erhöhende Kraftstoffeinspritzung, während der Choke-Drosselöffnung, falls sich Überhitzung ereignet.
Als nächstes wird der Unterbrechungsablauf (1), gezeigt in der 3, beschrieben. Dieser Unterbrechungsablauf (1) wird durch Unterbrechen des Hauptablaufes ausgeführt, wenn ein bestimmtes Kurbelwinkelsignal eingegeben wird.
Schritt S112: Die Daten bei einem Kurbelwinkel, bei denen sich eine Unterbrechung ereignet, werden in den Speicher genommen.
Schritt S113: wenn die Daten bei jedem Kurbelwinkel, bei dem sich eine Unterbrechung ereignet, werden in den Speicher genommen, und der Vorgang geht zu dem Schritt S114.
Schritt S114–S115: Erkennen, wenn C = 10 ist, oder nicht. Falls dem so ist, wird es entschieden, dass der Motor in einem Zustand der abnormalen Verbrennung ist, Ausführen eines abnormalen Verbrennungs-Verhinderungsablaufes bei Schritt S115 und Zurückkehren.
Schritt S116: Erkennen, wenn C = 2 ist, oder nicht, und entscheiden, ob der Motor in einem Übergangszustand ist; falls dem so ist, Ausführen eines Übergangssteuerungsablaufes bei Schritt S116a, um den Zündzeitpunkt und A/F zu korrigieren, und Zurückkehren; andererseits Übergang zu Schritt S117.
Schritt S117: Erkennen, wenn C = 5 ist, oder nicht, und entscheiden, ob der Motor in einem Kaltstartzustand ist; falls dem so ist, ausführen eines Kaltstartsteuerablaufes bei Schritt S117a, um den Zündzeitpunkt zu korrigieren und Zurückkehren; andererseits Ubergang zu dem Schritt S118.
Schritt S118: Erkennen, wenn C = 8 ist, oder nicht, und entscheiden, ob der Motor in einem Zustand eines EGR-Steuermodus ist; wenn dem so ist, Ausführen eines EGR-Steuerungsablaufes bei Schritt S118, um die EGR-Geschwindigkeit und den Zündungszeitpunkt zu korrigieren, und Zurückkehren; andererseits Übergang zu Schritt S119.
Schritt S119: Erkennen, wenn C = 3 ist, oder nicht, und entscheiden, ob der Motor in einem Zustand der mageren Verbrennung ist; falls dem so ist, Ausführen eines Magerverbrennungssteuerablaufes bei Schritt S119a, um das A/F und den Zündzeitpunkt zu korrigieren, und Zurückkehren; andererseits Übergang zu Schritt S120.
Schritt S120: Erkennen, wenn C = 7 ist, oder nicht, und entscheiden, ob der Motor in einem Zustand eines Leerlaufmodus ist; falls dem so ist, Ausführen eines Leerlaufsteuerablaufes bei Schritt S120a, um das A/F und den Zündzeitpunkt zu korrigieren , und Zurückkehren; andererseits ausführen eines MBT-Steuerablaufes bei Schritt S121, um den Zündzeitpunkt zu korrigieren und Zurückkehren.
Jetzt wird ein Unterbrechungsablauf (2) beschrieben. Dieser Unterbrechungsablauf (2) wird durch eine Unterbrechung ausgeführt, wenn ein Referenz-Kurbelwinkelsignal eingegeben wird.
Schritt S121: Dieser Unterbrechungsablauf (2) wird einmal bei einem bestimmten Kurbelwinkel der Motordrehzahl ausgeführt, und misst demzufolge einen Zeitraum.
Schritt S122: Die Motordrehzahl wird berechnet.
Schritt S123: Der Zündungsbeginnzeitpunkt, der Zündungsendzeitpunkt, der Einspritzbeginnzeitpunkt und der Einspritzendzeitpunkt werden in dem Zeitgeber entsprechend der Steuerdaten des Speichers F(i) festgelegt, wo i = 1 – 4 ist. Der Zeitgeber betätigt die Zündungsvorrichtung und die Einspritzvorrichtung bei den festgelegten Zeitpunkten.
Als nächstes wird die Berechnung des Ziel-Verbrennungsverhältnisses, erwähnt in Bezug auf die 2 und 3, ausführlich beschrieben.
5 ist ein Plandiagramm, um die Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit entsprechend der Anzahl der Motorumdrehungen und der Motorbelastung zu bestimmen. Ein gegebener Kurbelwinkel wird z. B. aus einem Plan berechnet, wo die Verbrennungsgeschwindigkeit zu dem oberen Totpunkt (TDC) als eine Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit direkt adressiert ist, bevor er in dem Speicher der Steuerung 12 festgehalten wird.
Das Diagramm zeigt, dass der Plan einen dreidimensionalen Aufbau hat, in dem die Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeiten entsprechend der Motorbelastung (Lx) und der Motordrehzahl (Rx) bestimmt werden. Die Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit in einer gegebenen Betriebsbedingung (Lx, Rx) wird als FMB? (Lx, Rx) gefunden.
6 ist ein Diagramm vom Brennkammerdruck über einem Verbrennungstakt eines Viertakt-Motors. Die Querachse zeigt den Kurbelwinkel und die Vertikale Achse zeigt den Verbrennungsdruck. Die Verbrennungsdrücke (P0–P5) werden an sechs Kurbelwinkeln (a0–a5), gezeigt in der Fig., erfasst, und die Verbrennungsgeschwindigkeiten werden aus diesen Druckwerten berechnet. Der Kurbelwinkel (a0) ist an dem unteren Totpunkt (BDC), wo sich der Hub von dem Einlass zu der Verdichtung verändert, und der Druck ist ungefähr Atmosphärendruck. Der Winkel (a1) ist nach dem Verdichtungsbeginn und vor der Funkenzündung, (a2) ist der Kurbelwinkel nach der Funkenzündung bei dem Winkel (S) und vor dem Erreichen des TDC. Die Winkel (a3)–(a5) sind Kurbelwinkel, die nach dem TDC in dem Verbrennungshub sind. Die Verbrennungsverhältnisse werden aus den Druckdaten bei diesen Kurbelwinkeln berechnet. Übrigens in Dieselmotoren, wo die Funkenzündung nicht vorgenommen wird, wird Kraftstoff in der Nähe des TDC, in einer Zone FI eingespritzt. Die Eigenzündung tritt mit einem Verzögerungswinkel (d) nach der Kraftstoffeinspritzung auf. Die Eigenzündung tritt bei dem Kurbelwinkel (S) auf. Der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt wird entsprechend des Unterschiedes zwischen den gemessenen und den Zielwerten des Verbrennungsverhältnisses oder dem Kurbelwinkel gesteuert. Der Einspritzbeginnzeitpunkt wird gesteuert, um vorverschoben oder verzögert zu werden, und der Einspritzendzeitpunkt wird so gesteuert, dass eine bestimmte Einspritzmenge gesichert ist.
Jetzt wird die Steuerung der Verbrennungsgeschwindigkeit auf der Grundlage der Berechnung der in den 2 und 3 beschriebenen Verbrennungsgeschwindigkeit beschrieben.
Der Vorgang in Schritt 17 in 2 wird, wie in dem Flussdiagramm für den Kompensationsvorgang in 25 gezeigt, ausgeführt. Mit anderen Worten, wenn die Variable 2 ist, wird Schritt 17 ausgeführt; in Schritt 17a wird der Kompensationsvorgang des Betrages- der Kraftstoffzündung für die Kompensation der Luftdruckhöhe aus der Information der Einlasslufttemperatur und des Einlassrohr-Unterdruck ausgeführt; in Schritt 17b wird der variable ZUSTAND der Übergangssteuerbedingung geprüft; wenn der Wert der Übergangssteuerbedingung in der Zustandsbedingung ZUSTAND = 0 ist, wobei die Übergangskompensationsdaten in Schritt 17c gelöscht werden. Falls sich der Vorgang nicht in dem Übergangszustand befindet, geht der Schritt zu 17d, und die anfängliche Ausführungsbedingung des Übergangszustandes, wo die Variable der Übergangssteuerbedingung ZUSTAND = 1 ist, wird geprüft; falls er in der anfänglichen Ausführungsbedingung ist, geht der Schritt zu dem Schritt 17e. In Schritt 17 wird die anfängliche Kompensation ausgeführt und der Zeitpunkt wird an dem Kompensationspunkt für das Erhöhen der Menge der Kraftstoffeinspritzungsdaten bei der Beschleunigung und der Verlangsamung kompensiert; und in Schritt 17f wird die Bedingung auf die anfängliche Ausführungsbedingung festgelegt, wenn der Wert der Übergangssteuerbedingung ZUSTAND = 2 ist.
Dann wird der Übergangssteuerablauf in 26 gezeigt. Der Übergangssteuerablauf wird in dem Hauptablauf nach der Übergangsbestimmung, vor der Ausführung jedes Taktes, initialisiert.
Schritt S222 ist vorhanden, um die Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit in dem Übergangszustand aus dem Plan zu lesen, um zu Schritt S223 zu gehen.
Schritt S223 ist vorhanden, um die tatsächliche Verbrennungsgeschwindigkeit zu berechnen, um zu Schritt S224 zu gehen.
Schritt S224 ist vorhanden, um zu S236 zu gehen, falls die Variable des Übergangssteuerablaufes ZUSTAND = 2 ist, um andererseits zu Schritt S225 zu gehen.
Schritt S225 ist vorhanden, um den Kompensationsablauf der Kraftstoffzuführungsmenge auszuführen, um zu Schritt S226 zu gehen.
Schritt S226 ist vorhanden, um den anfänglichen Kompensationswert des Zündzeitpunktes (IGTDO) mit der Kompensationszunahme des Verzögerungs-Zündzeitpunktes (IGTDR) zu vermindern, und um den Kompensationswert des Zündzeitpunktes um einen gegebenen Wert zu vermindern, um zu Schritt S227 zu gehen.
Schritt S227 ist vorhanden, um zu Schritt S228 zu gehen, wenn der Kompensationswert des Zündzeitpunktes (IGTD) negativ ist, andererseits um zu Schritt S229 zu gehen.
Schritt S228 ist vorhanden, um den Kompensationswert des Zündzeitpunktes (IGTD) auf 0 festzulegen, um zu Schritt S229 zu gehen.
Schritt S229 ist vorhanden, um zu dem Übergangssteuerungs-Ausführungszähler (COUNT) 1 zu addieren, um zu Schritt S230 zu gehen.
Schritt S230 ist vorhanden, um zu Schritt S231 zu gehen, wenn der Übergangssteuerungs-Ausführungszähler (COUNT) gleich zu oder größer als 2 des festgelegten Wertes (COUNT) der Anzahl der Übergangssteuerungsausführung ist, um andererseits zurückzugehen.
Schritt S231 trägt dazu bei, um die Variable der Übergangssteuerungsbedingung festzulegen, um zu Schritt S232 zu gehen.
Schritt S232 ist vorhanden, um den Übergangssteuerungs-Ausführungszähler (COUNT) zu löschen, um zurückzukehren.
Schritt S236 ist vorhanden, um zu Schritt S236 zu gehen, wenn die Variable der Übergangssteuerungsbedingung in Schritt S224 ZUSTAND = 2 ist, dann wird, in Schritt S236, der Kompensationsablauf des Zündzeitpunktes ausgeführt, um zu Schritt S237 zu gehen.
Schritt S237 ist vorhanden, um zu dem Übergangssteuerungs-Ausführungszähler (COUNT) 1 zu addieren, um zu Schritt S238 zu gehen.
Schritt S238 ist vorhanden, um zu Schritt S239 zu gehen, wenn der Übergangssteuerungs-Ausführungszähler (COUNT) gleich ist zu oder größer als 1 des festgelegten Wertes (COUNT) für Schaltvorgänge ist, um andererseits zurückzukehren.
Jetzt wird 9 zu dem Kompensationsablauf des Zündzeitpunktes betrachtet, falls der Kompensationswert entsprechend der Abweichung berechnet wird. 11 wird hinsichtlich der Aktion des Kompensationsablaufes des Zündzeitpunktes betrachtet.
Schritt S151: Herausfinden des Unterschiedes ΔFMB zwischen der Ziel Verbrennungsgeschwindigkeit FMB und des tatsächlichen Wertes FMB (θ) und Übergang zu Schritt S 152.
Schritt S152: Lesen einer Korrektur-Variablen gi entsprechend des Unterschiedes ΔFMB aus dem Plan und Übergang zu dem Schritt S153.
Schritt S153: Addieren der Korrektur-Variablen gi zu dem vorhergehenden Korrekturwertes IGTD, um einen neuen Zündzeitpunkt-Korrekturwert IGTD zu schaffen, und Übergang zu Schritt S154.
Schritt S154: Falls der Zündzeitpunkt-Korrekturwert IGTD positiv ist, Übergang zu Schritt S155a; falls er 0 oder negativ ist, Übergang zu Schritt S155b.
Schritt S155a–Schritt 156a: Falls der Zündzeitpunkt-Korrekturwert IGTD nicht in die Grenze IGTDS auf der vorverschobenen Winkelseite fällt, Ausführen von Schritt S156a, um eine Begrenzung zu platzieren und um zurückzukehren; wenn er innerhalb der Grenze IGTDS ist, Zurückzukehren ohne Handlung.
Schritt S155b–Schritt 156b: Falls der Zündzeitpunkt-Korrekturwert IGTD nicht in die Grenze IGTDS auf der verzögerten Winkelseite fällt, Ausführen von Schritt S156b, um eine Begrenzung zu platzieren und um zurückzukehren; wenn er innerhalb der Grenze IGTDR ist, Zurückzukehren ohne Handlung.
Jetzt zeigt 28 den Kompensationsablauf der Kraftstoffzuführung, wenn der Kompensationswert entsprechend der Abweichung berechnet wird. 30 zeigt die Kompensationsaktion der Kraftstoffzuführung.
Schritt S171 ist vorhanden, um die Abweichung ΔF zwischen der Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit FMB und den tatsächlichen Wert von FMB (θ) zu bestimmen, um zu Schritt S172 zu gehen.
Schritt S172 ist vorhanden, um die Kompensationsveränderung (gf) aus dem Plan entsprechend der Abweichung ΔFMB zu lesen, um zu Schritt S174 zu gehen.
Schritt S173 ist vorhanden, um die Kompensationsveränderung (gf) zu dem Kompensationswert (FTD) des vorhergehenden Kraftstoffzuführungsbetrages zu addieren, um einen Kompensationswert (FTD) des Kraftstoffzuführungsbetrages zu erhalten, um zu Schritt S174 zu gehen.
Schritt S174 ist, um zu Schritt S175a zu gehen, wenn der Kompensationswert (FTD) der Kraftstoffzuführung positiv ist, und um zu Schritt S175 zu gehen, wenn er 0 oder negativ ist.
Die Schritte S175a–176a sind vorhanden, um Schritt S176a auszuführen, um bei einer Grenze zurückzukehren, es sei denn, dass der Kompensationswert FTD der Kraftstoffzuführung innerhalb der Grenze der Zunahmeseite FTDMX ist. Sofern er innerhalb der Grenze FTDMX ist, um in Anbetracht keiner Grenzen zurückzukehren.
Die Schritte S175a–176a sind vorhanden, um Schritt S176a auszuführen, um in Anbetracht einer Grenze zurückzukehren, es sei denn der Kompensationswert FTD der Kraftstoffzuführung ist innerhalb der Grenze der Zunahmeseite FTDMN. Falls er innerhalb der Grenze FTDMN ist, um in Anbetracht keiner Grenzen zurückzukehren.
Wie oben beschrieben, entsprechend des ersten Ausführungsbeispieles dieser Erfindung, nach der Erfassung eines Übergangszustandes, Vorverschieben und Korrigieren des Zündzeitpunktes, der größer als der Zündzeitpunkt auf der Grundlage der Drosselöffnung und/oder der Anzahl der Motorumdrehungen ist, dem Erhalten des Verbrennungszustandes, der NO_x reduziert, während das beste Drehmoment erhalten wird, das zumindest einer Belastung oder der Motordrehzahl entspricht, bei diesem Verbrennungszustand, Speichern der Verbrennungsgeschwindigkeit bei einem gegebenen Kurbelwinkel in einen Speicher als Plandaten des Zielwertes der Verbrennungsgeschwindigkeit, die zumindest einer Belastung oder der Motordrehzahl entspricht, Erfassen der tatsächlichen Verbrennungsgeschwindigkeit an dem gegebenen Kurbelwinkel; auf der Grundlage eines Vergleiches zwischen dem erfassten Wert und dem Zielwert dieser Verbrennungsgeschwindigkeit, Addieren des Kompensationswertes des Kraftstoffzuführungsbetrages und Steuern des Zündzeitpunktes, so dass der Zündzeitpunkt vorverschoben wird, wenn der erfasste Wert geringer ist, und dass der Zündzeitpunkt verzögert wird, wenn der erfasste Wert größer ist.
Wie auch in dem Ausführungsbeispiel (2) kann es möglich sein, die Schritte S224–232 in 26 aufzuheben, um den Schritt S236 unmittelbar nach der Ausführung von Schritt S223 auszuführen. So, in diesem Maße, nach der Erfassung eines Übergangszustandes, Erhöhung und Korrektur der Kraftstoffzuführungsmenge, größer als die Menge entsprechend der Drosselöffnung und/oder der Anzahl der Motorumdrehungen, Erhalten des Verbrennungszustandes nach zumindest einer Belastung oder der Anzahl der Motorumdrehungen; der NO_x reduziert, während das beste Drehmoment erhalten wird, das zumindest einer Belastung oder der Motordrehzahl entspricht, in diesem Verbrennungszustand Speichern der Verbrennungsgeschwindigkeit bei einem gegebenen Kurbelwinkel in einem Speicher als Plandaten des Zielwertes der Verbrennungsgeschwindigkeit, die zumindest einer Belastung oder der Anzahl der Motorumdrehungen entspricht, Erfassen der tatsächlichen Verbrennungsgeschwindigkeit an dem gegebenen Kurbelwinkel; auf der Grundlage des Vergleichs zwischen dem erfassten Wert und dem Zielwert dieser Verbrennungsgeschwindigkeit, Addieren zu dem Kompensationswert der Kraftstoffzuführungsmenge und Steuern der Kraftstoffmenge, so dass die Kraftstoffzuführungsmenge erhöht wird, wenn der erfasste Wert gering ist, und dass die Kraftstoffzuführungsmenge vermindert wird, wenn der erfasste Wert größer ist.
Wie auch in dem Ausführungsbeispiel (3) kann es möglich sein, die Schritte S224 und 236–239 in 26 aufzuheben, um den Schritt S225 unmittelbar nach der Ausführung von Schritt S223 auszuführen. So, in diesem Maße, in der Erfassung eines Übergangszustandes, Vorverschieben und Korrigieren des Zündzeitpunktes, weiter als den Zündzeitpunkt auf der Basis der Drosselöffnung und/oder der Anzahl der Motorumdrehungen, Erhalten des Verbrennungszustandes, der NO_x reduziert, während das beste Drehmoment erhalten wird, das zumindest einer Belastung oder der Anzahl der Motorumdrehungen entspricht; in diesem Verbrennungszustand, Speichern der Verbrennungsgeschwindigkeit bei einem gegebenen Kurbelwinkel in einem Speicher als Plandaten des Zielwertes der Verbrennungsgeschwindigkeit, die zumindest einer Belastung oder der Anzahl der Motorumdrehungen entspricht, Erfassen der tatsächlichen Verbrennungsgeschwindigkeit an dem gegebenen Kurbelwinkel; auf der Grundlage des Vergleichs zwischen dem erfassten Wert und dem Zielwert des Zündzeitpunktes und Steuern der Kraftstoffmenge, so dass die Menge der Kraftstoffzuführung erhöht wird, wenn der erfasste Wert gering ist, und dass die Kraftstoffzuführungsmenge vermindert wird, wenn der erfasste Wert größer ist.
Als das Ausführungsbeispiel (4), nach der Erfassung eines Übergangszustandes Vorverschieben und Korrigieren des Zündzeitpunktes mehr als den Zeitpunkt auf der Grundlage der Drosselöffnung und/oder der Anzahl der Motorumdrehungen, Erhalten des Verbrennungszustandes, der NO_x reduziert, während das beste Drehmoment erhalten wird, das zumindest der Belastung oder der Anzahl der Motorumdrehungen entspricht; in diesem Verbrennungszustand, Speichern des Kurbelwinkelwertes, um eine gegebene Verbrennungsgeschwindigkeit zu sein, in einem Speicher als Plandaten des Ziel-Kurbelwinkels, der zumindest einer Belastung oder der Anzahl der Motorumdrehungen entspricht, Erfassen des tatsächlichen Kurbelwinkels bei der gegebenen Verbrennungsgeschwindigkeit; auf der Grundlage des Vergleichs zwischen dem erfassten Wert und dem Zielwert des Kurbelwinkels, Addieren zu dem Kompensationswert des Zündzeitpunktes und Steuern des Zündzeitpunktes, so dass der Zündzeitpunkt vorverschoben wird, wenn der erfasste Wert gering ist, und dass der Zündzeitpunkt verzögert wird, wenn der erfasste Wert größer ist.
Als das Ausführungsbeispiel (5), nach der Erfassung eines Übergangszustandes, Vorverschieben und Korrigieren des Zündzeitpunktes mehr als den Zeitpunkt auf der Grundlage der Drosselöffnung und/oder der Anzahl der Motorumdrehungen, Erhalten des Verbrennungszustandes, der NO_x reduziert, während das beste Drehmoment erhalten wird, das zumindest der Belastung oder der Anzahl der Motorumdrehungen entspricht; in diesem Verbrennungszustand, Speichern des Kurbelwinkelwertes, um eine gegebene Verbrennungsgeschwindigkeit in einem Speicher als Plandaten des Ziel-Kurbelwinkels, der zumindest einer Belastung oder der Anzahl der Motorumdrehungen entspricht, Erfassen des tatsächlichen Kurbelwinkels bei der gegebenen Verbrennungsgeschwindigkeit; auf der Grundlage des Vergleichs zwischen dem erfassten Wert und dem Zielwert des Kurbelwinkels, Addieren zu dem Kompensationswert der Kraftstoffzuführung und Steuern der Kraftstoffzuführungsmenge, so dass die Kraftstoffzuführungsmenge erhöht wird, wenn der erfasste Wert größer ist, und dass die Kraftstoffzuführungsmenge vermindert wird, wenn der erfasste Wert geringer ist.
Als das Ausführungsbeispiel (6), nach der Erfassung eines Übergangszustandes, Vorverschieben und Korrigieren des Zündzeitpunktes mehr als den Zeitpunkt auf der Grundlage der Drosselöffnung und/oder der Anzahl der Motorumdrehungen, Erhöhen und Korrigieren der Kraftstoffzuführungsmenge auf der Grundlage der Drosselöffnung und oder der Anzahl der Motorumdrehungen, Erhalten des Verbrennungszustandes, der NO_x reduziert, während das beste Drehmoment erhalten wird, das zumindest der belastung oder der Anzahl der Motorumdrehungen entspricht; in diesem Verbrennungszustand, Speichern des Kurbelwinkelwertes, um eine gegebene Verbrennungsgeschwindigkeit in einem Speicher als Plandaten des Ziel-Kurbelwinkels, der zumindest einer Belastung oder der Anzahl der Motorumdrehungen entspricht, Erfassen des tatsächlichen Kurbelwinkels bei der gegebenen Verbrennungsgeschwindigkeit; auf der Grundlage des Vergleichs zwischen dem erfassten Wert und dem Zielwert des Kurbelwinkels, Addieren zu dem Kompensationswert des Zündzeitpunktes, nach dem Steuern der Kraftstoffzuführungsmenge, so dass die Kraftstoffzuführungsmenge erhöht wird, wenn der erfasste Wert größer ist, und dass die Kraftstoffzuführungsmenge vermindert wird, wenn der erfasste Wert geringer ist.
Als das Ausführungsbeispiel (7) wird die tatsächliche Verbrennungsgeschwindigkeit bei dem gegebenen Kurbelwinkel berechnet, nach der Erfassung des Verbrennungsdruckes an zumindest vir Winkeln, die aus einem Kurbelwinkel von nach dem Ende des Auslasshubes zu dem Anfangszustand des Verdichtungshubes, einem Kurbelwinkel von dem Beginn des Verdichtungshubes zu der Zündung, und zwei Kurbelwinkeln innerhalb des Zeitraumes von dem Beginn der Zündung zum Beginn des Auslasshubes, auf der Grundlage der Daten von diesen Verbrennungsgeschwindigkeiten bestehen.
Als das Ausführungsbeispiel (8) wird der tatsächliche Kurbelwinkel, der den gegebenen Wert der Verbrennungsgeschwindigkeit erreicht, gekennzeichnet, um den Verbrennungsdruck bei zumindest vier Kurbelwinkeln zu erfassen, die aus einem Kurbelwinkel von der Beendigung des Auslasshubes zu der Anfangsstufe des Verdichtungshubes, und zwei der Kurbelwinkel vom Beginn der Zündung zu dem Beginn des Auslasshubes bestehen, und die auf der Grundlage der Daten dieser Verbrennungsgeschwindigkeiten von dem Beginn des Verdichtungshubes zu der Zündung berechnet werden sollen.
29 ist ein Diagramm, das die Veränderung der Verbrennungsgeschwindigkeit durch die Betätigung des Zündzeitpunktes zeigt. 29A zeigt den weiter vorverschobenen Zeitpunkt, als den richtigen Zündzeitpunkt, 29B zeigt den richtigen Zündzeitpunkt und den weiter verzögerten Zeitpunkt, als den richtigen Zündzeitpunkt, wobei so der Zeitpunkt verzögert wird, wenn die tatsächliche Verbrennungsgeschwindigkeit bei einem gegebenen Kurbelwinkel (z. B. B) a1 ist, größer als die Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit ist, und wobei der Zeitpunkt vorverschoben wird, wenn a2 geringer als die Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit (z. B. A) ist.
Außerdem wird der Zeitpunkt vorverschoben, wenn der tatsächliche Kurbelwinkel, der eine gegebene Verbrennungsgeschwindigkeit (z. B. A) erreicht, b2, größer als der Ziel-Kurbelwinkel (z. B. B) ist, und der Zeitpunkt wird vorverschoben, wenn b1 geringer als der Ziel-Kurbelwinkel (z. B. B) ist.
30 zeigt die Veränderung der Verbrennungsgeschwindigkeit FMB durch die Betätigung der Kraftstoffzuführung. 30A zeigt fetter als das richtige A/F, 29B zeigt das richtige A/F und 29C zeigt magerer als das richtige A/F; der Kraftstoff wird vermindert, wenn die tatsächliche Verbrennungsgeschwindigkeit bei einem gegebenen Kurbelwinkel (z. B. B) a1, größer als die Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit (z. B. A) ist, und der Kraftstoff wird erhöht, wenn a2 geringer als die Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit (z. B. A) ist.
Der Ziel-Kurbelwinkel wird aus den Plandaten in 13 bestimmt, in der die Belastung entlang der Querachse aufgezeichnet ist, und der Ziel-Kurbelwinkel (CRA), bei dem die bestimmte Verbrennungsgeschwindigkeit erreicht wird, ist entlang der vertikalen Achse aufgezeichnet. Z. B. wird der Ziel-Kurbelwinkel CRAo (Rx, Lx), bei denen das bestimmte Verbrennungsverhältnis von 60%, 70% oder 80% erreicht werden soll, aus der tatsächlichen Motordrehzahl (Rx) und der tatsächlichen Motorbelastung (Lx) in dem Plan bestimmt.
11 zeigt ein strukturelles Diagramm dieser Erfindung, wie sie an Zweitakt-Motoren angewandt wird. Wie bei den in der 1 gezeigten Viertakt-Motoren sind die Pleuelstangen 246 mit der Kurbelwelle 241 verbunden, und an dem anderen Ende sind die Brennkammern 248 in dem Raum zwischen den Kolben und dem Zylinderkopf gebildet. Es gibt einen Motordrehzahlsensor 267 und einen an dem Kurbelgehäuse verbundenen Kurbelwinkel-Sensor 257, der die Markierungen an dem mit der Kurbelwelle verbundenen Ringzahnrad erfasst und Standardsignale ausgibt und den Kurbelwinkel erfasst. Mit dem Kurbelgehäuse auch verbunden ist ein Kurbelkammer-Drucksensor 210. In diese Kurbelkammer wird Luft von dem Einlassluftverteiler durch das Klappenventil 228 befördert. Die Luft wird zu dem Lufteinlassverteiler durch das Drosselventil 204 des Vergasers und den Luftfilter befördert. Ein Einlassdrucksensor 211 ist in dem Einlassluftverteiler auf der stromabwärtigen Seite des Drosselventils montiert. Das Drosselventil 204 wird durch einen Griff 206 betätigt, der durch einen Draht 205 mit der Drosselscheibe 203 verbunden ist. Dieser Griff 206 ist mit den Lenkerhandstangen 207 verbunden und ein Beschleunigungs-Positionssensor 202 ist an seiner Basis montiert, 212 ist ein Drossen öffnungssensor.
Es gibt eine Spülöffnung 229 in dem Zylinder, die die Brennkammer und die Kurbelkammer 301 mittels des Spülkanals 253 verbindet, wenn der Kolben in bestimmten Positionen ist. Es gibt in dem Zylinder auch Auslassöffnungen 254, die mit dem Auslasskanal 253 verbinden. Es gibt ein Auslasszeitpunkt-Einstellventil 264, installiert in der Auslasskanalwand in der Nähe der Auslassöffnung. Das variable Ventil 264 wird durch den Betätigen 265 eines Servomotors etc. angetrieben. Es gibt einen in dem Auslassrohr, das den Auslasskanal aufweist, montierten Auslassrohr-Drucksensor 213 und einen Auslassrohr-Temperatursensor 223. Überdies wird der Auslasskanal mit einem Auslasskanalventil ausgerüstet, das durch den Betätiger 282 von einem Servomotor etc. angetrieben wird. Die Funktion des Auslasskanalventils ist, die Drehstabilität durch Verhindern des Beiblasens durch die Einschränkung während niedriger Drehzahlzustände zu verbessern.
Ein Klopfsensor 201 ist mit dem Zylinderkopf verbunden, wie auch Zündkerzen und Brennkammer-Drucksensoren 200, die an der Kante der Druckkammern liegen. Die Zündkerzen sind mit einer Zündungssteuervorrichtung 256 verbunden. Die Einspritzer 208 sind mit den Seitenwänden dir Zylinder verbunden. Der Kraftstoff wird zu diesen Einspritzern 208 mittels Kraftstoffförderleitungen 209 befördert.
Verbrennungsgaskammern 279 sind in dem Zylinderblock gebildet, die durch Verbindungsbohrungen 278 mit dem mittleren Bereich der Auslassöffnung nahe der Auslassöffnung für die Zylinderbohrung und den Zylinderkopf auf dem Zylinderblock verbunden sind. Diese Verbindungsbohrungen sind festgelegt, um das vorhergehende Verbrennungsgas, das nahezu kein Beiblasgas enthält, in die vorhergehenden Verbrennungsgaskammern zu leiten. Es gibt mit dem Inneren dieser Verbrennungsgaskammern verbundene O₂-Sensoren 27, die die darin befindliche Sauerstoffkonzentration erfassen. Zusätzlich sind Rückschlagventile , die nicht gezeigt sind, am Eingang dieser Verbrennungsgaskammern und an dem Ausgang zu den Auslassöffnungen angeordnet, um einen Umkehrstrom in diese Bereiche zu verhindern.
Somit wird die Antriebssteuerung des Motors durch eine Steuereinheit 257, die eine CPU 271 hat, ausgeführt. Die mit dieser Steuereinheit 257 verbundenen Eingänge enthalten die vorhergehenden Brennkammer-Drucksensoren 200, den Klopfsensor 201, den Beschleuniger-Positionssensor 201, den Kurbelkammer-Drucksensor 210, den Luftein lassrohr-Drucksensor 211, den Drosselöffnungssensor 212, den Auslassrohr Drucksensor 213, den Kurbelwinkel-Erfassungssensor 258, den Motorumdrehungssensor 267 und den O₂-Sensoren 277 . Die Ausgangsseite der Steuereinheit 257 ist mit den Einspritzern 208, dem Betätiger 282 für das Ausgangsventil und mit der Ölzuführungsvorrichtung (nicht gezeigt) verbunden.
12 ist ein Diagramm des Brennkammerdruckes, das den Messpunkt der Druckdaten zeigt, um die Verbrennungsgeschwindigkeit für den vorgehenden 2-Takt-Motor zu zeigen, und dieses Diagramm ist zu dem einen oben (6) für den Viertakt-Motor ähnlich. Wie oben beschrieben, findet die Probenahme der Druckdaten an 6 Kurbelwinkeln statt. In der Fig. ist der Bereich innerhalb des Bereiches A der Kurbelwinkelbereich, für den die Auslassöffnung offen ist und der B-Bereich ist der Kurbelwinkelbereich, für den die Spülöffnung offen ist. Die Probenahmeverfahren an den verschiedenen Kurbelwinkeln (a0 bis a5) und die Berechnungsverfahren sind im Wesentlichen dieselben, wie die für den oben beschriebenen Viertakt-Motor. Das Ausführungsbeispiel dieser Erfindung könnte auch für Motoren, die einen Vergaser in dem Lufteinlasskanal zum Zuführen von Kraftstoff zu dem Motor verwenden, vorgesehen werden.
Wie oben mit dem Steuerverfahren für einen Motor der Erfindung beschrieben, wird beim Erfassen eines Übergangszustandes, während der Zündzeitpunkt korrigiert und vorverschoben wird, wie das beste Drehmoment erhalten wird, ein Verbrennungszustand, der NO_x reduziert, erhalten; in diesem Verbrennungszustand wird die tatsächliche Verbrennungsgeschwindigkeit auf der Grundlage des erfassten Wertes dieser Verbrennungsgeschwindigkeit zu dem Zielwert der Verbrennungsgeschwindigkeit bei einem gegebenen Kurbelwinkel erfasst, um den Kompensationswert am Zündzeitpunkt zu addieren, und der Zündzeitpunkt wird gesteuert, sofern der erfasste Wert niedrig ist, wird der Zündzeitpunkt vorverschoben und wenn der erfasste Wert größer ist, wird der Zündzeitpunkt verzögert, wodurch die vorliegende Erfindung darauf gerichtet ist, eine größere Motorausgangsleistung beizubehalten, die Beschleunigungscharakteristik oder die Leistung der Motorstillstandverhinderung beim Beschleunigen, genauso wie die Auslassleistung bei einem Übergangsverhalten zu verbessern.
Mit dem Steuerverfahren für einen Motor dieser Erfindung, wird beim Erfassen eines Übergangszustandes, während der Betrag der Kraftstoffzuführung korrigiert und erhöht wird, wie das beste Drehmoment erhalten wird, ein Verbrennungszustand, der NO_x reduziert, erhalten; in diesem Verbrennungszustand wird die tatsächliche Verbrennungsge schwindigkeit bei einem gegebenen Kurbelwinkel auf der Grundlage des erfassten Werte dieser Verbrennungsgeschwindigkeit zu dem Zielwert der Verbrennungsgeschwindigkeit erfasst, um den Kompensationswert des Kraftstoffzuführungsbetrages zu addieren; und der Kraftstoffzuführungsbetrag wird gesteuert, wenn der erfasste Wert gering ist, der Kraftstoffzuführungsbetrag wird erhöht, und wenn der erfasste Wert größer ist, wird der Kraftstoffzuführungsbetrag vermindert, wodurch die vorliegende Erfindung darauf gerichtet ist, eine größere Motorausgangsleistung beizubehalten, die Beschleunigungscharakteristik oder die Leistung der Motorstillstandverhinderung beim Beschleunigen, genauso wie die Auslassleistung bei einem Übergangsverhalten zu verbessern.
Nach der Erfindung wird beim Erfassen eines Übergangszustandes, während der Zündzeitpunkt korrigiert und vorverschoben wird, und während der Kraftstoffzuführungsbetrag korrigiert und erhöht wird, da das beste Drehmoment erhalten wird, ein Verbrennungszustand, der NO_x reduziert, erhalten; in diesem Verbrennungszustand wird die tatsächliche Verbrennungsgeschwindigkeit an einem gegebenen Kurbelwinkel auf der Grundlage des erfassten Wertes dieser Verbrennungsgeschwindigkeit zu dem Zielwert der Verbrennungsgeschwindigkeit erfasst, um den Kompensationswert am Zündzeitpunkt zu addieren; nachdem der Zündzeitpunkt so gesteuert wird, dass der erfasste Wert niedrig ist, der Zündzeitpunkt vorverschoben wird und wenn der erfasste Wert größer ist, der Zündzeitpunkt verzögert wird, um zu dem Kompensationswert des Kraftstoffzuführungsbetrages addiert zu werden, und der Kraftstoffzuführungsbetrag so gesteuert wird, dass wenn der erfasste Wert gering ist, der Kraftstoffzuführungsbetrag erhöht wird, und wenn der erfasste Wert größer ist, der Kraftstoffzuführungsbetrag vermindert wird, wodurch die vorliegende Erfindung darauf gerichtet ist, eine größere Motorausgangsleistung beizubehalten, die Beschleunigungscharakteristik oder die Leistung der Motorstillstandverhinderung beim Beschleunigen, genauso wie die Auslassleistung bei einem Übergangsverhalten zu verbessern.
Nach der Erfindung wird beim Erfassen eines Übergangszustandes, während der Zündzeitpunkt korrigiert und vorverschoben wird, und während der Kraftstoffzuführungsbetrag korrigiert und erhöht wird, da das beste Drehmoment erhalten wird, ein Verbrennungszustand, der NO_x reduziert, erhalten; in diesem Verbrennungszustand wird der tatsächliche Kurbelwinkel bei einer gegebenen Verbrennungsgeschwindigkeit auf der Grundlage des erfassten Wertes dieses Kurbelwinkels zu dem Zielwert des Kurbelwinkels erfasst, um den Kompensationswert am Zündzeitpunkt zu addieren; und der Zündzeitpunkt wird so gesteuert, dass wenn der erfasste Wert gering ist, der Zündzeitpunkt vorverschoben wird, und wenn der erfasste Wert größer ist, der Zündzeitpunkt verzögert wird, wodurch die vorliegende Erfindung darauf gerichtet ist, eine größere Motorausgangsleistung beizubehalten, die Beschleunigungscharakteristik oder die Leistung der Motorstillstandverhinderung beim Beschleunigen, genauso wie die Auslassleistung bei einem Übergangsverhalten zu verbessern.
Nach der Erfindung wird beim Erfassen eines Übergangszustandes, während der Zündzeitpunkt korrigiert und vorverschoben wird, und während der Kraftstoffzuführungsbetrag korrigiert und erhöht wird, da das beste Drehmoment erhalten wird, ein Verbrennungszustand, der NO_x reduziert, erhalten; in diesem Verbrennungszustand wird der tatsächliche Kurbelwinkel bei einer gegebenen Verbrennungsgeschwindigkeit auf der Grundlage des erfassten Wertes dieses Kurbelwinkels zu dem Zielwert des Kurbelwinkels erfasst, um den Kompensationswert der Kraftstoffzuführung zu addieren; und der Kraftstoffzuführungsbetrag wird so gesteuert, dass wenn der erfasste Wert gering ist, der Kraftstoffzuführungsbetrag vorverschoben wird, und wenn der erfasste Wert größer ist, der Kraftstoffzuführungsbetrag verzögert wird, wodurch die vorliegende Erfindung darauf gerichtet ist, eine größere Motorausgangsleistung beizubehalten, die Beschleunigungscharakteristik oder die Leistung der Motorstillstandverhinderung beim Beschleunigen, genauso wie die Auslassleistung bei einem Übergangsverhalten zu verbessern.
Nach der Erfindung wird beim Erfassen eines Übergangszustandes, während der Zündzeitpunkt korrigiert und vorverschoben wird, und während der Kraftstoffzuführungsbetrag korrigiert und erhöht wird, da das beste Drehmoment erhalten wird, ein Verbrennungszustand, der NO_x reduziert, erhalten; in diesem Verbrennungszustand wird der tatsächliche Kurbelwinkel bei einer gegebenen Verbrennungsgeschwindigkeit auf der Grundlage des erfassten Wertes dieses Kurbelwinkels zu dem Zielwert des Kurbelwinkels erfasst, um den Kompensationswert am Zündzeitpunkt zu addieren; nachdem der Kraftstoffzuführungsbetrag so gesteuert wird, dass wenn der erfasste Wert größer ist, der Zündzeitpunkt vorverschoben wird, und wenn der erfasste Wert gering ist, der Zündzeitpunkt verzögert wird, um zu dem Kompensationswert des Kraftstoffzuführungsbetrages zu addieren, und der Kraftstoffzuführungsbetrag wird so gesteuert, dass wenn der erfasste Wert größer ist, der Kraftstoffzuführungsbetrag erhöht wird, und wenn der erfaste wert gering ist, der Kraftstoffzuführungsbetrag vermindert wird, wodurch die vorliegende Erfindung darauf gerichtet ist, eine größere Motorausgangsleistung beizubehalten, die Beschleunigungscharakteristik oder die Leistung der Motorstillstandverhinderung beim Beschleunigen, genauso wie die Auslassleistung bei einem Übergangsverhalten zu verbessern.
Nach der Erfindung wird die tatsächliche Verbrennungsgeschwindigkeit an dem gegebenen Kurbelwinkel berechnet, nach dem Erfassen des Verbrennungsdruckes bei zumindest vier Winkeln, die aus einem Kurbelwinkel von nach dem Ende des Auslasshubes bis zu dem Anfangszustand des Verdichtungshubes, einem Kurbelwinkel von dem Start des Verdichtungshubes zu der Zündung, und zwei Kurbelwinkeln innerhalb des Zeitraumes von dem Beginn der Zündung zu dem Beginn des Auslasshubes auf der Grundlage der Daten dieser Verbrennungsgeschwindigkeit bestehen, wodurch eintatsächlicher Kurbelwinkel, bei dem die bestimmte Verbrennungsgeschwindigkeit aus den Verbrennungsdruckdaten angemessen berechnet wird.
Nach der Erfindung wird der tatsächliche Kurbelwinkel, der den gegebenen Wert der Verbrennungsgeschwindigkeit erreicht, gekennzeichnet, um die Verbrennungsdrücke in zumindest vier Kurbelwinkeln zu erfassen, die aus einem Kurbelwinkel von der Beendigung des Auslasshubes zu dem Anfangszustand des Verdichtungshubes und zwei der Kurbelwinkel vom Beginn der Zündung des Auslasshubes bestehen, und die auf der Basis dieser Verbrennungsgeschwindigkeiten von dem Start des Verdichtungshubes zur Zündung berechnet werden, wodurch ein tatsächlicher Kurbelwinkel, bei dem die bestimmte Verbrennungsgeschwindigkeit angemessen ist, aus dem Verbrennungsdruckdaten berechnet wird.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun in Bezug auf die 2–6 und 31–40 erläutert.
2 ist ein Flussdiagramm eines Hauptablaufes zum Steuern verschiedener Betriebszustände des Motors.
Schritt S11: Die Initialisierung wird ausgeführt. Die Anfangswerte werden festgelegt, um Werte und Variable zu markieren.
Schritt S12: Verschiedene Arten der Information werden aufgenommen; die Einlassluft-Temperaturinformation von dem Einlassluft-Temperatursensor (30), die Einlassluft-Mengeninformation von einem Einlassluft-Mengensensor (40) der Heizdraht-Art, die Drosselöffnungsinformation von einem Drosselöffnungs-Sensor (31), die Einlassrohr-Druckinformation von dem Einlassrohr-Drucksensor (32), der Katalysator-Temperatursensor (150), die Kurbelwinkelinformation von dem Kurbelwinkel-Sensor (11), die Temperaturinformation von einem Temperatursensor (26), die Auslassluft-Temperaturinfor mation von einem Auslass-Temperatursensor (120), die Sauerstoffkonzentrationsinformation von einem Sauerstoffkonzentrations-Sensor (25), und die Information über die verbleibende Ölmenge von einem Ölsensor (nicht gezeigt). Diese Daten werden in einen Speicher (A) aufgenommen. Die Motorbelastung kann als die Beschleunigerposition oder die Drosselöffnung erkannt werden. Wenn einmal die Drosselöffnung und die Motordrehzahl bestimmt sind, kann die Menge der Einlassluft im normalen Betriebszustand bestimmt werden, und demzufolge kann die Menge der direkt erfassten Einlassluft als die Motorbelastung betrachtet werden. Alternativ, da der Einlassrohr-Unterdruck eine bestimmte Beziehung mit der Drosselöffnung hat, wenn einmal die Motordrehzahl bestimmtist, kann der Einlassrohr-Unterdruck als die Motorbelastung betrachtet werden.
Schritt S13: Die EIN- oder die AUS-Information wird aufgenommen und in einem Speicher B(1) für verschiedene Schalter gespeichert; einen Abstellschalter (43), einen Hauptschalter (nicht gezeigt), einen Startermotorschalter (nicht gezeigt), etc. Der Abstellschalter (43) ist ein Notfallschalter, der nicht in Motoren für Landfahrzeuge verwendet wird, sondern z. B. in kleinen Wassermotoren.
Schritt S14: Der Betriebszustand wird aus der Sensorinformation, aufgenommen in dem Schritt S12 und der Schalterinformation, aufgenommen in Schritt S13, bestimmt. Die werte, die den Betriebszuständen (1) bis (6) entsprechen, werden zu den variablen (C) in dem Betriebszustand (1) eingegeben: In einem konstanten Drossel- oder in einem moderaten Drosselbetriebszustand mit mittlerer bis hoher Drehzahl, bei mittlerer bis hoher Belastung, ohne schnelle Beschleunigung oder Verlangsamung, bei einer Drosselöffnung nicht geringer als ein bestimmter Wert, bei der Motordrehzahl nicht geringer als ein bestimmter Wert ist, und bei der Drosselöffnungs-Veränderungsgeschwindigkeit nicht geringer als ein bestimmter Wert, und bei der Drosselöffnungs-Veränderungsgeschwindigkeit nicht mehr als ein bestimmter Wert, wird der Betriebszustand als ein MBT-Steuerzustand (minimal vorverschobene Zündung für ein bestes Drehmoment) bestimmt, und ein Wert 1 wird als die Variable (C) gespeichert.
Betriebszustand (2): Wenn die Drosselöffnungs-Veränderungsgeschwindigkeit nicht geringer als ein bestimmter wert ist, wird der Betriebszustand als Übergang bestimmt und ein Wert 2 wird als die Variable (C) gespeichert.
Betriebszustand (3). Wenn die Drosselöffnung nicht mehr als ein bestimmter Wert und die Motordrehzahl innerhalb eines bestimmten Bereiches ist, z. B. 2000 U/min–5000 U/min, wird der Betriebszustand als ein magerer Verbrennungs-Steuerzustand bestimmt, und ein Wert 3 wird als die Variable (C) gespeichert.
Betriebszustand (4): Wenn der Motor in einem abnormalen Zustand ist, wobei z. B. die Motordrehzahl, die nicht geringer als eine bestimmte Begrenzung oder Überdrehzahl ist, die Motortemperatur, die nicht geringer als ein bestimmter Wert oder überhitzt etc. ist, wird der Betriebszustand als ein abnormaler Betriebszustand bestimmt, und ein Wert 4 wird als die Variable (C) gespeichert.
Betriebszustand (5): Wenn die Motortemperatur nicht höher als ein bestimmter Wert und der Startschalter EIN ist, wird der Betriebszustand als ein Kaltstartzustand bestimmt, und ein Wert 5 wird als die Variable (C) gespeichert.
Wenn der Hauptschalter oder der Abstellschalter AUS ist, wird der Betriebszustand als ein Motorstopp-Anforderungszustand bestimmt, und ein Wert 6 wird als die Variable (C) gespeichert.
Betriebszustand (7): Wenn die Kupplung in der neutralen Position ist, oder die Motordrehzahl unter einem gegebenen Wert ist, oder der Leerlauf-SW (Drossel perfekt geschlossen SW) EIN ist, wird es entschieden, dass der Motor in einem Leerlaufzustand und Speicher 7 in der Variablen C ist.
Betriebszustand (8): Wenn der Schalter in einer EGR-Steuerung (ein Teil des Auslassgases wird zu dem Einlassluftsystem re-zirkuliert) ist, wird es entschieden, dass der Motor in einem EGR-Steuermodus und der Speicher 8 in der Variablen C ist.
Betriebszustand (9): Wenn die Motortemperatur oberhalb eines gegebenen Wertes ist und der Starterschalter EIN ist, wird es gewöhnlich entschieden, dass der Motor in einem Startzustand und der Speicher 9 in der Variablen C ist.
Betriebszustand A(1): Falls ein abnormaler Druck ansteigt oder ein abnormaler Druckübergang in der Brennkammer vor der Funkenzündung aus den Druckdaten der Druckkammer erfasst wird, wird es entschieden, dass der Motor in einem Motorstartzustand und der Speicher 10 in der Variablen C ist.
Überdies wird die Anzahl der Wiederholungen des Schrittes S14 mit demselben Wert der Variablen (C) und mit dem unveränderten Zeichen P = 1 geprüft. Wenn die Anzahl einen bestimmten Wert (R) übersteigt, wird sie auf P = 0 gesetzt.
Wenn Veränderungen vorgenommen werden mit:
Rc = 1 wenn C = 1
Rc = 2 wenn C = 2, und
Rc = 3 wenn C = 3,
ist das Ergebnis R/c = 1 < R/c = 2 < R/c = 3
Wenn der C-Wert in dem vorhergehenden Ablauf von jenem der Gegenwart unterschiedlich ist, wird P = 0 gesetzt.
Schritt S15: Eine Entscheidung wird vorgenommen, ob ein Modusbetrieb vorgenommen wird, oder nicht; wenn die Variable C eine von 4, 6 oder 9 ist, dann erfolgt ein Übergang zu Schritt S20; andererseits erfolgt der Übergang zu Schritt S16.
Schritt S16: Auf der Grundlage des Wertes des Zeichens P, wenn P = 0, wird ein Ziel-Verbrennungsverhältnis entsprechend der Motordrehzahl und der Belastung aus den Plandaten in dem Speicher bestimmt (entsprechend zu jenen in 5) und das Ergebnis wird in dem Speicher (D) gespeichert. Ein Basiskraftstoffeinspritzungs-Startzeitpunkt und ein BasisKraftstoff-Einspritzbetrag werden ebenso aus den Plandaten in dem Speicher bestimmt, die jeweils zu denen in 5 ähnlich sind (zeichnerische Darstellung der als eine Funktion der Motorumdrehung und Belastung gegebenen Werte) und sie werden jeweils in den Speichern E'(1), E'(2) und E'(3) gespeichert.
Selbst wenn P = 0 ist, falls die Variable C 5 ist, Herausfinden einer Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit entsprechend des Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeitsplanes für den Kaltstart und Speichern des Wertes in dem Speicher D; wenn P = 1, Übergang zu Schritt S17 ohne irgendeine Aktion.
Die Verbrennungsgeschwindigkeit wird als die Geschwindigkeit der Verbrennung von dem in einem Verbrennungstakt bis zu einem bestimmten Kurbelwinkel verbrannten Kraftstoffes definiert. In Bezug auf das Berechnen dieser Verbrennungsgeschwindigkeit ist ein Verfahren, die Verbrennungsdruckdaten zu verwenden, die bei einer Mehrzahl von Punkten während eines Verbrennungstaktes genommen worden und eine erstrangige Näherungsgleichung zu verwenden; das andere Verfahren würde sein, die Verbrennungsgeschwindigkeit bis zu dem gewünschten Kurbelwinkel zu bestimmen (z. B. bis zu dem oberen Totpunkt), Berechnen der Wärmeerzeugung unter Verwendung von Proben des Verbrennungsdruckes und einer thermodynamischen Gleichung. Beide Verfahren ergeben berechnete Verfahren, die den tatsächlichen Werten sehr nahe sind. In diesem Fall würden die Verbrennungsdruckdaten bei einem Kurbelwinkel in dem ersten Zeitrum zwischen dem Ende des Auslasshubes und dem Beginn des Verdichtungshubes bei einem Kurbelwinkel an dem oberen Totpunkt oder einem Kurbelwinkel nahe des oberen Totpunktes, und bei einem Kurbelwinkel nach dem oberen Totpunkt und vor dem Beginn des Auslasshubes erfasst werden. D. h., in dem Viertakt-Motor, wie in der 6 gezeigt, vermindert sich der Druck in der Brennkammer, um den Atmosphärendruck zu erreichen, da das Auslassgas in der Brennkammer während des Auslasshubes ausgestoßen wird, da sich der Kolben von dem unteren Totpunkt nach der Ausdehnung zu dem oberen Totpunkt bewegt. Während des Einlasshubes, nachdem der Kolben den oberen Totpunkt passiert, wird der Druck nahezu bei Atmosphärendruck beibehalten und allmählich bei dem Verdichtungshub, nachdem der Kolben den unteren Totpunkt passiert hat, und startet, nachdem das Auslassventil 17 am Ende des Auslasshubes geschlossen ist, erhöht.
Ein Druck in der Brennkammer zu einem Zeitpunkt innerhalb des Zeitraumes, wenn der Druck niedrig ist und in der Nähe des Atmosphärendruckes ist, wird erfasst. In 6 wird BDC als der Kurbelwinkel 30 gewählt, jedoch wenn es zu Beginn des Verdichtungshubes ist kann jeder Winkel nach dem BDC gewählt werden. Auch kann ein Kurbelwinkel vor dem BDC als der Kurbelwinkel a0 gewählt werden.
Andererseits vermindert sich in dem Zweitakt-Motor, wie in 12 gezeigt, der Druck, wenn sich der Kolben nach der Verbrennung nach unten bewegt. Wenn die Auslassöffnung nicht abgedeckt ist, vermindert sich der Druck weiter. Wenn die Spülöffnung nicht abgedeckt ist, erreicht der Druck den Atmosphärendruck, wie die frische Ladung eingeleitet wird. Wenn sich der Kolben bei einer offenen Auslassöffnung von dem unteren Totpunkt aufwärts bewegt, um die Spülöffnung abzudecken und dann die Auslassöffnung abzudecken, erhöht sich der Druck allmählich. Somit betrifft der Ausdruck „Zeitraum von dem Auslasshub zu dem frühen Zustand des Verdichtungshubes" den Zeitraum von dem Einlassbeginn, wenn die Spülöffnung unter der Bedingung nicht abgedeckt ist, dass die Auslassöffnung nach Beginn des Auslasshubes nicht abgedeckt ist. In 12 ist BDC als der Kurbelwinkel a0 gewählt.
Funkenzündung tritt vor oder nach dem oberen Totpunkt nach der Verdichtung auf. (Die Funkenzündung beginnt bei dem mit einem Pfeil und einem Buchstaben S in den 6 und 17 angezeigten Kurbelwinkel). Die Verbrennung beginnt mit einer kleinen Verzögerung von dem Beginn der Funkenzündung. Der in den Ansprüchen verwendete Ausdruck Zündungsbeginn betrifft den Moment des Beginns der oben erwähnten Verbrennung. Mit anderen Worten, der Druck in der Brennkammer wird bei einem Kurbelwinkel innerhalb des zweiten Zeitraumes zwischen dem Verdichtungshubbeginn und dem Zündungs-Verbrennungsbeginn erfasst (bei dem Winkel a1 in beiden 6 und 12). Nach diesem wird der Druck in der Brennkammer an zwei Kurbelwinkeln erfasst (z. B. in den 6 und 17 bei den Kurbelwinkeln a2 und a3, oder a2 und a4, oder a3 und a4, oder a2 und a5, oder a3 und a5, oder a4 und a5) innerhalb des dritten Zeitraumes zwischen dem Zündungsbeginn (Zündungs-Verbrennungsbeginn) und dem Auslasshub innerhalb des Verdichtungshubes. Einer der zwei Kurbelwinkel innerhalb dieses Zeitraumes ist vorzugsweise vor dem Kurbelwinkel, bei dem der Verbrennungsdruck das Maximum erreicht. Überdies, wenn die Drücke in der Brennkammer zumindest bei vier Kurbelwinkelpunkten, wie in den Ansprüchen betrachtet, z. B. an fünf oder mehr Kurbelwinkelpunkten erfasst werden, kann die Anzahl der Druckmess-Kurbelwinkelpunkte in dem ersten oder zweiten Zeitraum erhöht werden. Auch kann, wie in den 6 und 12 gezeigt, der Druck bei drei oder mehr Kurbelwinkeln innerhalb des dritten Zeitraumes erfasst werden. In Dieselmotoren wird, nach einem Verdichtungshub, die Kraftstoffeinspritzung in die Brennkammer vor oder nach dem oberen Totpunkt begonnen, und, mit einer kleinen Verzögerung beginnt die Eigenzündung. Mit anderen Worten, der in den Ansprüchen verwendete Ausdruck Zündungsbeginn betrifft den Moment des Beginns der Eigenzündung. Übrigens wird die Zeitverschiebung zwischen dem Kraftstoffeinspritzbeginn und der Eigenzündung im Voraus von der Motordrehzahl oder Belastung bestimmt. Die bestimmte Zeitverschiebung wird in die Überlegung aufgenommen, ein Druckmess-Kurbelwinkel innerhalb des zweiten Zeitraumes und ein Druckmess-Kurbelwinkel innerhalb des dritten Zeitraumes werden als die Daten auf der Grundlage der Motordrehzahl und/oder der Belastung in einem Speicher gespeichert, und der Druck in der Brennkammer wird gemessen.
Somit werden die Brennkammerdrücke an zumindest vier Kurbelwinkeln erfasst; an einem Punkt innerhalb des ersten Zeitraumes, an einem Punkt innerhalb des zweiten Zeitraumes, und zwei Punkten innerhalb des dritten Zeitraumes. Aus diesen Daten wird das Verbrennungsverhältnis mit einer linearen Nährungsgleichung berechnet.
Diese Näherungsgleichungen werden wie folgt ausgedrückt:
Verbrennungsgeschwindigkeit:
qx = b + b1*(p1 – p0) + b2*(p2 – p0) + ... bn*(pn – p0)
Angezeigter mittlerer, effektiver Druck:
pmi = c + c1*(p1 – p0) + c2*(P2 – p0) + ... cn*(pn – p0)
Wie aus den oben gezeigten Zeichnungen deutlich wird, ist qx die Summe der Produkte der vorbestimmten Konstanten b1 bis bn, multipliziert durch die Druckdaten p1 bis pn, von der der Standarddruck p0 subtrahiert worden ist.
Ähnlich ist pmi die Summe der Produkte der vorbestimmten Konstanten c1 bis cn, multipliziert durch die Druckdaten p1 bis pn, von der der Standarddruck p0 subtrahiert worden ist.
Hier ist p0 der Druck in der Brennkammer, wenn er das Niveau des Atmosphärendruckes erreicht (z. B. in der Nähe des BDC, wie oben beschrieben), und er wird von den verschiedenen Drücken p1 bis pn subtrahiert, um den druck für die Sensorabweichung zu korrigieren. P1 ist der Druck in der Brennkammer bei dem Kurbelwinkel a1 in dem ersten Zeitraum.
P2 ist der Brennkammerdruck bei dem Kurbelwinkel a2 in dem zweiten Zeitraum. P3-Pn sind die Kurbelwinkel a3–an (in diesem Ausführungsbeispiel, n = 5).
Somit kann eine einfache erstrangige Näherungsgleichung verwendet werden, um bei einem bestimmten Kurbelwinkel nach der Zündung einen genauen Wert für die Verbrennungsgeschwindigkeit mit nahezu demselben, wie dem tatsächlichen Wert zu berechnen. Demzufolge ist es durch Verwendung dieser Verbrennungsgeschwindigkeit als die Grundlage für die Steuerung des Zündzeitpunktes für den Motor oder des Luft-I Kraftstoffverhältnisses möglich, nicht nur eine bessere Energieeffizienz aus der Verbrennung zu erhalten, sondern die Reaktion zu verbessern, und die Ausgangsleistungsschwankungen durch genaues Folgen des Betriebszustandes des Motors zu verhindern, wenn eine EGR-Steuerung unter magerem Motorbetrieb ausgeführt wird. Es ist weiter möglich, die Erzeugung von NO_x-Emissionen, verursacht durch das rapide Vorverschieben der Verbrennung, zu verhindern.
In Bezug auf das zweite Berechnungsverfahren für eine Verbrennungsgeschwindigkeit wird qx unter Verwendung der zwischen zwei Druckmesspunkten (Kurbelwinkeln) erzeugten Wärme, des Druckunterschiedes ΔP zwischen den zwei Druckmesspunkten, des Volumenunterschiedes ΔV in dem Volumen der Brennkammer, wo P und V die ersten der zwei Druckwerte und die Druckkammervolumenwerte sind, die gemessen wurden, berechnet, wobei A das Wärmeäquivalent, K das spezifische Wärmeverhältnis, R die durchschnittliche Gaskonstante und P0 der Druck bei dem BDC ist.
Der bestimmte Druckmesspunkt, bis zu dem die Verbrennungsgeschwindigkeit gemessen wird, sollte als der Kurbelwinkel ausgewählt werden, bei dem die Verbrennung nahezu abgeschlossen ist. Ähnlich würde auch ein Kurbelwinkel in der Nähe des Zündpunktes als ein Druckmesspunkt ausgewählt werden. Die Berechnung des vorhergehenden Betrages der Wärmeerzeugung Qx wird durch Summieren der für jeden der Druckmesspunkte bestimmten Werte und in Bezug auf den Abstand zwischen dem Anfangsdruckmesspunkt zu dem bestimmten Druckmesspunkt (dem bestimmten Kurbelwinkel) ausgeführt. Dann wird die Verbrennungsgeschwindigkeit durch Summieren für den vorhergehenden Qx und dann durch Dividieren bestimmt, d. h.:
Verbrennungsgeschwindigkeit:
qx = der Betrag der Verbrennungswärme bis tp des gewünschten Kurbelwinkels/die Gesamtwärme × 100% = (Q1 + Q2 + ... + Qx)/(Q1 + Q2 + ... + Qn) × 100
Die oben genannte Berechnung kann verwendet werden, um den Brennkammerdruck bei einer Mehrzahl von bestimmten Kurbelwinkeln (in dem Schritt S112 von 3) zu messen, und auf der Grundlage dieser Daten kann die Verbrennungsgeschwindigkeit bis zu dem gewünschten Kurbelwinkel genau berechnet werden (in dem Schritt 5201 von 31), Dann ist es unter Verwendung dieser Verbrennungsgeschwindigkeit für die Motorsteuerung möglich, eine stabile Ausgangsleistung und Motordrehzahl zu erhalten.
Schritt S17: Unter Verwendung der Einlassluft-Temperaturinformation und der Einlassrohr-Unterdruckinformation wird die Kompensationsberechnung des Kraftstoffbetrages ausgeführt. Das bedeutet, wenn sich die Einlasslufttemperatur erhöht, vermindert sich die Luftdichte und die substantielle Luftströmungsgeschwindigkeit nimmt ab. Dies führt zu der Verminderung in dem Luft- zu Kraftstoffverhältnis. Demzufolge muss der kompensationsbetrag zum Reduzieren des Kraftstoffeinspritzbetrages berechnet werden.
Schritt S18: Die Basiskraftstoffeinspritzung wird entsprechend der Motorbelastung und der Motordrehzahl begonnen. Der BasisKraftstoff-Einspritzungsbetrag und der Basiszündzeitpunkt werden in dem Schritt S16 bestimmt und in dem Speicher E'(i) gespeichert. Auf der Grundlage dieser Daten werden der BasisKraftstoff-Einspritzungsbetrag und der Zündzeitpunkts-Kompensationsbetrag entsprechend des in dem Schritt S17 bestimmten Kompensationsbetrages und der in dem Speicher A(i) gespeicherten Information bestimmt, und zu den Basiswerten addiert, um die Steuerbeträge zu bestimmen. Als die Steuerbeträge ist der Zündungsbeginnzeitpunkt der Wert in dem Speicher E(1) und die Zündungsdauer ist der Wert in dem Speicher E(2). Wenn P = 1 werden der Zündungsbeginnzeitpunkt und der Zündungsendzeitpunkt jeweils in F(3) und F(4) gespeichert. Wenn P = 0, werden der Zündungsbeginnzeitpunkt und der Zündungsendzeitpunkt jeweils in E(3) und E(4) gespeichert.
Diese werden in den Speicher E(i) eingeben. In einer ähnlichen Weise werden die Steuerbeträge für die Servomotorgruppe und die Magnetventilgruppe entsprechend der in dem Speicher A(i) gespeicherten Informationen berechnet und in dem Speicher G(i) gespeichert.
Schritt S19: Die Betätigen, z. B. die Servomotorgruppe und die Magnetventilgruppe werden entsprechend der Steuerbeträge in dem Speicher G(i) angetrieben und gesteuert.
Schritt S20: Es wird bestimmt, ob eine Motorstoppanforderung vorhanden ist. Falls sie vorhanden ist, geht der Vorgang zu dem Schritt S22.
Schritt S21: Die Werte des Speichers E(i), wo i = 1 – 4, werden als Stoppdaten auf Null festgelegt.
Schritt S22: Ein Motorstart wird geprüft. Fall kein Motorstart vorgefunden wird, geht es zu dem Schritt S25.
Schritt S23: Die im Voraus in dem Speicher gespeicherten Daten für den Start werden für den Speicher F(i) festgelegt.
Schritt S24: Der Startermotor wird betätigt.
Schritt S25: Dies ist der Fall, bei dem die Variable C 4 ist und die Daten entsprechend zu dem abnormalen Phänomen festgelegt werden, z. B. Fehlzündungsdaten, falls eine Überdrehzahl auftritt, oder für eine erhöhte Kraftstoffeinspritzung verwendete Daten, während ein Drosseln der Drosselöffnung, falls ein Überhitzen auftritt.
Als nächstes wird der Unterbrechungsablauf (1), gezeigt in 3, beschrieben. Dieser Unterbrechungsablauf (1) wird durch Unterbrechen des Hauptablaufes ausgeführt, wenn ein bestimmtes Kurbelwinkelsignal eingegeben wird.
Schritt S111: Ein Zeitgeber wird festgelegt. um einen Unterbrechungsablauf (i) an jedem bestimmten Kurbelwinkel auszuführen, nämlich um die Unterbrechung bei dem nächsten Kurbelwinkel auszuführen.
Schritt S112: Die Daten bei dem Kurbelwinkel, bei dem eine Unterbrechung auftritt, werden in den Speicher genommen.
Schritt S113: Wenn die Daten bei jedem Kurbelwinkel, bei dem eine Unterbrechung auftritt, in den Speicher genommen werden, geht der Vorgang in den Schritt S114.
Schritt S114–S115: Erkennen, ob C = 10 ist, oder nicht. Falls dem so ist, Entscheiden, dass der Motor in einem Zustand der abnormalen Verbrennung ist, um einen Ablauf der abnormalen Verbrennung bei Schritt S115 zu verhindern und Zurückkehren.
Schritt S116: Erkennen, ob C = 2 ist, oder nicht, und Entscheiden, ob der Motor in einem Übergangszustand ist; falls dem so ist, Ausführen eines Kaltstart-Steuerablaufes bei Schritt S117a, um den Zündzeitpunkt zu korrigieren und Zurückkehren; andererseits Übergang zu Schritt S118.
Schritt S118: Erkennen, ob C = 8 ist, oder nicht, und Entscheiden, ob der Motor in einem Zustand eines EGR-Steuermodus ist; falls dem so ist, Ausführen eines EGR-Steuerablaufes bei Schritt S118, um das EGR-Verhältnis und den Zündzeitpunkt zu korrigieren und Zurückkehren; andererseits Übergang zu Schritt S119.
Schritt S119: Erkennen, ob C = 3 ist, oder nicht, und Entscheiden, ob der Motor in einem Zustand eines mageren Verbrennungsmodus ist; falls dem so ist, Ausführen eines mage ren Verbrennungs-Steuerablaufs bei schritt S119a, um das A/F und den Zündzeitpunkt zu korrigieren, und Zurückkehren; andererseits Übergang zu Schritt S120.
Schritt S120: Erkennen, ob C = 7 ist, oder nicht, und Entscheiden, ob der Motor in einem Zustand des Leerlaufmodus ist; falls dem so ist, Ausführen eines Leerlaufablaufes bei Schritt S120a, um das A/F und den Zündzeitpunkt zu korrigieren, und Zurückkehren; andererseits ausführen eines MBT-Steuerungsablaufes bei Schritt S121, um den Zündzeitpunkt zu korrigieren und Zurückkehren.
Jetzt wird ein Unterbrechungsablauf (2) beschrieben. Dieser Unterbrechungsablauf (2) wird durch Unterbrechen ausgeführt, wenn ein Referenzsignal eingegeben wird.
Schritt S121: Dieser Unterbrechungsablauf (2) wird einmal bei einem bestimmten Kurbelwinkel der Motordrehzahl ausgeführt, und misst demzufolge einen Zeitraum.
Schritt S122: Die Motordrehzahl wird berechnet.
Schritt S123: Der Zündungsbeginnzeitpunkt, der Zündungsendzeitpunkt, der Einspritzbeginnzeitpunkt und der Einspritzendzeitpunkt werden für den Zeitgeber entsprechend der Steuerdaten des Speichers F(i), wo i = 1 – 4 ist, festgelegt. Der Zeitgeber betätigt die Zündvorrichtung und die Einspritzvorrichtung bei den vorhandenen Zeitpunkten.
Als nächstes wird die Berechnung des in Bezug auf die 2 und 3 erwähnten Ziel-Verbrennungsverhältnisses ausführlich beschrieben.
Die 5 ist ein Diagramm des Planes, um das Ziel-Verbrennungsverhältnis entsprechend der Anzahl der Motordrehzahl und der Belastung zu bestimmen. Ein gegebener Kurbelwinkel wird z. B. aus einem Plan berechnet, wo die Verbrennungsgeschwindigkeit für den oberen Totpunkt (TDC), geplant als eine Zielverbrennung, vor dem Festhalten in dem Speicher in der Steuerung 12, genannt ist.
Das Diagramm zeigt, dass der Plan einen dreidimensionalen Aufbau hat, in dem Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeiten entsprechend der Motorbelastung (Lx) und der Motordrehzahl (Rx) bestimmt werden. Die Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit in einem gegebenen Betriebszustand (Lx, Rx) wird als FMB? (Lx, Rx) gefunden.
6 ist ein Diagramm des Brennkammerdruckes über einem Verbrennungstakt eines Viertakt-Motors. Die horizontale Achse zeigt den Kurbelwinkel und die vertikale Achse zeigt den Verbrennungsdruck. Die Verbrennungsdrücke (P0–P5) werden an sechs Kurbelwinkeln (a0–a5), gezeigt in der Fig., erfasst, und die Verbrennungsgeschwindigkeiten werden aus diesen Druckwerten berechnet. Der Kurbelwinkel (a0) ist an dem unteren Totpunkt (BDC), wo sich der Hub vom Einlass-zu dem Verdichtungshub ändert, und der Druck ungefähr Atmosphärendruck ist. Der Winkel (a1) ist nach dem Verdichtungsbeginn und vor der Funkenzündung, (a2) ist ein Kurbelwinkel nach der Funkenzündung an dem Winkel (S) und vor Erreichen des TDC. Die Winkel (a3)–(a5) sind Kurbelwinkel nach dem TDC in dem Verdichtungshub. Die Verbrennungsverhältnisse werden aus den Druckdaten bei diesen Kurbelwinkeln berechnet. Übrigens wird in Dieselmotoren, wo die Funkenzündung nicht vorgenommen wird, Kraftstoff in der Nähe des TDC, in einer Zone FI eingespritzt. Die Eigenzündung tritt mit einem Verzögerungswinkel (d) nach der Kraftstoffeinspritzung auf. Der Eigenzündungszeitpunkt wird entsprechend des Unterschiedes zwischen den gemessenen und den Zielwerten des Verbrennungsverhältnisses oder des Kurbelwinkels gesteuert. Der Einspritzbeginnzeitpunkt wird gesteuert, um vorverschoben oder verzögert zu werden, und der Einspritzendzeitpunkt wird so gesteuert, dass ein bestimmter Einspritzbetrag sichergestellt wird.
Jetzt wird die Steuerung der Verbrennungsgeschwindigkeit auf der Grundlage der Berechnung der in den 2 und 3 beschriebenen Verbrennungsgeschwindigkeit beschrieben.
Schalter S291: Laden einer Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit aus dem Zielwertplan und Bewegen zu dem Schalter S292.
Schalter S292: Berechnen der tatsächlichen Verbrennungsgeschwindigkeit und Laden und Bewegen zu dem Schalter S293.
Schalter S293: Ausführen des Zündzeitpunkt-Steuerablaufes und Bewegen zu dem Schalter S294.
Schalter S294: Speichern des Korrekturwertes des Zündzeitpunktes und Rückkehren.
In dieser Kaltstartsteuerung werden einige der Steuerungen ➀–➈ und A➀ wie folgt ausgeführt: Zuerst ist in der Kaltstartsteuerung➀ ein Auslassgas-Reinigungskatalysators in dem Auslasskanal desselben angeordnet, der als einen Zielwert eine Verbrennungsgeschwindigkeit von zumindest einem Kurbelwinkel zwischen dem letzten Zeitraum der Verbrennung und der Beendigung der Verbrennung in einem Verbrennungszustand nimmt, der in der Lage ist die Auslasstemperatur beim Kaltstarten zu erhöhen, während die Erhöhung von HC und die Schwankung der Motorausgangsleistung zurückgehalten wird, wobei die Verbrennungsgeschwindigkeit in der tatsächlichen Verbrennung bei dem Ziel-Kurbelwinkel erfasst wird, und der Zündzeitpunkt vorverschoben ist, wenn die erfasste Verbrennungsgeschwindigkeit kleiner als der Zielwert ist, während der Zündzeitpunkt verzögert wird, wenn die erfasste Verbrennungsgeschwindigkeit größer als der Zielwert ist, so dass die erfasste Verbrennungsgeschwindigkeit den Zielwert erreichen kann.
In der Kaltstartsteuerung ➁ ist ein Auslassgas-Reinigungskatalysator in dem Auslasskanal desselben angeordnet, wobei ein Verbrennungszustand erhalten wird, in dem eine stabile Verbrennung, die zumindest einer Motorbelastung oder einer Motordrehzahl entspricht, erhalten wird, der Verbrennungsgeschwindigkeitswert bei einem vorbestimmten Kurbelwinkel in dem Verbrennungszustand oberhalb in dem Speicher als die Plandaten der ersten Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit gehalten wird, die zumindest einer Motorbelastung oder der Motordrehzahl entspricht, der Verbrennungsgeschwindigkeitswert bei einem vorbestimmten Kurbelwinkel beim Kaltstarten, was der Startzustand ist, während die Motortemperatur niedrig ist, in dem Speicher als die Plandaten der zweiten Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit gehalten werden, die zumindest einer Motorbelastung oder Motordrehzahl entsprechen, und kleiner als der erste Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeitswert sind, während der Zündzeitpunkt auf der Grundlage des Vergleiches des erfassten Wertes der tatsächlichen Verbrennungsgeschwindigkeit bis der vorbestimmte Kurbelwinkel mit der zweiten Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit im Falle des Kaltstartens und mit der ersten Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit in anderen Fällen gesteuert wird, so dass er vorverschoben wird, wenn der erfasste Wert kleiner ist, während er verzögert wird, wenn der erfasste Wert größer ist.
In der Kaltstartsteuerung➂ ist ein Auslassgas-Reinigungskatalysator in dem Auslasskanal desselben angeordnet, wobei ein Zündzeitpunkts-Steuerung, mit der ein Verbrennungszustand erhalten wird, in dem eine stabile Verbrennung, die zumindest einer Motorbelastung oder einer Motordrehzahl entspricht, erhalten wird, der Verbrennungsgeschwindigkeitswert bei einem vorbestimmten Kurbelwinkel in dem Verbrennungszustand oberhalb in dem Speicher als die Plandaten der Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit gehalten wird, die zumindest einer Motorbelastung oder Motordrehzahl entsprechen, die tatsächliche Verbrennungsgeschwindigkeit bis der vorbestimmte Kurbelwinkel erfasst wird, und, auf der Grundlage des Vergleichs dieser Verbrennungsgeschwindigkeit mit der Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit der Zündzeitpunkt vorverschoben wird, wenn der erfasste Wert kleiner ist, während der Zündzeitpunkt verzögert wird, wenn der erfasste Wert größer ist; wobei im Falle des Kaltstartens, was dem Startzustand entspricht, während die Motortemperatur niedrig ist, ein Wert, erhalten durch Subtrahieren eines vorbestimmten Wertes von dem Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeitswert auf der Grundlage der Plandaten als der Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeitswert für den Vergleich mit der erfassten Verbrennungsgeschwindigkeit verwendet wird.
In der Kaltstartsteuerung➃ wird in jeder der Kaltstartsteuerungen ➀, ➁, ➂, oder ➈ (nachstehend) die tatsächliche Verbrennungsgeschwindigkeit bis der vorbestimmte Kurbelwinkel auf der Grundlage der Verbrennungsdruckdaten berechnet wird, an zumindest vier Kurbelwinkeln erfasst, die den Kurbelwinkel zwischen der Auslasshubbeendigung und dem Verdichtungshubbeginn, den Kurbelwinkel zwischen dem Verdichtungshubbeginn und der Zündung, und zwei Kurbelwinkel in dem Zeitraum von dem Zündungsbeginn und dem Auslasshub enthalten, und diese tatsächliche Verbrennungsgeschwindigkeiten werden auf der Grundlage der Verbrennungsdruckdaten berechnet.
In der Kaltstartsteuerung➄ ist ein Auslassgas-Reinigungskatalysator in dem Auslasskanal desselben angeordnet, der als einen Zielwert einen Kurbelwinkel bei zumindest einer Verbrennungsgeschwindigkeit zwischen dem letzten Zeitraum der Verbrennung und der Beendigung der Verbrennung in einem Verbrennungszustand nimmt, der in der Lage ist, die Auslasstemperatur beim Kaltstarten zu erhöhen, während die Zunahme von HC und die Schwankung der Ausgangsleistung eingeschränkt wird, der Kurbelwinkel in der tatsächlichen Verbrennung bei der Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit erfasst wird und der Zündzeitpunkt vorverschoben wird, wenn der erfasste Kurbelwinkel von dem Zielwert verzögert wird, während der Zündzeitpunkt verzögert wird, wenn die erfasste Verbrennungsgeschwindigkeit vorverschoben wird, so dass der erfasste Kurbelwinkel den Zielwert erreichen kann.
In der Kaltstartsteuerung➅ ist ein Auslassgas-Reinigungskatalysator in dem Auslasskanal desselben angeordnet, wobei ein Verbrennungszustand erhalten wird, in dem eine stabile Verbrennung, die zumindest einer Motorbelastung oder der Motordrehzahl ent spricht, erhalten wird, der Kurbelwinkel zum Erreichen der vorbestimmen Verbrennungsgeschwindigkeit in dem Verbrennungszustand oberhalb in dem Speicher als die Plandaten des ersten Ziel-Kurbelwinkelwertes gehalten wird, die zumindest der Motorbelastung oder der Motordrehzahl entsprechen, der Kurbelwinkel zum Erreichen der vorbestimmten Verbrennungsgeschwindigkeit beim Kaltstarten, das der Startzustand ist, während die Motortemperatur gering ist, in dem Speicher als die Plandaten des zweiten Kurbelwinkelwertes, der zumindest einer Motorbelastung oder der Motordrehzahl entspricht, gehalten wird, und von dem ersten Ziel-Kurbelwinkelwert verzögert wird, während, der Zündzeitpunkt auf der Grundlage des Vergleichs des erfassten Wertes des tatsächlichen Kurbelwinkels, angefordert bis die vorbestimmte Verbrennungsgeschwindigkeit mit dem zweiten Ziel-Kurbelwinkel in dem Fall des Kaltstartens erreicht wird, und mit dem ersten Ziel-Kurbelwinkel in anderen Fällen gesteuert wird, so dass er vorverschoben wird, wenn der erfasste Wert verzögert wird, während er verzögert wird, wenn der erfasste Wert vorverschoben wird.
In der Kaltstartsteuerung➆ ist ein Auslassgas-Reinigungskatalysator in dem Auslasskanal desselben angeordnet, in der Zündzeitpunkt-Steuerung, mit der ein Verbrennungszustand erhalten wird, in dem eine stabile Verbrennung, die zumindest einer Motorbelastung oder der Motordrehzahl entspricht, erhalten wird, der Kurbelwinkelwert, bei dem die vorbestimmte Verbrennungsgeschwindigkeit in dem Verbrennungszustand oberhalb erreicht wird, in dem Speicher als die Plandaten des Ziel-Kurbelwinkels gehalten wird, der zumindest einer Motorbelastung oder der Motordrehzahl entspricht, der tatsächliche Kurbelwinkel bis zu der vorbestimmten Verbrennungsgeschwindigkeit erfasst wird, und, auf der Grundlage des Vergleichs dieses erfassten Kurbelwinkels mit dem Ziel-Kurbelwinkel der Zündzeitpunkt vorverschoben wird, wenn der erfasste Wert verzögert wird, während der Zündzeitpunkt verzögert wird, wenn der erfasste Wert vorverschoben wird; wobei in dem Fall des Kaltstartens, das der Startzustand ist, während die Motortemperatur gering ist, ein Wert, erhalten durch Subtrahieren eines vorbestimmten Wertes von dem Ziel-Kurbelwinkelwert, auf der Grundlage der Plandaten, als der Ziel-Kurbelwinkelwert für den Vergleich mit dem erfassten Kurbelwinkel verwendet wird.
In der Kaltstartsteuerung➇ wird der tatsächliche Kurbelwinkel zum Erreichen der vorbestimmten Verbrennungsgeschwindigkeit berechnet auf der Grundlage der Verbrennungsdruckdaten, erfasst an zumindest vier Kurbelwinkeln, die den Kurbelwinkel zwischen der Auslasshubbeendigung und dem Verdichtungshubbeginn, den Kurbelwinkel zwischen dem Verdichtungshub und der Zündung, und zwei Kurbelwinkel in dem Zeitraum von dem Zündungsbeginn und dem Auslasshubbeginn enthalten.
In der Kaltstartsteuerung➈ ist ein Auslassgas-Reinigungskatalysator in dem Auslasskanal desselben angeordnet, und der Kraftstoff dafür wird direkt in seine Brennkammer eingespritzt und durch einen Temperaturanstieg in seinem Verdichtungshub eigengezündet, wobei ein Verbrennungszustand erhalten wird, in dem eine stabile Verbrennung, die zumindest einer Motorbelastung oder der Motordrehzahl entspricht, erhalten wird, der Verbrennungsgeschwindigkeitswert bei einem vorbestimmten Kurbelwinkel in dem Verbrennungszustand oberhalb in dem Speicher gehalten wird, als die Plandaten des ersten Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeitswertes, der zumindest einer Motorbelastung oder der Motordrehzahl entspricht, der Verbrennungsgeschwindigkeitswert bei einem vorbestimmten Kurbelwinkel beim Kaltstarten, das der Startzustand ist, während die Motortemperatur gering ist, in dem Speicher als die Plandaten des zweiten Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeitswertes gehalten wird, der zumindest einer Motorbelastung oder Motordrehzahl entspricht und kleiner als der erste Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeitswert ist, während der Krafftstoffeinspritzzeitpunkt auf der Grundlage des Vergleichs des erfassten Wertes der tatsächlichen Verbrennungsgeschwindigkeit gesteuert wird, bis der vorbestimmte Kurbelwinkel mit der zweiten Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit in dem Fall des Kaltstartens, und mit der ersten Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit in den anderen Fällen, so dass er vorverschoben wird, wenn der erfasste Wert kleiner ist, während er verzögert wird, wenn der erfasste Wert größer ist.
In der Kaltstartsteuerung A➀ ist das Verfahren zum Steuern eines Dieselmotors, der einen Auslassgas-Reinigungskatalysator, angeordnet in dem Auslasskanal desselben, und den Kraftstoff dafür, der direkt in seine Brennkammer eingespritzt und durch einen Temperaturanstieg in seinem Verdichtungshub eigengezündet wird, hat, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verbrennungszustand, in dem eine stabile Verbrennung, die zumindest einer Motorbelastung oder Motordrehzahl entspricht, erhalten wird, der Kurbelwinkelwert, bei dem die vorbestimmte Verbrennungsgeschwindigkeit in dem Verbrennungszustand oberhalb erreicht wird, wird in dem Speicher als die Plandaten des ersten Ziel-Kurbelwinkels gehalten, die zumindest einer Motorbelastung oder der Motordrehzahl entsprechen, der Kurbelwinkelwert, bei dem die vorbestimmte Verbrennungsgeschwindigkeit beim Kaltstarten, das der Startzustand ist, während die Motortemperatur gering ist, erreicht wird, wird in dem Speicher als die Plandaten des zweiten Kurbelwinkelwertes gehalten, die zumindest einer Motorbelastung oder der Motordrehzahl ent sprechen, und von dem ersten Ziel-Kurbelwinkelwert, während der tatsächliche Kurbel winkel, bis die vorbestimmte Verbrennungsgeschwindigkeit erreicht wird, erfasst wird, und, auf der Grundlage des Vergleichs dieses Kurbelwinkels, der erfasste Wert mit dem zweiten Kurbelwinkel beim Kaltstarten, oder mit dem ersten Ziel-Kurbelwinkel in den anderen Fällen, verzögert wird.
Die 32 zeigt die Beziehung zwischen der Verbrennungsgeschwindigkeit und der Auslasstemperatur bei dem vorbestimmten Kurbelwinkel. Wenn z. B. der Kurbelwinkel θ_cbj 50° ATDC beträgt, ist das Verbrennungsverhältnis ungefähr 70%, die Auslasstemperatur ist hoch, der Katalysator kann früher aktiviert werden und die HC und der schwarze Rauch in dem Auslassgas können reduziert werden.
Die 33 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Kurbelwinkel und der Inzylinder-Gastemperatur zeigt. Die Kurven 9A, 9B und 9C zeigen jeweils die Fälle des frühen Zündzeitpunktes, des Standard-Zündzeitpunktes und des späten Zündzeitpunktes. In den Fällen des frühen Zündzeitpunktes der Kurve 9A wird die Inzylinder-Gastemperatur niedriger als jene in dem Fall des späten Zündzeitpunktes der Kurve C. Demzufolge wird, um den Katalysator eher zu aktivieren, der Zündzeitpunkt von dem Standard-Zündzeitpunkt der Kurve 9B verzögert. D. h., die Verbrennungsgeschwindigkeit ist bis zum vorbestimmten Kurbelwinkel kleiner als jener des gewöhnlichen Standards festgelegt.
Die 34 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Verbrennungsgeschwindigkeit und dem Auslaß von HC und NO_x bei der vorbestimmten Verbrennungsgeschwindigkeit zeigt. Die 11 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Verbrennungsgeschwindigkeit an dem vorbestimmten Kurbelwinkel und der Ausgangsleistungsschwankung zeigt. Z. B. bedeutet die Verbrennungsgeschwindigkeit FMB_ij an dem vorbestimmten Kurbelwinkel ATDC 50° 70% Ausstoß von HC und NO_x, ist gering, und ebenso ist die Ausgangsleistungsschwankung klein.
Die 36 ist ein Diagramm, das die Veränderung der Verbrennungsgeschwindigkeit durch die Arbeitsweise des Zündzeitpunktes zeigt. Die 11A zeigt den weiter nach vorn verschobenen Zeitpunkt, als den richtigen Zeitpunkt. Die 11B zeigt den richtigen Zündzeitpunkt und den weiter verzögerten Zeitpunkt, als den richtigen Zündzeitpunkt, so dass der Zeitpunkt verzögert wird, wenn die tatsächliche Verbrennungsgeschwindigkeit in einem gegebenen Kurbelwinkel (z. B. B) a1 größer als die Ziel- Verbrennungsgeschwindigkeit wird, und der Zeitpunkt vorverschuben wird, wenn a2 geringer als die Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit (z. B. A) wird.
Außerdem wird der Zeitpunkt vorverschoben, wenn der tatsächliche Kurbelwinkel, der eine gegebene Verbrennungsgeschwindigkeit (z. B. A) erreicht, b2 ist, größer als der Ziel-Kurbelwinkel (z. B. B) und der Zeitpunkt wird vorverschoben, wenn b1 geringer als der Ziel-Kurbelwinkel (z. B. B) ist.
Der Ziel-Kurbelwinkel wird aus den Plandaten in der 37 bestimmt, in denen die Belastung entlang der horizontalen Achse aufgezeichnet wird, und der Ziel-Kurbelwinkel (CRA), bei dem das bestimmte Verbrennungsverhältnis erreicht wird, entlang der vertikalen Achse aufgezeichnet wird. Z. B. wird der Ziel-Kurbelwinkel CRAo (Rx, Lx), bei dem das bestimmte Verbrennungsverhältnis von 60%, 70%, oder 80% erreicht werden soll, aus der tatsächlichen Motordrehzahl (Rx) und der tatsächlichen Motorbelastung (Lx) in dem Plan bestimmt.
Die 38 zeigt die Beziehung zwischen dem Kurbelwinkel und der Auslasstemperatur bei der vorbestimmten Verbrennungsgeschwindigkeit. Wenn z. B. das Verbrennungsverhältnis FMB_cbj ungefähr 70% beträgt, beträgt der ungefähre Kurbelwinkel θ_cbj 50° ATDC, die Auslasstemperatur ist hoch, der Katalysator kann früher aktiviert werden und HC und schwarzer Rauch in dem Auslassgas können reduziert werden.
Die 15 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Kurbelwinkel und dem Auslaß von HC und NO_x bei dem vorbestimmten Verbrennungsverhältnis zeigt. 16 ist ein Diagramm, das den Kurbelwinkel und die Ausgangsleistungsschwankung bei der vorbestimmten Verbrennungsgeschwindigkeit zeigt. Wenn z. B. das vorbestimmte Verbrennungsverhältnis FMB_ij 70% beträgt, ist der Kurbelwinkel θ_ij 50° ATDC, ist der Ausstoß von HC und NO_x, gering und ebenso ist die Ausgangsleistungsschwankung klein.
Die 36 ist ein Diagramm des Brennkammerdruckes, der den Messpunkt der Druckdaten zeigt, um die Verbrennungsgeschwindigkeit für den vorhergehenden 2-Taktmotor zu berechnen, und dieses Diagramm ist ähnlich zu einem (6) weiter oben für den Viertakt-Motor. Wie oben beschrieben, findet die Probenahme der Brennkammer-Druckdaten an 6 Kurbelwinkeln statt. In der Figur ist der Bereich innerhalb des A-Bereiches der Kurbelwinkelbereich, für den die Auslassöffnung offen ist, und der B-Bereich ist der Kurbelwinkelbereich, für den die Spülöffnung offen ist. Das Probenahmeverfahren in dem Schritt S113 von 3 bei den verschiedenen Kurbelwinkeln (a0 bis a5) und die Verfahren der Berechnung sind im Wesentlichen dieselben, wie sie für den oben beschriebenen Viertakt-Motor verwendet werden.
Die Ausführungsbeispiele dieser Erfindung könnten auch für Motoren vorgesehen werden, die in dem Lufteinlasskanal einen Vergaser verwenden, um Kraftstoff in den Motor zuzuführen.
Wie oben beschrieben, wird bei dem Steuerverfahren für einen Motor der Erfindung, bei dem Kaltstarten durch Vorverschieben oder Verzögern des Zündzeitpunktes, während die HC-Zunahme und die Schwankung der Ausgangsleistung zurück gehalten werden, so dass die Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit bei dem vorbestimmten Kurbelwinkel zwischen der Verbrennung im letzten Zeitraum und ihrer Beendigung, was auf das Engste mit dem Verbrennungszustand verbunden ist, der in der Lage ist, die Auslasstemperatur zu erhöhen, wobei die Verbrennung beim Kaltstarten stabilisiert wird und der Katalysator schnell aktiviert wird.
Nach dem Steuerverfahren wird das Auslassgas durch den Katalysator gereinigt, die tatsächliche Verbrennungsgeschwindigkeit wird bis zum vorbestimmten Kurbelwinkel erfasst, und dieser erfasste Wert wird mit der zweiten Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit beim Kaltstarten und mit der ersten Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit in anderen Fällen verglichen; so dass durch Steuern des Zündzeitpunktes der Zündzeitpunkt vorverschoben wird, wenn der erfasste Wert kleiner ist und so dass der Zündzeitpunkt verzögert wird, wenn der erfasste Wert größer ist, die Verbrennung beim Kaltstarten stabilisiert wird, die Auslasstemperatur schnell erhöht wird, nachdem der Motor gestartet ist, der Katalysator schnell aktiviert wird und HC und schwarzer Rauch in dem Auslassgas reduziert werden.
Entsprechend des Steuerverfahrens für den Motor wird das Auslassgas durch den Katalysator gereinigt, die tatsächliche Verbrennungsgeschwindigkeit bis zu dem vorbestimmten Kurbelwinkel wird erfasst und dieser erfasste Wert wird mit der Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit verglichen, und der Zündzeitpunkt wird vorverschoben, wenn der erfasste Wert kleiner ist, während der Zündzeitpunkt verzögert wird, wenn der erfasste Wert größer ist. Jedoch bei dem Kaltstarten, wobei die Motortemperatur niedrig ist, wird ein durch Subtrahieren von dem Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeitswert erhaltener Wert, als die Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit zum Vergleich mit der erfassten Verbrennungsgeschwindigkeit verglichen, folglich wird die Verbrennung bei dem Kaltstarten stabilisiert, während die Auslasstemperatur schnell erhöht wird, der Katalysator, nachdem der Motor startet, schnell aktiviert wird, und HC und schwarzer Rauch in dem Auslassgas reduziert werden.
Entsprechend des Steuerverfahrens für den Motor wird die tatsächliche Verbrennungsgeschwindigkeit bis zum vorbestimmten Kurbelwinkel auf der Grundlage von vier an zumindest vier Kurbelwinkeln erfassten Verbrennungsdruckdaten berechnet, und der Zündzeitpunkt wird richtig gesteuert.
Entsprechend des Steuerverfahrens für den Motor wird bei dem Kaltstarten durch Vorverschieben oder Verzögern des Zündzeitpunktes, während die HC-Zunahme und die Schwankung in der Ausgangsleistung zurückgehalten werden, so dass der Ziel-Kurbelwinkel bei einer vorbestimmten Verbrennungsgeschwindigkeit zwischen der Verbrennung im letzten Zeitraum und ihrer Beendigung erhalten werden kann, was auf das Engste mit dem Verbrennungszustand verbunden ist, der in der Lage ist, die Auslasstemperatur zu erhöhen, wobei die Verbrennung beim Kaltstarten stabilisiert wird und der Katalysator schnell aktiviert wird.
Entsprechend des Steuerverfahrens für den Motor wird das Auslassgas durch den Katalysator gereinigt, der tatsächliche Kurbelwinkel wird bis zu der vorbestimmten Verbrennungsgeschwindigkeit erfasst, dieser erfasste Kurbelwinkelwert wird mit dem zweiten Kurbelwinkel bei dem Kaltstarten verglichen oder mit dem ersten Kurbelwinkel in den anderen Fällen, und, durch Steuern des Zündzeitpunktes, so dass der Zündzeitpunkt vorverschoben wird, wenn der erfasste Wert verzögert und dass der Zündzeitpunkt verzögert wird, wenn der erfasste Wert vorverschoben ist, während das Starten der Verbrennung bei dem Kaltstarten stabilisiert wird, die Auslasstemperatur früher nach dem Starten erhöht wird, der Katalysator früher aktiviert wird und die Mengen von HC und schwarzem Rauch reduziert werden.
Entsprechend des Steuerverfahrens für den Motor wird das Auslassgas durch den Katalysator gereinigt, die tatsächliche Verbrennungsgeschwindigkeit bis die vorbestimmte Verbrennungsgeschwindigkeit erreicht ist, wird erfasst, und, auf der Grundlage des Vergleichs dieses Kurbelwinkels mit dem Ziel-Kurbelwinkel wird der Zündzeitpunkt vorverschoben, wenn der erfasste Wert verzögert wird, während der Zündzeitpunkt verzögert wird, wenn der erfasste Wert vorverschoben wird; wobei in dem Pall des Kaftstartens das das Starten ist, während die Motortemperatur niedrig ist, ein Wert durch Subtrahieren eines vorbestimmten Wertes von dem Ziel-Kurbelwinkelwert auf der Grundlage von Plandaten erhalten wird, der als der Ziel-Kurbelwinkelwert für den Vergleich mit der erfassten Verbrennungsgeschwindigkeit verwendet wird, wobei da der Zündzeitpunkt richtig gesteuert wird, die Verbrennung bei dem Kaltstarten stabilisiert wird, die Auslassgastemperatur früher nach dem Starten erhöht wird, der Katalysator früher aktiviert wird und die Mengen von HC und schwarzem Rauch reduziert werden.
Entsprechend des Steuerverfahrens für den Motor wird der tatsächliche Kurbelwinkel, bei dem die vorbestimmte Verbrennungsgeschwindigkeit erreicht wird, auf der Grundlage der Verbrennungsdruckdaten, erfasst an vier Kurbelwinkeln, berechnet, so dass der Zündzeitpunkt richtig gesteuert wird.
Entsprechend des Steuerverfahrens für den Motor wird, wenn ein Dieselmotor gesteuert wird, das Auslassgas durch einen Katalysator gereinigt, die tatsächliche Verbrennungsgeschwindigkeit bis zu dem vorbestimmten Kurbelwinkel erfasst, und dieser erfasste Wert wird mit der zweiten Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit bei dem Kaltstarten oder mit der ersten Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit in anderen Fällen verglichen, und, so dass er durch Steuern des Kraftstoffeinspritz-Startzeitpunktes vorverschoben wird, wenn der erfasste Wert kleiner ist und verzögert wird, wenn der erfasste Wert größer ist, die Verbrennung bei dem Kaltstarten stabilisiert wird, während die Auslassgastemperatur nach dem Starten des Motors früher erhöht wird, der Katalysator früher aktiviert wird, und HC und schwarzer Rauch in dem Auslassgas reduziert werden.
Entsprechend des Steuerverfahrens für den Motor wird beim Steuern eines Dieselmotors das Auslassgas durch einen Katalysator gereinigt, der tatsächliche Kurbelwinkel, bis der vorbestimmte Kurbelwinkel erreicht ist, wird erfasst und dieser erfasste Kurbelwinkelwert wird mit dem zweiten Ziel-Kurbelwinkel beim Kaltstarten, oder mit dem ersten Kurbelwinkel in den anderen Fällen verglichen, und so dass er durch Steuern des Kraftstoffeinspritz-Startzeitpunktes vorverschoben wird, wenn der erfasste Wert verzögert ist und so, dass er verzögert wird, wenn der erfasste Wert vorverschoben ist, die Verbrennung beim Kaltstarten stabilisiert wird, die Auslasstemperatur nach dem Motorstarten früher erhöht wird, der Katalysator früher aktiviert wird und die HC und der schwarze Rauch in dem Auslassgas reduziert werden.
Außerdem wird ein nächstes, ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung in Bezug auf die 2–6 und 41–44 dargestellt.
Die 2 ist ein Flussdiagramm eines Hauptablaufes zum Steuern verschiedener Betriebszustände des Motors.
Schritt S11: Die Initialisierung wird ausgeführt. Die Anfangswerte werden festgelegt, um Werte und Variable anzuzeigen.
Schritt S12: Verschiedene Arten der Information werden aufgenommen; die Einlassluft-Temperaturinformation von einem Einlassluft-Temperatursensor (30), die Einlassluft-Mengeninformation von einem Einlassluft-Mengensensor (40) der Heizdraht-Art, die Drosselöffnungsinformation von einem Drosselöffnungssensor (31), die Einlassrohr-Druckinformation von einem Einlassrohr-Drucksensor (32), die Katalysatortemperaturinformation von einem Katalysatortemperatursensor (150), die Kurbelwinkelinformation von einem Kurbelwinkelsensor (11), die Temperaturinformation von einem Temperatursensor (28), die Auslasstemperaturinformation von einem Auslasstemperatursensor (120), die Sauerstoffkonzentrationsinformation von einem Sauerstoffkonzentrationssensor (25), und die verbleibende Ölmenge von einem Ölsensor (nicht gezeigt). Diese aufgenommenen Daten werden in einem Speicher (A) gespeichert. Die Motorbelastung kann als die Beschleunigerposition oder die Drosselöffnung erkannt werden. Wenn einmal die Drosselöffnung und die Motordrehzahl bestimmt sind, kann die Einlassluftmenge im normalen Betriebszustand bestimmt werden, und demzufolge kann die erfasste Einlassluftmenge als die Motorbelastung betrachtet werden. Da alternativ der Einlassrohr-Unterdruck eine bestimmte Beziehung mit der Drosselöffnung hat, kann, wenn einmal die Motordrehzahl bestimmt ist, der erfasste Einlassrohr-Unterdruck als die Motorbelastung betrachtet werden.
Schritt S13: Die EIN- oder die AUS-Information wird aufgenommen und in dem Speicher B(i) für verschiedene Schalter gespeichert: einem Abstellschalter (43), einem Hauptschalter (nicht gezeigt), einem Startermotorschalter (nicht gezeigt), etc. Der Abstellschalter (43) ist ein Notfallschalter, der nicht in Motoren für Landfahrzeuge, sondern z. B. in kleinen Wasserfahrzeugen verwendet wird.
Schritt S14: Der Betriebszustand wird aus der in Schritt S12 aufgenommenen Sensorinformation und der in Schritt S13 aufgenommenen Schaltinformation bestimmt. Die Wer te, die den Betriebszuständen (1) bis (6) entsprechen, werden in Variable (C) in den Speicher eingegeben.
Betriebszustand (1): In einem konstanten Drossel- oder moderaten Drosselbetriebszustand bei mittlerer oder hoher Drehzahl, mit mittlerer bis hoher Belastung, geringer als ein bestimmter Wert, bei der Motordrehzahl, die nicht geringer als ein bestimmter Wert ist, und mit der Drosselöffnungs-Veränderungsgeschwindigkeit nicht mehr als ein bestimmter Wert, wird der Betriebszustand als ein MBT-Steuerzustand (minimal vorverschobene Zündung für ein bestes Drehmoment) bestimmt, und ein Wert 1 wird als Variable (C) gespeichert.
Betriebszustand (2): Wenn die Drosselöffnungs-Veränderungsgeschwindigkeit nicht geringer als ein bestimmter Wert ist, wird der Betriebszustand als Übergang bestimmt, und ein Wert 2 wird als die Variable (C) gespeichert.
Betriebszustand (3): Wenn die Drosselöffnung nicht mehr als ein bestimmter Wert und die Motordrehzahl innerhalb eines bestimmten Bereiches ist, z. B. 2000 U/min – 5000 U/min, wird der Betriebszustand als magerer Verbrennungs-Steuerzustand bestimmt, und ein Wert 3 wird als die Variable (C) gespeichert.
Betriebszustand (4): Wenn der Motor in einem abnormalen Zustand ist, z. B. die Motordrehzahl, die nicht geringer als eine bestimmte Grenze oder Überdrehzahl ist, die Motortemperatur, die nicht niedriger als ein bestimmter Wert oder überhitzt ist, etc., wird der Betriebszustand als ein abnormaler Betriebszustand bestimmt, und ein Wert 4 wird als die Variable (C) gespeichert.
Betriebszustand (5): Wenn die Motortemperatur nicht höher als ein bestimmter Wert ist, und der Starterschalter EIN ist, wird der Betriebszustand als ein Kaltstartzustand bestimmt, und der Wert 5 wird als die Variable (C) gespeichert.
Wenn der Hauptschalter oder der Abstellschalter AUS ist, wird der Betriebszustand als ein Motorstopp-Anforderungszustand bestimmt, und ein Wert 6 wird als die Variable (C) gespeichert.
Betriebszustand (7): Wenn die Kupplung in der neutralen Position ist, oder die Motordrehzahl unterhalb eines gegebenen Wertes ist, oder die Leerlauf SW (die Drossel ist perfekt geschlossen SW) ist EIN, wird es entschieden, dass der Motor in einem Leerlaufmodus ist, und Speicher 7 in der Variablen C.
Betriebszustand (8): Wenn der Schalter in einer EGR-Steuerung (ein Teil des Auslassgases wird zu dem Einlassluftsystem re-zirkuliert) EIN ist, wird es entschieden, dass der Motor in dem EGR-Steuermodus ist und Speicher 8 in der Variablen C.
Betriebszustand (9): Wenn die Motortemperatur oberhalb eines gegebenen Wertes ist und der Starterschalter ist EIN, wird gewöhnlich entschieden, dass der Motor in einem Motorstartzustand ist und Speicher 9 in der Variablen C.
Betriebszustand A (1): Falls ein abnormaler Druckanstieg oder ein abnormaler Druckübergang in der Brennkammer vor der Funkenzündung aus den Druckdaten der Brennkammer erfasst wird, wird es entschieden, dass der Motor in einem Motorstartzustand ist und der Speicher 10 in der Variablen C.
Überdies wird die Anzahl der Wiederholungen von Schritt S14 mit demselben Wert der Variable (C) und mit dem unveränderten Zeichen p = 1 geprüft. Wenn die Anzahl einen bestimmten Wert (R) übersteigt, wird er auf P = 0 gesetzt.
Wenn Veränderungen vorgenommen werden mit:
Rc = 1 wenn C = 1
Rc = 2 wenn C = 2, und
Rc = 3 wenn C = 3,
ist das Ergebnis R/c = 1 < R/c = 2 < R/c = 3
Wenn der C-Wert in dem vorhergehenden Ablauf von dem der Gegenwart unterschiedlich ist, wird er auf P = 0 gesetzt.
Schritt S15: Eine Entscheidung wird vorgenommen, um einen Modusvorgang auszuführen, oder ob nicht; wenn die Variable eine von 4, 6 oder 9 ist, dann erfolgt der Übergang zu Schritt S20; andererseits erfolgt der Übergang zu Schritt S16.
Schritt S16: Auf der Grundlage des Wertes des Zeichens P, wenn P = 0, wird ein Ziel-Verbrennungsverhältnis, das der Motordrehzahl und einer Belastung entspricht, aus den Plandaten in dem Speicher bestimmt (entsprechend zu jenen in 5) und das Ergebnis wird in dem Speicher (D) gespeichert. Ein Basis-Kraftstoffeinspritzzeitpunkt und ein Basis-Kraftstoffeinspritzbetrag werden auch aus den Plandaten in dem Speicher bestimmt, die jeweils zu denn in 6 ähnlich sind (bildhafte Darstellung der Werte gegeben als eine Funktion der Motordrehzahl und der Belastung) und sie werden jeweils in den Speichern E'(1), E'(2) und E'(3) gespeichert.
Selbst wenn P = 0, wenn die Variable C = 5 ist, wird eine Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit entsprechend des Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeitsplanes für den Kaltstart herausgefunden und der Wert in dem Speicher D gespeichert: falls P = 1 erfolgt der Übergang zu Schritt S17 ohne irgendeine Aktion.
Die Verbrennungsgeschwindigkeit wird als die Geschwindigkeit der Verbrennung des in einem Verbrennungstakt verbrannten Kraftstoffes bis zu einem bestimmten Winkel bestimmt. In Bezug auf das Berechnen dieser Verbrennungsgeschwindigkeit ist ein Verfahren, die Brennkammerdruckdaten zu verwenden, die an einer Mehrzahl von Punkten während eines Verbrennungstaktes genommen wurden und eine erstrangige Näherungsgleichung zu verwenden; das andere Verfahren würde sein, die Verbrennungsgeschwindigkeit bis zu dem gewünschten Kurbelwinkel zu bestimmen (z. B. bis zum oberen Totpunkt), die Wärmeerzeugung unter Verwendung von Proben des Verbrennungsdruckes und einer thermodynamischen Gleichung zu berechnen. Beide Verfahren ergeben berechnete Ergebnisse, die den tatsächlichen Werten sehr nahe kommen. In diesem Fall würden die Verbrennungsdruckdaten bei einem Kurbelwinkel zwischen dem Ende des Auslasshubes und dem Beginn des Verdichtungshubes, bei einem Kurbelwinkel an dem oberen Totpunkt, oder einem Kurbelwinkel in der Nähe des oberen Totpunktes, und bei Kurbelwinkeln nach dem oberen Totpunkt und vor Beginn des Auslasshubes erfasst werden. D. h. in dem Viertakt-Motor, wie in 6 gezeigt, vermindert sich der Druck in der Brennkammer, um den Atmosphärendruck als Auslassgas zu erreichen, wird während des Auslasshubes, wenn sich der Kolben von dem unteren Totpunkt nach der Ausdehnung zu dem oberen Totpunkt bewegt, ausgestoßen. Während der Einlasshub, nachdem der Kolben den oberen Totpunkt passiert, wird der Druck nahezu bei Atmosphärendruck beibehalten und allmählich in dem Verdichtungshub erhöht, nachdem der Kolben den unteren Totpunkt passiert, und der startet, nachdem das Auslassventil 17 am Ende des Auslasshubes geschlossen ist. Ein Druck in der Brennkammer zu einem Zeitpunkt innerhalb des Zeitraumes, wenn der Druck niedrig und in der Nähe des Atmosphärendruckes ist, wird erfasst. In 6 wird BDC als der Kurbelwinkel a0 gewählt, wenn es jedoch der Beginn des Verdichtungshubes ist, kann irgendein Winkel nach dem BDC gewählt werden. Ebenso kann ein Winkel vor dem BDC als der Kurbelwinkel a0 gewählt werden. Andererseits in dem Zweitakt-Motor, wie in 12 gezeigt, vermindert sich der Druck, wie sich der Kolben nach der Verbrennung abwärts bewegt. Wenn die Auslassöffnung nicht abgedeckt ist, vermindert sich der Druck weiter. Wenn die Spülöffnung nicht abgedeckt ist, erreicht der Druck den Atmosphärendruck, wie die frische Ladung eingeleitet wird. Wie sich der Kolben bei offener Auslassöffnung von dem unteren Totopunkt aufwärts bewegt, um die Spülöffnung und dann die Auslassöffnung abzudecken, erhöht sich der Druck allmählich. Somit betrifft der Ausdruck „Zeitraum vom Endes des Auslasshubes zu der frühen Stufe des Verdichtungshubes" einen Zeitraum vom Einlassbeginn zu dem Verdichtungsbeginn, wenn die Spülöffnung nicht abgedeckt ist, unter der Bedingung der nichtabgedeckten Auslassöffnung nach dem Beginn des Auslasshubes. In 12 ist BDC als der Kurbelwinkel a0 gewählt.
Die Funkenzündung tritt vor oder nach den oberen Totpunkt nach der Verdichtung auf. (Die Funkenzündung beginnt bei dem mit einem Pfeil und einem Buchstaben S in den 6 und 14 angezeigten Kurbelwinkel.) Die Verbrennung beginnt mit einer kleinen Verzögerung vom Beginn der Funkenzündung. Der in den Ansprüchen verwendete Ausdruck Zündungsbeginn betrifft den Moment des oben erwähnten Verbrennungsbeginns. Mit anderen Worten, der Druck in der Brennkammer wird bei einem Kurbelwinkel innerhalb des zweiten Zeitraumes zwischen dem Verdichtungshubbeginn und dem Zündungs-Verbrennungsbeginn erfasst (bei dem Winkel a1 in beiden 6 und 14). Danach wird der Druck in der Brennkammer an zwei Kurbelwinkeln erfasst (z. B. in den 6 und 14, bei den Kurbelwinkeln a2 und a3, oder a2 und a4, oder a3 und a4, oder a2 und a5, oder a3 und a5, oder a4 und a5) innerhalb des dritten Zeitraumes zwischen dem Zündungsbeginn (Zündungs-Verbrennungs-Beginn) und dem Auslasshubbeginn innerhalb des Verbrennungshubes. Einer der zwei Kurbelwinkel innerhalb dieses Zeitraumes ist vorzugsweise vor dem Kurbelwinkel, bei dem der Verbrennungsdruck das Maximum erreicht. Wenn überdies die Drücke in der Brennkammer an zumindest vier Kurbelwinkelpunkten erfasst werden, wie in den Patentansprüchen betrachtet, z. B. an fünf oder mehr Kurbelwinkelpunkten, kann die Anzahl der Druckmess-Kurbelwinkelpunkte in dem ersten oder zweiten Zeitraum erhöht werden. Auch kann vorzugsweise, wie in den 6 und 14 gezeigt, der druck an drei oder mehr Kurbelwinkeln innerhalb des dritten Zeitraumes erfasst werden. In Dieselmotoren, nach einem Verdichtungshub, wird die Kraftstoffeinspritzung in die Brennkammer vor oder nach dem oberen Totpunkt begonnen, und, mit einer kleinen Verzögerung beginnt die Verbrennung durch Eigenzündung.
Mit anderen Worten, der in den Patentansprüchen verwendete Ausdruck Zundungsbeginn betrifft den Moment des Beginns der Eigenzündung. Übrigens wird die Zeitverschiebung zwischen dem Kraftstoffeinspritzbeginn und der Eigenzündung im Voraus aus der Motordrehzahl oder Belastung bestimmt. Die bestimmte Zeitverschiebung wird in die Überlegung aufgenommen, ein Druckmess-Kurbelwinkel innerhalb des zweiten Zeitraumes und ein Druckmess-Kurbelwinkel innerhalb des dritten Zeitraumes werden als die Daten auf der Grundlage der Motordrehzahl und/oder der Belastung in dem Speicher gespeichert, und der Druck in der Brennkammer wird gemessen.
Somit werden die Brennkammerdrücke an zumindest vier Kurbelwinkeln erfasst; an einem Punkt innerhalb des ersten Zeitraumes, an einem Punkt innerhalb des zweiten Zeitraumes und an zwei Punkten innerhalb des dritten Zeitraumes. Aus diesen Daten wird das Verbrennungsverhältnis mit einer linearen Näherungsformel berechnet.
Diese Näherungsgleichungen werden wie folgt ausgedrückt:
Verbrennungsverhältnis:
qx = b + b1*(p1 – p0) + b2*(p2 – p0) + ... bn*(pn – p0)
Angezeigter mittlerer, effektiver Druck:
pmi = c + c1*(p1 – p0) + c2*(p2 – p0) + ... cn*(pn – p0)
Wie aus den oben genannten Gleichungen deutlich wird, ist qx die Summe der Produkte der vorbestimmten Konstanten b1 bis bn, multipliziert mit den Druckdaten p1 bis pn, von denen der Standarddruck p0 subtrahiert worden ist.
Ähnlich ist p0 die Summe der Produkte der vorbestimmten Konstanten c1 bis cn, multipliziert mit den Druckdaten p1 bis pn, von denen der Standarddruck p0 subtrahiert worden ist.
Hier ist p0 der Druck in der Brennkammer, wenn er das Niveau des Atmosphärendruckes erreicht (z. B. in der Nähe des BDC, wie oben beschrieben), und er wird von den unterschiedlichen Drücken p1 bis pn subtrahiert, um den Druck für die Sensorabweichung zu korrigieren. P1 ist der Druck in der Brennkammer bei dem Kurbelwinkel a1 in dem ersten Zeitraum.
P2 ist ein Brennkammerdruck bei einem Kurbelwinkel a2 in dem zweiten Zeitraum. P3-Pn sind die bei den Kurbelwinkeln a3–an (in diesem Ausführungsbeispiel, n = 5).
Somit kann eine erstrangige Näherungsgleichung verwendet werden, um einen bestimmten Kurbelwinkel nach der Zündung zu berechnen, einen genauen Wert für die Verbrennungsgeschwindigkeit, der nahezu derselbe wie der tatsächliche Wert ist. Demzufolge ist es durch Verwenden dieser Verbrennungsgeschwindigkeit als die Grundlage für die Steuerung des Zündzeitpunktes oder des Luft-/Kraftstoffverhältnisses für den Motor möglich, nicht nur eine bessere Energieeffizienz aus der Verbrennung zu erhalten, sondern die Reaktion zu verbessern, und die Schwankung der Ausgangsleistung durch genaues Folgen des Betriebszustandes des Motors zu verhindern, wenn eine EGR-Steuerung unter mageren Motorbetriebsweisen ausgeführt wird. Es ist außerdem möglich, die Erzeugung von NO_x-Emissionen, verursacht durch das schnelle Vorverschieben der Verbrennung, zu verhindern.
In Bezug auf das zweite Berechnungsverfahren für die Verbrennungsgeschwindigkeit wird qx berechnet unter Verwendung der zwischen zwei Druckmesspunkten (Kurbelwinkeln)erzeugten Wärme, des Druckunterschiedes ΔP zwischen den zwei Druckmesspunkten, des Volumenunterschiedes ΔV in dem Volumen der Brennkammer, wo P und V die ersten der zwei Druckwerte und die Brennkammer-Volumenwerte sind, die gemessen worden, A das Wärmeäquivalent ist, K das spezifische Wärmeverhältnis ist, R die durchschnittliche Gaskonstante und P0 der Druck bei BDC ist:
Der spezielle Druckmesspunkt bis zu dem die Verbrennungsgeschwindigkeit gemessen wird, sollte als der Kurbelwinkel ausgewählt werden, bei dem die Verbrennung nahezu abgeschlossen ist. Ähnlich würde ein Kurbelwinkel in der Nähe des Zündpunktes auch als ein Druckmesspunkt ausgewählt werden. Die Berechnung des vorhergehenden Betrages der Wärmeerzeugung Qx wird durch Summieren der Werte, bestimmt für jeden der Druckmesspunkte, und in Bezug zu dem. Abstand zwischen dem Anfangs-Druckmesspunkt zu dem bestimmten Druckmesspunkt (dem bestimmten Kurbelwinkel) ausgeführt. Dann wird die Verbrennungsgeschwindigkeit durch Summieren für die vorhergehende QX und dann durch Dividieren bestimmt; d. h.:
Verbrennungsgeschwindigkeit:
qx = Betrag der Verbrennungswärme bis zu dem gewünschten Kurbelwinkel/gesamte Wärme × 100 (%) = (Q1 + Q2 + ... + Qx)/(Q1 + Q2 + ... + Qn) × 100
Die oben vorgestellte Berechnung kann verwendet werden, um den Brennkammerdruck an einer Mehrzahl von bestimmten Kurbelwinkeln in dem Schritt S112 von 3 zu messen, und auf der Grundlage dieser Daten kann in dem Schritt S201 der 25 die Verbrennungsgeschwindigkeit bis zu dem gewünschten Kurbelwinkel genau berechnet werden. Dann ist es, unter Verwendung dieser Verbrennungsgeschwindigkeit für die Motorsteuerung möglich, eine stabile Ausgangsleistung und Motordrehzahl zu erhalten.
Schritt S17: Unter Verwendung der Einlassluft-Temperaturinformation und der Einlassrohr-Unterdruckinformation wir die Kompensationsberechnung der Kraftstoffeinspritzmenge ausgeführt. Das bedeutet, wenn sich die Einlasslufttemperatur erhöht, vermindert sich die Luftdichte und die substantielle Luftströmung vermindert sich. Dies führt zu einer Verminderung in dem Verhältnis Luft/Kraftstoff. Demzufolge muss die Kompensationsmenge zum Reduzieren der Kraftstoffeinspritzmenge berechnet werden.
Schritt S18: Die Basis-Kraftstoffeinspritzung wird entsprechend der Motordrehzahl und der Belastung gestartet. Die Basis-Kraftstoffeinspritzmenge und der Basis-Zündzeitpunkt werden in dem Schritt S16 bestimmt und in dem Speicher E'(i) gespeichert. Auf der Grundlage dieser Daten werden die Kraftstoffeinspritz-Kompensationsmenge und der Zündzeitpunkt-Kompensationsbetrag entsprechend des in Schritt S17 bestimmten Kompensationsbetrages bestimmt und die Information wird in dem Speicher A(i) gespeichert und zu den Basiswerten addiert, um die Steuerbeträge zu bestimmen. Als die Steuerbeträge ist der Zündungs-Startzeitpunkt der Wert in dem Speicher E(1) und der Zündzeitraum ist der wert in dem Speicher E(2). Wenn P = 1, werden der Zündungs-Startzeitpunkt und der Zündungs-Endzeitpunkt jeweils in F(3) und F(4) gespeichert. Wenn P = 0, werden der Zündungs-Startzeitpunkt und der Zündungs-Endzeitpunkt jeweils in E(3) und E(4) gespeichert.
Dies wird in den Speicher E(1) eingegeben. In einer ähnlichen Weise werden die Steuerbeträge für die Servomotorgruppe und die Magnetventilgruppe für die Information in dem Speicher A(i) und in dem Speicher G(i) gespeichert.
Schritt S19: Die Betätiger, z. B. die Servomotorgruppe und die Magnetventilgruppe, werden entsprechend der Steuerbeträge in dem Speicher G(1) angetrieben und gesteuert.
Schritt S20: Es wird bestimmt, ob eine Motorstoppanforderung vorhanden ist. Falls dem so ist, geht der Vorgang zu dem Schritt S21. Falls dem nicht so ist, geht der Vorgang zu dem Schritt S22.
Schritt S21: Die Werte des Speichers E(1), wo i = 1 – 4 ist, werden auf Null als Stoppdaten festgelegt.
Schritt S22: Ein Motorstart wird geprüft. Fall ja, geht der schritt zu dem Schritt S23. Falls nicht, geht er zu dem Schritt S26.
Schritt S23: Die für den Start im Voraus gespeicherten Daten werden für den Speicher F(i) festgelegt.
Schritt S24: Der Startermotor wird betätigt.
Schritt S25: Dies ist der Fall, in dem die Variable C 4 ist, und die Daten, die dem abnormalen Phänomen entsprechen, werden festgelegt, so z. B. Fehlzündungsdaten, sofern eine Überdrehzahl auftritt, oder Daten, die für das Erhöhen der Kraftstoffeinspritzung, während des Drosselns der Drosselöffnung, verwendet werden, sofern Überhitzung auftritt.
Als nächstes wird der in der 3 gezeigte Unterbrechungsablauf (1) beschrieben. Dieser Unterbrechungsablauf (1) wird durch Unterbrechen des Hauptablaufes ausgeführt, wenn ein bestimmtes Kurbelwinkelsignal eingegeben wird.
Schritt S111: Ein Zeitgeber wird festgelegt, um den Unterbrechungsablauf (1) an jedem bestimmten Kurbelwinkel auszuführen, um nämlich die Unterbrechung an dem nächsten Kurbelwinkel auszuführen.
Schritt S112: Die Daten an dem Kurbelwinkel, bei dem eine Unterbrechung auftritt, werden in den Speicher genommen.
Schritt S113: Wenn die Daten bei jedem Kurbelwinkel, bei eine Unterbrechung auftritt, in den Speicher genommen werden, geht der Vorgang zu dem Schritt S114.
Schritt S114–S115: Erkennen, ob C = 10 ist, oder nicht. Falls dies zutreffend ist, wird entschieden, dass der Motor in dem Zustand der abnormalen Verbrennung ist, um einen Verhinderungsablauf für abnormales Verbrennen bei Schritt S115 auszuführen und zurückzukehren.
Schritt S116: Erkennen, ob C = 2 ist, oder nicht, und entscheiden, ob der Motor in einem Übergangszustand ist; falls dem so ist, Ausführen eines Übergangssteuerungsablaufes bei Schritt S116a, um den Zündzeitpunkt und das A/F zu korrigieren, oder anderseits zurückzukehren; Übergang zu Schritt S117.
Schritt S117: Erkennen, ob C = 5 ist, oder nicht, und entscheiden, ob der Motor in einem Kaltstartzustand ist; falls dem so ist, Ausführen eines Kaltstart-Steuerablaufes bei Schritt S117a, um den Zündzeitpunkt zu korrigieren und zurückzukehren; andererseits Übergang zu Schritt S118.
Schritt S118: Erkennen, ob C = 8 ist, oder nicht, und entscheiden, ob der Motor in einem Zustand des EGR-Modus ist; falls dem so ist, Ausführen eines EGR-Steuerungsablaufes bei Schritt S118, um die EGR-Geschwindigkeit und den Zündzeitpunkt zu korrigieren, und zurückzukehren; andererseits Übergang zu dem Schritt S119.
Schritt S119: Erkennen, ob C = 3 ist, oder nicht, und entscheiden, ob der Motor in einem Zustand des Magerverbrennungsmodus ist; falls dem so ist, Ausführen eines Magerverbrennungs-Steuerablaufs bei Schritt S119a, um das A/F und den Zündzeitpunkt zu korrigieren, und zurückzukehren; andererseits Übergang zu dem Schritt S120.
Schritt S120: Erkennen, ob C = 7 ist, oder nicht, und entscheiden, ob der Motor in einem Zustand eines Leerlaufmodus ist; falls dem so ist, Ausführen eines Leerlauf-Steuerablaufes bei Schritt S120a, um das A/F und den Zündzeitpunkt zu korrigieren, und zurückzukehren; andererseits einen MBT-Steuerablauf bei Schritt S121 auszuführen, um den Zündzeitpunkt zu korrigieren und zurückzukehren.
Jetzt wird ein Unterbrechungsablauf (2) beschrieben. Dieser Unterbrechungsablauf (2) wird durch eine Unterbrechung ausgeführt, wenn ein Referenz-Kurbelsignal eingegeben wird.
Schritt S121: Dieser Unterbrechungsablauf (2) wird einmal bei einem bestimmten Kurbelwinkel der Motordrehzahl ausgeführt, und misst demzufolge einen Zeitraum.
Schritt S122: Die Motordrehzahl wird berechnet.
Schritt S123: Der Zündungsbeginnzeitpunkt, der Zündungsendzeitpunkt, der Einspritzungsbeginnzeitpunkt und der Einspritzungsendzeitpunkt werden in dem Zeitgeber entsprechend der Steuerdaten des Speichers F(i), wo i = 1 – 4 ist, festgelegt. Der Zeitgeber betätigt die Zündvorrichtung und die Einspritzvorrichtung zu den vorhandenen Zeitpunkten.
Als nächstes wird die Berechnung des in Bezug auf die 2 und 3 erwähnten Ziel-Verbrennungsverhältnisses ausführlich beschrieben.
5 ist eine Planzeichnung zum Bestimmen des Referenz-Verbrennungsverhältnisses oder des kritischen Verbrennungsverhältnisses, das der Motordrehzahl und -belastung entspricht. Das Referenz-Verbrennungsverhältnis während der normalen Verbrennung bis zu dem vorgeschriebenen Kurbelwinkel, z. B. dem oberen Totpunkt (TDC), oder das kritische Verbrennungsverhältnis, das dem Zeichen einer abnormalen Verbrennung entspricht, das größer als das Referenz-Verbrennungsverhältnis während der normalen Verbrennung ist, wird aus dem Plan bestimmt und in dem Speicher der Steuereinheit 12 gespeichert.
Das Diagramm zeigt, dass der Plan einen dreidimensionalen Aufbau hat, dessen Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeiten entsprechend der Motorbelastung (Lx) und der Motordrehzahl (Rx) bestimmt werden. Die Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit in einem gegeben Betriebszustand (Lx, Rx) wird als FMB? (Lx, Rx) gefunden.
6 ist ein Diagramm des Brennkammerdruckes über einen Verbrennungstakt eines Viertakt-Motors. Die Querachse zeigt den Kurbelwinkel und die vertikale Achse zeigt den Verbrennungsdruck. Die Verbrennungsdrücke (P0–P5) werden, gezeigt in der Fig., an den sechs Kurbelwinkeln (a0–a5) erfasst, und die Verbrennungsverhältnisse werden aus diesen Druckwerten erfasst. Der Kurbelwinkel a0 ist an dem unteren Totpunkt (BDC), wo sich der Hub von dem Einlass zu Verdichtung verändert, und der Druck ungefähr Atmosphärendruck ist. Der Winkel (a1) ist nach dem Verdichtungsbeginn und vor der Zündung, (a2) ist der Kurbelwinkel nach der Zündung bei dem Winkel (S) und vor dem Erreichen des TDC. Die Winkel (a3)–(a5) sind Kurbelwinkel, sind nach dem TDC in dem Verbrennungshub. Die Verbrennungsverhältnisse werden aus den Druckdaten bei diesen Kurbelwinkeln berechnet. Übrigens wird in Dieselmotoren, wo keine Funkenzündung vorgenommen wird, Kraftstoff in der Nähe des TDC, in einem Bereich FI, eingespritzt. Eine Eigenzündung tritt mit einem Verzögerungswinkel (d) nach der Kraftstoffeinspritzung auf. Die Eigenzündung tritt bei dem Kurbelwinkel (S) auf. Der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt wird entsprechend des Unterschiedes zwischen den gemessenen und den Ziel-Werten des Verbrennungsverhältnisses oder des Kurbelwinkels gesteuert. Der Einspritzungsbeginnzeitpunkt wird gesteuert, um vorverschoben oder verzögert zu werden, und der Einspritzungsendzeitpunkt wird so gesteuert, dass eine bestimmte Einspritzmenge gesichert ist.
Jetzt wird die Steuerung der Verbrennungsgeschwindigkeit auf der Grundlage der Berechnung der in den 2 und 3 beschriebenen Verbrennungsgeschwindigkeit beschrieben.
Der Betrieb in Schritt 17 in der 2 wird, wie in dem Flussdiagramm für den Kompensationsbetrieb in 7 gezeigt, ausgeführt. Mit anderen Worten, wenn die Variable C 2 ist, wird Schritt 17 ausgeführt; in Schritt 17a wird der Kompensationsbetrieb der Kraftstoffzündungsmenge für die Kompensation der Luftdruckhöhe aus der Information der Einlasslufttemperatur und des Einlassrohr-Unterdruck ausgeführt; in Schritt 17b wird der variable ZUSTAND der Übergangssteuerbedingung geprüft; wenn der Wert der Übergangssteuerbedingung in der Zustandsbedingung ZUSTAND = 0 ist, wobei die Übergangskompensationsdaten in Schritt 17c gelöscht werden. Falls sich der Vorgang nicht in dem Übergangszustand befindet, geht der Schritt zu 17d, und die anfängliche Ausführungsbedingung des Übergangszustandes, wo die Variable der Übergangssteuerbedingung ZUSTAND = 1 ist, wird geprüft; falls er in der anfänglichen Ausführungsbedingung ist, geht der Schritt zu dem Schritt 17e. In Schritt 17 wird die anfängliche Kompensation ausgeführt und der Zeitpunkt wird an dem Kompensationspunkt für das Erhöhen der Menge der Kraftstoffeinspritzungsdaten bei der Beschleunigung und der Verlangsamung kompensiert; und in Schritt 17f wird die Bedingung auf die anfängliche Ausführungsbedingung festgelegt, wenn der Wert der Übergangssteuerbedingung ZUSTAND = 2 ist.
Als nächstes wird in 41 ein Ablauf zum Verhindern einer abnormalen Verbrennung gezeigt. Dieser Ablauf zum Verhindern einer abnormalen Verbrennung wird in jedem Takt nach einer Beurteilung einer Besonderheit ausgeführt.
Schritt S251: Nach dem Vergleichen der tatsächlichen Verbrennungsgeschwindigkeit FMB (0-) und dem Besonderheitsbeurteilungs-Verbrennungsverhältnis FMBMAX bewegt sich die Steuerung zu dem Schritt S252, wenn beide Verhältnisse gleich sind, oder das tatsächliche Verbrennungsverhältnis größer ist, oder, falls nicht, bewegt sich die Steuerung zu dem Schritt S255.
Schritt S252: Nach dem Addieren eines Kraftstoffkühl-Kompensationserhöhung CFTR zu der laufenden Kraftstoffkühl-Kompensationserhöhung CFTR und Darstellen des Ergebnisses der neuen Kraftstoffkühl-Kompensationserhöhung CFTR, bewegt sich die Steuerung zu Schritt S253.
Schritt 253. Nach dem Vergleichen des Kraftstoffkühl-Kompensationswertes CFTX und des maximalen Grenzwertes CFTXMX für die Kraftstoffkühlkompensation bewegt sich die Steuerung zu Schritt S254, wenn der Kraftstoffkühl-Kompensationswert CFTX größer ist, oder falls nicht, bewegt sich die Steuerung zu Schritt S254b.
Schritt 254a: Nach dem Erstellen einer Verbrennungszustandvariablen DFG_F2 (Kraftstoff-Abschalt-/Zündungsabschaltbefehl), kehrt die Steuerung zu der Verbrennungszustandvariablen DFG F2 zurück.
Schritt 254b: Nach dem Erstellen einer Verbrennungszustandvariablen DFG_F1 (abnormale Verbrennung), kehrt die Steuerung zu der Verbrennungszustandvariablen DFG_F zurück.
Schritt 255: Nach dem Löschen einer Kraftstoffkühl-Kompensationsverminderung CFTL aus dem Kraftstoffkühl-Kompensationswert CFTX und Erstellen des Ergebnisses des neuen Kraftstoffkühl-Kompensationswertes CFTX bewegt sich die Steuerung zu dem schritt S256.
Schritt S256: Nach dem Entscheiden, ob der Kraftstoffkühl-Kompensationswert CFTX kleiner als 0 ist (Normalzustand), geht die Steuerung zu dem Schritt S257, wenn der Kraftstoffkühl-Kompensationswert CFTX kleiner als 0 ist, oder falls nicht, geht die Steuerung zu dem Schritt S258.
Schritt 257: Nach dem Erstellen des Kraftstoffkühl-Kompensationswertes CFTX 0 (Normalzustand), geht die Steuerung zu Schritt S258.
Schritt 258: Nach der Erstellung der Verbrennungszustandvariablen DFG_F0 (Normalzustand), kehrt die Steuerung zu der Verbrennungszustandvariablen DFG_F zurück.
In dieser Verhinderungssteuerung gegen abnormale Verbrennung wird jede der folgenden Steuerungen (1), (2), (3), (4), (5), (6), (7), (8) oder (9) ausgeführt.
Zuerst, in dem Fall der Verhinderungssteuerung gegen abnormale Verbrennung (1) wird als Reaktion auf die Motorbelastung, so wie sich die Motorbelastung erhöht, mehr Kraftstoff pro Verbrennungstakt zu dem Motor zugeführt, und die Verbrennungsverhältniswert bei den vorgeschriebenen Kurbelwinkel, bei denen die normale Verbrennung erreicht wird, werden in einem Speicher als Plandaten der Referenz-Verbrennungsverhältniswerte, die der Belastung oder der Motordrehzahl entsprechen, oder die zumindest der Belastung entsprechen, aufgenommen, andererseits wird das tatsächliche Verbrennungsverhältnis bis zu dem vorgeschriebenen Kurbelwinkel erfasst, und, wenn dieses Verbrennungsverhältnis größer als das Referenz-Verbrennungsverhältnis auf der Grundlage des Vergleichs zwischen dem erfassten Wert dieses Verbrennungsverhältnisses und dem Referenz-Verbrennungsverhältnis ist, wird der zu dem Motor pro Verbrennungstakt zugeführte Kraftstoff erhöht, was die Menge der Kraftstoffzuführung, die der Motorbelastung entspricht, überschreitet.
Folglich wird das tatsächliche Verbrennungsverhältnis bis zu dem vorgeschriebenen Kurbelwinkel erfasst und, wenn dieses Verbrennungsverhältnis größer als das Referenz-Verbrennungsverhältnis auf der Grundlage des Vergleichs zwischen dem erfassten Wert dieses Verbrennungsverhältnisses und dem Referenz-Verbrennungsverhältniswert ist, wird der zu dem Motor pro Verbrennungstakt zugeführte Kraftstoff erhöht, was die Menge der Kraftstoffzuführung, die der Motorbelastung entspricht, überschreitet, und die Kraftstoffkühlung wird nur ausgeführt, wenn das Zeichen der Vorzündung erfasst wird; deshalb gibt es keine Verschwendung von Kraftstoff, der Kraftstoffverbrauch ist gut und die Emission von Auslassgas ist klein. Da auch das Zeichen der Vorzündung erfasst werden kann ist es möglich, die Motorbeschädigung zu minimieren und Vorzündung zu verhindern, nämlich das Aufflammen vor der Zündung infolge des Anstiegs der Zylinder temperatur. Außerdem kann das Klopfen durch Ausführen des Kraftstoffkühlens Vorwegnahme des Anstiegs in der Zylindertemperatur gesteuert werden.
Auch in dem Fall der Verhinderungssteuerung gegen abnormale Verbrennung (2), wird in Reaktion auf die Motorbelastung, so wie sich die Motorbelastung erhöht, mehr Kraftstoff pro Verbrennungstakt zu dem Motor zugeführt, und die Verbrennungsverhältniswerte bei den vorgeschriebenen Kurbelwinkeln, bei denen die Normalverbrennung erreicht wird, werden in einen Speicher als Plandaten der Referenz-Verbrennungsverhältniswerte aufgenommen, die der Motorbelastung oder der Motordrehzahl entsprechen, oder zumindest der Motorbelastung entsprechen; andererseits wird das tatsächliche Verbrennungsverhältnis bis zu dem vorgeschriebenen Kurbelwinkel erfasst, und die Differenz den vorgeschriebenen Betrag auf der Grundlage des Vergleichs dieses Verbrennungsverhältnisses und dem Referenz-Verbrennungsverhältnis ist, wird der zu dem Motor pro Verbrennungstakt zugeführte Kraftstoff erhöht, was die Menge der Kraftstoffzuführung, die der Motorbelastung entspricht, überschreitet.
Folglich wird das tatsächliche Verbrennungsverhältnis bis zu dem vorgeschriebenen Kurbelwinkel erfasst und, wenn dieses Verbrennungsverhältnis größer als das Referenz-Verbrennungsverhältnis auf der Grundlage des Vergleichs zwischen dem erfassten Wert dieses Verbrennungsverhältnisses und dem Referenz-Verbrennungsverhältniswert ist, wird der zu dem Motor pro Verbrennungstakt zugeführte Kraftstoff erhöht, was die Menge der Kraftstoffzuführung, die der Motorbelastung entspricht, überschreitet, und die Kraftstoffkühlung wird nur ausgeführt, wenn das Zeichen der Vorzündung erfasst wird; demzufolge gibt es keine Verschwendung von Kraftstoff, der Kraftstoffverbrauch ist gut und die Emission von Auslassgas ist klein. Da auch das Zeichen der Vorzündung erfasst werden kann ist es möglich, die Motorbeschädigung zu minimieren und Vorzündung zu verhindern, nämlich das Aufflammen vor der Zündung infolge des Anstiegs der Zylindertemperatur. Außerdem kann das Klopfen durch Ausführen des Kraftstoffkühlens in Vorwegnahme des Anstiegs in der Zylindertemperatur gesteuert werden.
Auch in dem Fall der Verhinderungssteuerung gegen abnormale Verbrennung (3), wird in Reaktion auf den Unterschied des erfassten Verbrennungsverhältnisses und des Referenz-Verbrennungsverhältnisses der Kraftstoff pro Verbrennungstakt mehr erhöht, je größer der Unterschied ist.
Folglich wird mehr Kraftstoff entsprechend des Unterschiedes zwischen dem enassten Verbrennungsverhältnisses und dem Referenz-Verbrennungsverhältnis zugeführt und je nachdem, wie groß der Unterschied ist, wird das Kraftstoffkühlen nur dann effektiv ausgeführt, wenn das Zeichen der Vorzündung erfasst wird, demzufolge gibt es keine Verschwendung von Kraftstoff, der Kraftstoffverbrauch ist gut und die Emission von Auslassgas ist klein.
Auch in dem Fall der Verhinderungssteuerung gegen abnormale Verbrennung (4), wird sowohl das Stoppen der Verbrennung, als auch das Stoppen der Kraftstoffzuführung ausgeführt, wenn sich der Unterschied des erfassten Verbrennungsverhältnisses und das Referenz-Verbrennungsverhältnisses nicht unter den vorgeschriebenen Betrag, selbst beim Ausführen der Zunahme in der Menge der Kraftstoffzuführung vermindert.
Folglich wird nach dem Erfassen des Zeichens der Vorzündung das Kraftstoffkühlen durch Erhöhen der Menge der Kraftstoffzuführung ausgeführt, aber wenn das Kraftstoffkühlen nicht effektiv ist, wird das Stoppen der Verbrennung oder das Stoppen der Kraftstoffzuführung ausgeführt, um den Motor zu stoppen und Motorbeschädigung zu vermeiden, und die Vorzündung wird, falls sie auftritt, im Betrieb wahrgenommen; demzufolge wird die Zuverlässigkeit des Motors erhöht.
Auch in dem Fall der Verhinderungssteuerung gegen abnormale Verbrennung (5), wird in Reaktion auf die Motorbelastung, so wie sich die Motorbelastung erhöht, mehr Kraftstoff pro Verbrennungstakt zu dem Motor zugeführt, und die Kurbelwinkelwerte, die das vorgeschriebene Verbrennungsverhältnis erreichen, bei dem die Normalverbrennung erreicht wird, werden in einen Speicher als Plandaten der Referenz-Kurbelwinkelwerte aufgenommen, die der Motorbelastung oder der Motordrehzahl entsprechen, oder zumindest der Motorbelastung entsprechen; andererseits wird der tatsächliche Kurbelwinkel bis zu dem vorgeschriebenen Verbrennungsverhältniswert erfasst, und, wenn dieser Kurbelwinkel vor dem Referenz-Kurbelwinkel auf der Grundlage des Vergleichs zwischen dem erfassten Wert dieses Kurbelwinkels und dem Referenz-Kurbelwinkelwert ist, wird der zu dem Motor pro Verbrennungstakt zugeführte Kraftstoff erhöht, was die Menge der Kraftstoffzuführung, die der Motorbelastung entspricht, überschreitet.
Folglich wird der tatsächliche Kurbelwinkel bis zu dem vorgeschriebenen Verbrennungsverhältniswert erfasst, und, wenn dieser Kurbelwinkel vor dem Referenz-Kurbelwinkel auf der Grundlage des Vergleiches zwischen dem erfassten Wert dieses Kurbelwinkels und dem Referenz-Kurbelwinkelwert ist, wird der zu dem Motor pro Verbrennungstakt zugeführte Kraftstoff erhöht, was die Menge der Kraftstoffzuführung, die der Motorlastung entspricht, überschreitet, und die Kraftstoffkühlung wird nur ausgeführt, wenn das Zeichen der Vorzündung erfasst wird; demzufolge gibt es keine Verschwendung von Kraftstoff, der Kraftstoffverbrauch ist gut und die Emission von Auslassgas ist klein. Da auch das Zeichen der Vorzündung erfasst werden kann ist es möglich, die Motorbeschädigung zu minimieren und Vorzündungen zu verhindern, nämlich das Aufflammen vor der Zündung infolge des Anstiegs der Zylindertemperatur. Außerdem kann das Klopfen durch Ausführen des Kraftstoffkühlens in Vorwegnahme des Anstiegs in der Zylindertemperatur gesteuert werden.
Auch in dem Fall der Verhinderungssteuerung gegen abnormale Verbrennung (6), wird in Reaktion auf die Motorbelastung, so wie sich die Motorbelastung erhöht, mehr Kraftstoff pro Verbrennungstakt zu dem Motor zugeführt, und die Kurbelwinkelwerte, die das vorgeschriebene Verbrennungsverhältnis erreichen, dem die Normalverbrennung erreicht wird, werden in einen Speicher als Plandaten der Referenz-Kurbelwinkelwerte aufgenommen, die der Motorbelastung oder der Motordrehzahl entsprechen, oder zumindest der Motorbelastung entsprechen; andererseits wird der tatsächliche Kurbelwinkel bis zu dem vorgeschriebenen Verbrennungsverhältniswert erfasst, und, wenn dieser Kurbelwinkel vor dem Referenz-Kurbelwinkel ist, was den vorgeschriebenen Kurbelwinkel auf der Grundlage des Vergleichs zwischen dem erfassten Wert dieses Kurbelwinkels und dem Referenz-Kurbelwinkelwert überschreitet, wird der zu dem Motor pro Verbrennungstakt zugeführte Kraftstoff erhöht, was die Menge der Kraftstoffzuführung, die der Motorbelastung entspricht, überschreitet.
Folglich wird der tatsächliche Kurbelwinkel bis zu dem vorgeschriebenen Verbrennungsverhältniswert erfasst, und, wenn dieser Kurbelwinkel vor dem Referenz-Kurbelwinkel auf der Grundlage des Vergleiches zwischen dem erfassten Wert dieses Kurbelwinkels und dem Referenz-Kurbelwinkelwert ist, wird der zu dem Motor pro Verbrennungstakt zugeführte Kraftstoff erhöht, was die Menge der Kraftstoffzuführung, die der Motorbelastung entspricht, überschreitet, und die Kraftstoffkühlung wird nur ausgeführt, wenn das Zeichen der Vorzündung erfasst wird; demzufolge gibt es keine Verschwendung von Kraftstoff, der Kraftstoffverbrauch ist gut und die Emission von Auslassgas ist klein. Da auch das Zeichen der Vorzündung erfasst werden kann ist es möglich, die Motorbeschädigung zu minimieren und Vorzündungen zu verhindern, nämlich das Aufflammen vor der Zündung infolge des Anstiegs der Zylindertemperatur. Außerdem kann das Klopfen durch Ausführen des Kraftstoffkühlens in Vorwegnahme des Anstiegs in der Zylindertemperatur gesteuert werden.
Auch ist eine Verhinderungssteuerung gegen abnormale Verbrennung (7) dadurch gekennzeichnet, dass mehr Kraftstoff pro Verbrennungstakt zu dem Motor zugeführt wird, da der vorausgehende Kurbelwinkel in der Verhinderungssteuerung gegen abnormale Verbrennung (5) oder (6) größer ist.
Folglich wird mehr Kraftstoff pro Verbrennungstakt zu dem Motor zugeführt, da der vorausgehende Kurbelwinkel größer ist. und das Kraftstoffkühlen nur dann effektiv ausgeführt, wenn das Zeichen der Vorzündung erfasst wird, demzufolge gibt es keine Verschwendung von Kraftstoff, der Kraftstoffverbrauch ist gut und die Emission von Auslassgas ist klein.
Auch ist eine Verhinderungssteuerung gegen abnormale Verbrennung (8) dadurch gekennzeichnet, dass sowohl das Stoppen der Verbrennung, als auch das Stoppen der Kraftstoffzuführung ausgeführt wird, wenn sich der Betrag des vorausgehenden Winkels nicht vermindert, oder sich der Betrag des vorausgehenden Winkels, selbst durch das Ausführen der Erhöhung in der Menge der Kraftstoffzuführung bei den Verhinderungssteuerungen gegen abnormale Verbrennung (5)–(7), nicht unter den vorgeschriebenen Betrag vermindert.
Somit wird beim Erfassen des Zeichens der Vorzündung das Kraftstoffkühlen durch Erhöhen der Menge der Kraftstoffzuführung ausgeführt, wenn aber das Kraftstoffkühlen nicht effektiv ist, wird Stoppen der Verbrennung, oder das Stoppen der Kraftstoffzuführung ausgeführt, um den Motor zu stoppen und um Motorbeschädigung zu verhindern, und die Vorzündung, falls sie auftritt, wird im Betrieb wahrgenommen; demzufolge wird die Zuverlässigkeit des Motors erhöht.
Auch ist eine Verhinderungssteuerung gegen abnormale Verbrennung (9) dadurch gekennzeichnet, dass das tatsächliche Verbrennungsverhältnis bis zu dem vorgeschriebenen Kurbelwinkel durch Erfassen von zumindest vier Kurbelwinkeln bestimmt wird, die einen Kurbelwinkel zwischen dem Ende des Auslassvorgangs und der Anfangsstufe des Verdichtungsvorganges, einen Kurbelwinkel zwischen dem Beginn des Verdichtungsvorganges und dem Zündungsbeginn, und zwei Kurbelwinkel zwischen dem Zündungsbeginn und dem Beginn des Auslassvorgangs enthalten und auf diesen Verbrennungsdruckdaten basieren.
Somit ist es möglich, das tatsächliche Verbrennungsverhältnis bis zu dem vorgeschriebenen Kurbelwinkel auf der Basis der Verbrennungsdruckdaten zu berechnen.
Die 42 zeigt die Beziehung von dem Kurbelwinkel und dem Verbrennungsverhältnis FMB, wenn der Zündzeitpunkt 20 Grad BTDC. Der vorgeschriebene Kurbelwinkel, der den Verhinderungssteuerungen gegen abnormale Verbrennung (1) bis (4) entspricht, ist mit „B" angezeigt, und das vorgeschriebene Verbrennungsverhältnis, das den Verhinderungssteuerungen gegen abnormale Verbrennung (5) bis (8) entspricht, ist mit „A" angezeigt. 9A zeigt den Vorzündungszustand an, 9B den hohen Zylindertemperaturzustand, wenn das Zeichen der Vorzündung erfasst wird, und 9C den Normalzustand.
In den Verhinderungssteuerungen gegen abnormale Verbrennung (1) bis (4) wird die Menge der Kraftstoffzuführung erhöht, wenn das tatsächliche Verbrennungsverhältnis mit dem vorgeschriebenen Kurbelwinkel (z. B. B) a1 oder a2 ist, das größer als das Verbrennungsverhältnis a3 während der normalen Verbrennung ist.
In den Verhinderungssteuerungen gegen abnormale Verbrennung (5) bis (8) wird die Menge der Kraftstoffzuführung erhöht, wenn der tatsächliche Kurbelwinkel, der das vorgeschriebene Verbrennungsverhältnis erreicht (z. B. A) b1 oder b2 ist, der vor dem Kurbelwinkel b3 während des normalen Zustandes ist.
43 ist ein Diagramm, das die Beziehung des Kurbelwinkels und der Zylindergastemperatur zeigt. 10A zeigt den Vorzündungszustand, 10B den Hochtemperatur-Zylinderzustand, wenn das Zeichen der Vorzündung erfasst wird, und 10C den Normalzustand. Da die Zylindergastemperatur unter dem Vorzündungszustand 10A höher als die des Normalzustandes 10C und des Hochtemperatur-Zylinderzustandes 10B ist, wenn das Zeichen der Vorzündung erfasst wird, wird die Zylindertemperatur durch Ausführen des Kraftstoffkühlens in Vorwegnahme des Anstiegs in der Zylindertemperatur abgesenkt.
44 ist ein Diagramm, das die Beziehung des Kurbelwinkels und des Zylinderdruckes zeigt. 11A zeigt den Vorzündungszustand an, 11B den Hochtemperatur-Zylinderzustand, wenn das Zeichen der Vorzündung erfasst wird, und 11C den Normalzustand. Da der Zylinderdruck höher als der des Normalzustandes 11C unter dem Vorzündungszustand 11A und dem Hochtemperatur-Zylinderzustand 11B ist, wenn das Zeichen der Vorzün dung erfasst wird, wird der Zylinderdruck durch Ausführen des Kraftstoffkühlens in vorwegnahme des Anstiegs in der Zylindertemperatur abgesenkt.
9 ist ein Plan, der den Referenz-Kurbelwinkel während der Normalverbrennung oder den kritischen Kurbelwinkel zeigt, der vor dem Referenz-Kurbelwinkel während des Normalzustandes, während des Signalzustandes der abnormalen Verbrennung, ist. Der Ziel-Kurbelwinkel wird aus den Plandaten in 9 bestimmt, in dem die Belastung entlang der horizontalen Achse und der Ziel-Kurbelwinkel und der Ziel-Kurbelwinkel (CRA), bei dem das bestimmte Verbrennungsverhältnis erreicht wird, entlang der vertikalen Achse aufgetragen ist. Z. B. wird der Ziel-Kurbelwinkel CRAo (Rx, Lx), bei dem das bestimmte Verbrennungsverhältnis von 60%, 70%, oder 80% erreicht werden soll, aus der tatsächlichen Motordrehzahl (Rx) und der tatsächlichen Motorbelastung (Lx) aus dem Plan bestimmt.
11 zeigt ein strukturelles Diagramm dieser Erfindung, wie sie bei Zweitakt-Motoren angewandt wird. Wie bei dem in 1 gezeigten Viertakt-Motor sind die Pleuelstangen 245 mit der Kurbelwelle 241 verbunden, und an dem anderen Ende sind die Brennkammern 248 in dem Raum zwischen den Kolben und dem Zylinderkopf gebildet. Es gibt einen Motordrehzahl-Sensor 267 und einen mit dem Kurbelgehäuse verbundenen Kurbelwinkel-Sensor 257, der die Markierungen auf den mit der Kurbelwelle verbundenen Ringzahnrädern erfasst und Standardsignale ausgibt und den Kurbelwinkel erfasst. Ebenso mit dem Kurbelgehäuse verbunden ist ein Kurbelkammer-Drucksensor 210. Die Luft wird in die Kurbelkammer von dem Lufteinlassverteiler durch das Reed-Ventil 228 befördert. Die Luft wird in den Lufteinlassverteiler durch das Drosselventil 204 des Vergasers und des Luftfilters 231 befördert. Ein Einlassdrucksensor 211 ist in dem Lufteinlassverteiler auf der stromabwärtigen Seite des Drosselventils montiert. Das Drosselventil 204 wird durch einen Griff 206 betätigt, der durch einen Draht 205 mit der Drosselscheibe 203 verbunden ist.
Dieser Griff 206 ist mit den Lenkerstangen 207 verbunden und ein Beschleuniger-Positionssensor 202 ist an der Basis montiert. 212 ist ein Drosselöffnungssensor.
Es gibt eine Spülöffnung 229 in dem Zylinder, die die Brennkammer und die Kurbelkammer 301 mittels des Spülkanales 253 verbindet, wenn der Kolben in bestimmten Positionen ist. Es gibt auch Auslassöffnungen 254 in dem Zylinder, die mit dem Auslasskanal 253 verbinden. Es gibt ein Auslasszeitpunkt-Einstellventil 264, installiert in der Auslass kanalwand in der Nähe der Auslassöffnung. Das variable Ventil 284 Wird durch den Befätiger 265 eines Servomotores etc. angetrieben. Es gibt einen Auslassrohr-Drucksensor 213 und einen Auslassrohr-Temperatursensor 223, montiert in dem Auslassrohr, das den Auslasskanal aufweist. Überdies ist der Auslasskanal mit einem Auslasskanalventil ausgerüstet, das durch den Betätigen 282 von einem Servomotores etc. angetrieben wird. Die Funktion des Auslasskanalventiles ist, die Drehstabilität durch das Verhindern des Beiblasens durch die Einschränkung während niedrigen Drehzahlbetriebes zu verbessern.
Ein Klopfsensor 201 ist mit dem Zylinderkopf verbunden, ebenso wie es Zündkerzen und Brennkammer-Drucksensoren 200 gibt, die an der Kante der Brennkammern liegen. Die Zündkerzen sind mit einer Zündsteuervorrichtung 256 verbunden. Die Einspritzer 208 sind mit den Seitenwänden der Zylinder verbunden. Der Kraftstoff wird zu diesen Einspritzern 208 mittels der Kraftstoffförderleitungen 209 befördert.
Brenngaskammern 279 sind in dem Zylinderblock gebildet, die durch Verbindungsbohrungen 278 mit dem Mittelbereich des Auslassanschlusses in der Nähe der Auslassöffnung für die Zylinderbohrung und den Zylinderkopf an dem Zylinderblock verbunden sind. Diese Verbindungsbohrungen sind ausgebildet, das vorhergehende Verbrennungsgas, das nahezu kein Beiblasgas enthält, in die vorhergehenden Brenngaskammern zu leiten. Es gibt mit dem Inneren dieser Brenngaskammern verbundene O₂-Sensoren 27, die die darin befindliche Sauerstoffkonzentration erfassen. Zusätzlich sind Rückschlagventile, die nicht gezeigt sind, an dem Eingang zu den Brenngaskammern und an dem Ausgang zu den Auslassöffnungen angeordnet, um Umkehrströmungen in diesen Bereichen zu verhindern.
Folglich wird die Antriebssteuerung des Motors durch eine Steuereinheit 257, die eine CPU 271 hat, ausgeführt. Die mit dieser Steuereinheit 257 verbundenen Einlässe enthalten die vorhergehenden Brennkammer-Drucksensoren 200, den Klopfsensor 201, den Beschleunigerpositionssensor 202, den Kurbelkammer-Drucksensor 210, den Lufteinlassrohr-Drucksensor 211, den Drosselöffnungssensor 212, den Auslassrohr-Drucksensor 213, den Kurbelwinkel-Erfassungssensor 258, den Motordrehzahl-Sensor 267 und den O₂–Sensor 277. Die Auslassseite der Steuereinheit 257 ist mit den Einspritzern 208, dem Betätigen 265 für das Auslasszeitpunkt-Einstellventil, dem Betätiger 282 für das Auslassventil und mit der Ölzuführungsvorrichtung (nicht gezeigt) verbunden.
Die 12 ist ein Diagramm des Brennkammerdruckes, das den Messpunkt der Druckdaten zeigt, um das Verbrennungsverhältnis für den vorhergehenden 2-Taktmotor zu berechnen, und dieses Diagramm ist zu dem einen (6) oben genannten für den Viertakt-Motor ähnlich. Wie oben beschrieben, findet die Probenahme der Brennkammerdruckdaten an 6 Kurbelwinkeln statt. In der Fig. ist der Bereich innerhalb des A-Bereiches der Kurbelwinkelbereich, für den die Auslassöffnung offen ist, und der B-Bereich ist der Kurbelwinkelbereich, für den der Spülanschluss offen ist. Die Probenahmeverfahren bei den verschiedenen Kurbelwinkeln (a0 bis a5) und die Berechnungsverfahren sind im Wesentlichen dieselben, wie sie für den oben beschriebenen Viertakt-Motor verwendet werden. Das Ausführungsbeispiel dieser Erfindung könnte auch für Motoren vorgesehen werden, die einen Vergaser in dem Lufteinlasskanal zum Zuführen von Kraftstoff zu dem Motor verwenden.
Wie oben beschrieben, mit dem Steuerverfahren für einen Motor der Erfindung, werden die Verbrennungsverhältniswerte bei den vorgeschriebenen Kurbelwinkeln, bei denen die Normalverbrennung erreicht wird, in einem Speicher als die Plandaten der Referenz-Verbrennungsverhältniswerte aufgenommen, die der Motorbelastung oder der Motordrehzahl entsprechen, oder zumindest der Belastung entsprechen; andererseits wird das tatsächliche Verbrennungsverhältnis bis zu dem vorgeschriebenen Kurbelwinkel erfasst, und, wenn dieses Verbrennungsverhältnis größer als das Referenz-Verbrennungsverhältnis auf der Grundlage des Vergleichs zwischen dem erfassten Wert dieses Verbrennungsverhältnisses und dem Referenz-Verbrennungsverhältniswert ist, wird der zu dem Motor zugeführte Kraftstoff pro Verbrennungstakt erhöht, was die Menge der Kraftstoffzuführung, die der Motorbelastung entspricht, überschreitet, und die Kraftstoffkühlung wird nur ausgeführt, wenn das Zeichen der Vorzündung erfasst wird; deshalb gibt es keine Verschwendung von Kraftstoff, der Kraftstoffverbrauch ist gut und die Emission von Auslassgas ist klein. Da auch das Zeichen der Vorzündung erfasst werden kann ist es möglich, die Motorbeschädigung zu minimieren und Vorzündung zu verhindern, nämlich das Aufflammen vor der Zündung infolge des Anstiegs der Zylindertemperatur. Außerdem kann das Klopfen durch Ausführen des Kraftstoffkühlens in Vorwegnahme des Anstiegs in der Zylindertemperatur gesteuert werden.
Entsprechend des Motorsteuerverfahrens der Erfindung werden die Verbrennungsverhältniswerte bei den vorgeschriebenen Kurbelwinkeln, bei denen die Normalverbrennung erreicht wird, in einem Speicher als Plandaten der Referenz-Verbrennungsverhältniswerte aufgenommen, die der Motorbelastung oder der Motordrehzahl entsprechen, oder zumindest der Belastung entsprechen; andererseits wird das tatsächliche Verbennungsverhältnis bis zu dem vorgeschriebenen Kurbelwinkel erfasst, und, wenn dieses Verbrennungsverhältnis größer als das Referenz-Verbrennungsverhältnis auf der Grundlage des Vergleichs zwischen dem erfassten Wert dieses Verbrennungsverhältnisses und dem Referenz-Verbrennungsverhältniswert ist, wird der zu dem Motor zugeführte Kraftstoff pro Verbrennungstakt erhöht, was die Menge der Kraftstoffzuführung, die der Motorbelastung entspricht, überschreitet, und die Kraftstoffkühlung wird nur ausgeführt, wenn das Zeichen der Vorzündung erfasst wird; deshalb gibt es keine Verschwendung von Kraftstoff, der Kraftstoffverbrauch ist gut und die Emission von Auslassgas ist klein. Da auch das Zeichen der Vorzündung erfasst werden kann ist es möglich, die Motorbeschädigung zu minimieren und Vorzündung zu verhindern, nämlich das Aufflammen vor der Zündung infolge des Anstiegs der Zylindertemperatur. Außerdem kann das Klopfen durch Ausführen des Kraftstoffkühlens in Vorwegnahme des Anstiegs in der Zylindertemperatur gesteuert werden.
Entsprechend des Motorsteuerverfahrens der Erfindung wird mehr Kraftstoff entsprechend des Unterschiedes zwischen dem erfassten Verbrennungsverhältnis und dem Referenz-Verbrennungsverhältnis zugeführt, und so wie der Unterschied größer ist, wird das Kraftstoffkühlen nur dann effektiv ausgeführt, wenn das Zeichen der Vorzündung erfasst wird, demzufolge gibt es keine Verschwendung von Kraftstoff, der Kraftstoffverbrauch ist gut und die Emission von Auslassgas ist klein.
Entsprechend des Motorsteuerverfahrens der Erfindung, wenn sich der Unterschied des erfassten Verbrennungsverhältnisses und des Referenz-Verbrennungsverhältnisses nicht vermindert, oder sich der Unterschied nicht unter den vorgeschriebenen Betrag selbst beim Ausführen der Erhöhung in der Menge der Kraftstoffzuführung vermindert, wird das Stoppen der Verbrennung oder das Stoppen der Kraftstoffzuführung ausgeführt, um den Motor zu stoppen und Motorbeschädigung zu verhindern, und die Vorzündung wird, falls sie auftritt, im Betrieb wahrgenommen; demzufolge wird die Zuverlässigkeit des Motors erhöht.
Entsprechend des Motorsteuerverfahrens der Erfindung werden die Kurbelwinkelwerte, die das vorgeschriebene Verbrennungsverhältnis erreichen, bei dem die Normalverbrennung erreicht wird, in einen Speicher als Plandaten der Referenz-Kurbelwinkelwerte aufgenommen, die der Motorbelastung oder der Motordrehzahl entsprechen, oder zumindest der Motorbelastung entsprechen; andererseits wird der tatsächliche Kurbelwin kel bis zu dem vorgeschriebenen Verbrennungsverhältniswert erfasst, und wenn dieser Kurbelwinkel vor dem Referenz-Kurbelwinkel auf der Grundlage des Vergleichs zwischen dem erfassten Wert dieses Kurbelwinkels und dem Referenz-Kurbelwinkelwert ist, wird der zu dem Motor pro Verbrennungstakt zugeführte Kraftstoff erhöht, was die Menge der Kraftstoffzuführung, die der Motorbelastung entspricht, überschreitet, wird das Kraftstoffkühlen nur dann ausgeführt, wenn das Zeichen der Vorzündung erfasst wird, demzufolge gibt es keine Verschwendung von Kraftstoff, der Kraftstoffverbrauch ist gut und die Emission von Auslassgas ist klein. Da auch das Zeichen der Vorzündung erfasst werden kann ist es möglich, die Motorbeschädigung zu minimieren und Vorzündung zu verhindern, nämlich das Aufflammen vor der Zündung infolge des Anstiegs der Zylindertemperatur. Außerdem kann das Klopfen durch Ausführen des Kraftstoffkühlens in Vorwegnahme des Anstiegs in der Zylindertemperatur gesteuert werden.
Entsprechend des Motorsteuerverfahrens der Erfindung wird mehr Kraftstoff pro Verbrennungstakt zu dem Motor zugeführt, da der vorhergehende Winkel größer ist, wird das Kraftstoffkühlen nur dann ausgeführt, wenn das Zeichen der Vorzündung erfasst wird, demzufolge gibt es keine Verschwendung von Kraftstoff, der Kraftstoffverbrauch ist gut und die Emission von Auslassgas ist klein.
Entsprechend des Motorsteuerverfahrens der Erfindung wird, wenn sich der Betrag des vorhergehenden Winkels nicht vermindert, oder sich der Betrag des vorhergehenden Winkels nicht unter den vorgeschriebenen Betrag, selbst beim Ausführen der Erhöhung in der Menge der Kraftstoffzuführung vermindert, wird das Stoppen der Verbrennung oder das Stoppen der Kraftstoffzuführung ausgeführt, um den Motor zu stoppen und Motorbeschädigung zu verhindern, und die Vorzündung wird, falls sie auftritt, im Betrieb wahrgenommen, demzufolge wird die Zuverlässigkeit des Motors erhöht.
Entsprechend des Motorsteuerverfahrens der Erfindung ist es möglich, das tatsächliche Verbrennungsverhältnis bis zu dem vorgeschriebenen Kurbelwinkel auf der Basis der Verbrennungsdruckdaten richtig zu berechnen.
Im Folgenden wird eine weitere Möglichkeit für ein Steuerverfahren beschrieben.
Die Motoren haben während der Betriebszustände Ideal-Verbrennungsverhältniskurven.
Die Verbrennungsverhältniskurve, die den Kurbelwinkel betrifft, kann digital als mehrere Punkte, die 2 Kurbelwinkel-Dimensionen und ein Verbrennungsverhältnis haben, ausgedrückt werden.
In dieser Erfindung werden zumindest zwei Datenpunkte festgehalten, die eine Motorbelastungsanforderung oder außerdem eine Motordrehzahl betreffen. Zum Abdecken jeder Motorbelastungsanforderung und jeder Motordrehzahl, muss die Anzahl der Sätze, die zumindest zwei Datenpunkte enthalten, groß sein.
Der Motor fragt in der Praxis Datenpunkte unter einem Motorbetriebszustand einer Motorbelastungsanforderung und Motordrehzahl ab. Zum Vergleich mit der erwarteten Kurve des Verbrennungsverhältnisses berechnet die Steuereinheit die Verbrennungsverhältnisse bei dem Kurbelwinkel, genauso wie die festgehaltenen Winkel oder Kurbelwinkel bei den Verbrennungsverhältnissen, genauso wie die festgehaltenen Geschwindigkeiten auf der Grundlage der erfassten Probedrücke.
Wenn die Verbrennungsgeschwindigkeit in der Praxis bei dem niedrigsten Kurbelwinkel innerhalb der vorgegebenen Winkel kleiner als das festgehaltene Ziel der Verbrennungsgeschwindigkeit bei demselben Winkel ist, dann wird der Zündzeitpunkt in Verbrennungsmotoren vorverschoben, oder in Dieselmotoren wird der Kraftstoffsprühnebel-Startzeitpunkt vorverschoben. Dies kommt daher, bei einem anfänglichen Kurbelwinkel wird die Verbrennungsgeschwindigkeit durch einen Zündstartzeitpunkt eher als die Brenngeschwindigkeit beeinflusst. Wenn die Verbrennung in der Praxis bei demselben Kurbelwinkel größer als das Ziel ist, wird jeder Zündzeitpunkt verzögert.
Auch wenn der Kurbelwinkel in der Praxis (wenn die berechnete Verbrennungsgeschwindigkeit mit der niedrigsten Verbrennungsgeschwindigkeit innerhalb der vorgegebenen Verbrennungsgeschwindigkeiten übereinstimmt) als der Ziel-Kurbelwinkel verzögert wird, dann wird der Zündzeitpunkt vorverschoben, oder in Dieselmotoren wird der Kraftstoffsprühnebel-Startzeitpunkt vorverschoben. Wenn die Verbrennung in der Praxis bei demselben Kurbelwinkel größer als das Ziel ist, wird jeder Zündzeitpunkt verzögert.
Die Tangente zwischen zwei Datenpunkten in der Praxis oder die Veränderungsgeschwindigkeit der Verbrennungsgeschwindigkeit zwischen zwei vorgegebenen Kurbelwinkeln wird berechnet. Falls die Tangente der Verbrennung in der Praxis kleiner als die Ziel-Tangente ist, dann entscheidet der Rechner, dass die Verbrennungsgeschwindig keit kleiner als die erwartete Verbrennungsgeschwindigkeit ist, um zumindest eine Vorrichtung zu steuern.
Das Folgende sind Beispiele von Vorrichtungen und Steuerungswegen, um die Verbrennungsgeschwindigkeit zu erhöhen.

1. Kraftstoffeinspritzer
2. Veränderbare Hauptdüse in einem Vergaser
3. Auslassgas-Re-Zirkulationssystem Z. B verändert das System, das ein Bypass-Rohr zwischen einer Auslassleitung und eine Einlass-Leitung und ein Ventil aufweist, die in dem Weg des Bypassrohres aufgestellte Öffnung. Die veränderbare Ventilzeitpunkt-Steuerungsvorrichtung, die die Schließzeit des Auslassventils oder den Öffnungszeitpunkt des Einlassventils in 4-Taktmotoren verändern kann, um die Zeitdauer der Überlappung der Öffnungen beider Ventile zu verändern. Die Überlappungszeit wird verkürzt, um die EGR-Gasmenge zu vermindern.
4. Fall-, Wirbel- oder verbleibende Einlassströmungs-Steuervorrichtungen in der Brennkammer. Z. B. eine Kurbelkammer-Drucksteuervorrichtung in 2-Taktmotoren. Ein Kreuzungsbereich-Steuerventil eines Einlassanschlusses an dem Teil stromaufwärts und in der Nähe des Einlassventils in 4-Taktmotoren.
5. Verdichtungsverhältnis-Veränderungssystem Z. B. das System, das eine Dekompressionsbohrung an der Zylinderwand hat, eine Beipassleitung, der die Bohrung mit der Atmosphäre direkt oder durch eine Auslassleitung verbindet, und ein EIN-AUS-Ventil, aufgestellt in dem Weg der Beipassleitung.
6. Aufladesystem

In den Vorrichtungen von 1 und 2 wird die Kraftstoffmenge erhöht.
In den Vorrichtung 3 wird die EGR-Gasmenge vermindert.
In der Vorrichtung 4 wird eines von ihnen verstärkt.
In der Vorrichtung 5 ist das Verdichtungsverhältnis durch Schließen des EIN-AUS-Ventils erhöht.
In der Vorrichtung 6 ist die aufgeladene Menge erhöht.
Wenn der Rechner außerdem einen Datensatz wie Tabelle 1 hat, wird der Rechner zwischen der praktischen Verbrennungsgeschwindigkeit zweimal, oder an einem vorverschobenen Kurbelwinkel und einem verzögerten Kurbelwinkel vergleichen, um den Zündungs-Startzeitpunkt (Zündungszeitpunkt in Benzinmotoren oder Einspritz-Startzeitpunkt in Dieselmotoren) oder die Verbrennungsgeschwindigkeit zu steuern.
Das Ergebnis dieser Steuerung ist, die praktische Verbrennung erreicht die ideale oder angepeilte Verbrennung. In der idealen Verbrennung erlangt der Motor eine hohe Leistung, oder einen stabilen Leerlauf, oder einen leichten Start, ohne stehen zu bleiben, oder eine schnelle Beschleunigung, ohne stehen zu bleiben, oder eine abnormal-freie Verbrennung, ohne zu klopfen etc., in jedem Motor-Betriebszustand.
Die Bedingungen in Bezug auf die Muster der Tabelle 1 sind in den 45–47 gezeigt.
Die Verbrennungen in den Mustern 1–3 werden zu einem frühen Zeitpunkt gestartet. Die Verbrennung in dem Muster 3 hat eine hohe Verbrennungsgeschwindigkeit.
Die Verbrennung in dem Muster 1 hat eine niedrigste Verbrennungsgeschwindigkeit innerhalb dieser drei Muster.
Die Verbrennung in dem Muster 5 ist ideal.
Die Verbrennung in dem Muster 4 hat einen richtigen Verbrennungs-Startzeitpunkt, aber eine höhere Verbrennungsgeschwindigkeit als die Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit. Die Verbrennung in dem Muster 6 hat auch den richtigen Verbrennungs-Startzeitpunkt, aber eine kleinere Geschwindigkeit als die Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit.
Die Verbrennungen in den Mustern 7–9 werden zu einem späten Zeitpunkt gestartet. Die Verbrennungen in den Mustern 7 und 8 haben höhere Verbrennungsgeschwindigkeiten als die Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit.
Die Verbrennung in dem Muster 9 kann durch den folgenden Schritt als korrekt erkannt werden.
Zuerst wird die praktische Verbrennungsgeschwindigkeit bei dem anfänglichen Kurbelwinkel CRA1 81 gesteuert, um mit dem Ziel überein zu stimmen. Nach der Verbren nungsstart-Zeitpunktsteuerung wird das Verbrennungsmuster eines der Muster 4–6 So kann der Rechner die Verbrennungsgeschwindigkeit erkennen, um die oben genannten Vorrichtungen 1–4 zu steuern.
In Bezug auf das Muster 7 ist die Verbrennungsgeschwindigkeit deutlich hoch, so dass die Verbrennungsgeschwindigkeitssteuerung zuerst vorgenommen wird. Dann wird die praktische Verbrennungsgeschwindigkeit auf einen nahestehenden Wert auf die untere Zielgrenze innerhalb des Zielbereichs oder außerhalb des Zielbereichs verändert. Nach der Verbrennungsgeschwindigkeitssteuerung wird die Steuerung für das Vorverschieben des Verbrennungs-Startzeitpunktes vorgenommen.
In Bezug auf das Muster 3 beginnt der Rechner zuerst auch die Verbrennungsgeschwindigkeits-Erhöhungssteuerung zu starten, und danach wird die Steuerung zum Verzögern des Verbrennungs-Startzeitpunktes vorgenommen.
Die Steuerung des Verbrennungs-Startzeitpunktes ist leichter beim Verändern des Kurbelwinkels hinsichtlich des Verbrennungsverhältnisses als Steuerung anderer Vorrichtungen regelbar. So steuert in jedem Muster der Rechner zuerst den Zündzeitpunkt in Benzinmotoren und steuert danach die anderen Vorrichtungen. Diese Steuerungen werden alternativ vorgenommen, so dass die Verbrennungsgeschwindigkeitskurve in der Praxis die Zielkurve schnell erreicht.
Wie oben beschrieben können die Ziele als Bereiche bestimmt werden. Der Rechner, der Bereichsziele hat, muss zumindest zweimal Zeitdaten haben, als bei dem Fall, der Punktziele hat, jedoch braucht der Rechner den Verbrennungs-Startzeitpunkt und die Steuerungsvorrichtung für die Verbrennungsgeschwindigkeit nicht kontinuierlich zu verändern, so dass der Motor keine instabile Ausgangsleistung, die für den Fahrer unbequem ist, erzeugen wird.

Claims

Verfahren zum Steuern einer Brennkraftmaschine auf der Grundlage von Plandaten einer Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit (FMBo) bei einem bestimmten Kurbelwinkel oder Plandaten eines Ziel-Kurbelwinkels (CRAo) bei einer bestimmten Verbrennungsgeschwindigkeit, das die Schritte aufweist von: Erfassen (S12, S115a) der tatsächlichen Verbrennungsgeschwindigkeit (FMB) bei dem bestimmten Kurbelwinkel und/oder des tatsächlichen Kurbelwinkels (CRA) bei der bestimmten Verbrennungsgeschwindigkeit, Vergleichen (S115b) der erfassten Verbrennungsgeschwindigkeit (FMB) mit der Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit (FMBo) und/oder des erfassten Kurbelwinkels (CRA) mit dem Ziel-Kurbelwinkel (CRAo), Steuern (S115c) eines Zündzeitpunktes (IgT) in gezündeten Motoren, eines Startzeitpunktes der Kraftstoffzündung in Dieselmotoren oder einer Kraftstoffzuführungsmenge (FTD), die vorverschoben oder erhöht wird, wenn die erfasste Verbrennungsgeschwindigkeit (FMB) kleiner als die Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit (FMBo) ist und/oder der erfasste Kurbelwinkel (CRA) hinter dem Ziel-Kurbelwinkel (CRAo) ist, und verzögert oder vermindert wird, wenn die erfasste Verbrennungsgeschwindigkeit (FMB) größer als die Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit (FMBo) ist und/oder der erfasste Kurbelwinkel (CRA) vor dem Ziel-Kurbelwinkel (CRAo) vorauseilt, wobei der Zündzeitpunkt (IgT), der Startzeitpunkt und/oder die Kraftstoffzuführungsmenge (FDT) nicht verändert werden, wenn die erfasste Verbrennungsgeschwindigkeit (FMB) innerhalb einer vorbestimmten Toleranz rund um die Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit (FMBo) ist, oder der erfasste Kurbelwinkel (CRA} innerhalb einer vorbestimmten Toleranz rund um den Ziel-Kurbelwinkel (CRAo) ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei (a) die Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeiten (FMBo) mit einer Toleranz versehen werden, indem die ersten Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeiten größer als die Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeiten (FMBo) der Plandaten festgelegt werden und die zweiten Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeiten kleiner als die Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeiten (FMBo) der Plandaten festgelegt werden, und die Kraftstoffzuführung (FTD) oder Verbrennungsgeschwindigkeit erhöht wird, oder der Zündzeitpunkt (IgT) oder der Kraftstoffeinspritz-Startzeitpunkt vorverschoben wird, wenn die erfasste Verbrennungsgeschwindigkeit (FMB) kleiner als die zweite Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit ist, oder die Kraftstoffzuführung (FTD) oder die Verbrennungsgeschwindigkeit vermindert wird, oder der Zündzeitpunkt (IgT) oder der Kraftstoffeinspritz-Startzeitpunkt verzögert wird, wenn die erfasste Verbrennungsgeschwindigkeit (FMB) größer als die erste Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit ist, oder die Steuerung nicht verändert wird, wenn die erfasste Verbrennungsgeschwindigkeit (FMB) zwischen der ersten und der zweiten Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit liegt; oder (b) die Ziel-Kurbelwinkel (CRAo) mit einer Toleranz versehen sind, indem erste Ziel-Kurbelwinkel in nach vom vorverschobenen Positionen von den Ziel-Kurbelwinkeln (CRAo) in den Plandaten festgelegt werden und die zweiten Ziel-Kurbelwinkel (CRAo) in verzögerten Positionen hinter den Ziel-Kurbelwinkeln (CRAo) in den Plandaten festgelegt werden, und die Kraftstoffzuführung (FTD) vermindert wird, oder der Zündzeitpunkt (IgT), oder der Kraftstoffeinspritz-Startzeitpunkt vorschoben werden, wenn der erfasste Kurbelwinkel (CRA) in einer nach vorn vorverschobenen Position vor dem ersten Kurbelwinkel ist, oder die Kraftstoffzuführung (FTD) erhöht wird, wenn der erfasste Kurbelwinkel (CRA) in einer verzögerten Position hinter dem zweiten Ziel-Kurbelwinkel ist, oder die Kraftstoffzuführung (FTD) nicht verändert wird, wenn der erfasste Kurbelwinkel (CRA) zwischen dem ersten und zweiten Ziel-Kurbelwinkel liegt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Schritt des Erhaltens (S14) eines Verbrennungszustandes (C) einer bestimmten Motorbedingung, wobei der Speicherschritt die Plandaten für den Verbrennungszustand (C) speichert.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorbedingung jeweils eine eines hohen Drehmomentes, einer niedrigen Abgasemission, eines Übergangszustandes, eines Kalthub-Motorstartens und einer Vorzündung oder Entflammung vor der Zündung, infolge einer Erhöhung der Zylindertemperatur oder eine Kombination der Bedingungen, ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ertassungsschritt (S12, S115a) außerdem den Schritt der Berechnung der tatsächlichen Verbrennungsgeschwindigkeit (FMB) auf der Grundlage der erfassten Verbrennungsdruckdaten (P0–P5) bei zumindest vier Kurbelwinkeln (a0–a5) aufweist: einen Kurbelwinkel (a0) zwischen dem Ende eines Auslasshubes und einem frühen Zustand eines Verdichtungshubes, einen Kurbelwinkel (a1) zwischen einem Verdichtungshubbeginn und einem Zündungsbeginn (S), und zwei Kurbelwinkeln (a2–a5) innerhalb der Zeitdauer von dem Zündungsbeginn (S) und einem Auslasshubbeginn.
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anfangswerte der Kraftstoffzuführung, die zumindest einer Motorbelastung (L) entspricht, als Daten festgelegt werden, so dass ein mageres Gemisch in einer Brennkammer gebildet und Kraftstoff zugeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorbedingung jeweils ein hohes Drehmoment, eine geringe Abgasemission, ein Übergangszustand, ein Kalthub-Motorstarten ist, infolge des Erhaltens einer optimalen Kombination für den einen der Zustände.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kraftstoffzuführungssteuerung zumindest ausgeführt wird, wenn entweder eine Motorbelastung (L), oder eine Motordrehzahl (R) kleiner als ein vorbestimmter Wert ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündzeitpunktsteuerung und die Kraftstoffzuführungssteuerung auf der Grundlage der erfassten Verbrennungsgeschwindigkeit (FMB) oder des erfassten Kurbelwinkels (CRA) ausgeführt werden, zumindest wenn entweder die Motorbelastung (L) oder die Motordrehzahl (R) kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, und nur die Zündzeitpunktsteuerung auf der Grundlage der erfassten Verbrennungsgeschwindigkeit (FMB) ausgeführt wird, wenn die Motorbelastung (L) oder die Motordrehzahl (R) nicht kleiner als ein vorbestimmter Wert ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zündzeitpunktsteuerung und eine Kraftstoffzuführungssteuerung alternierend ausgeführt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste vorbestimmte Anzahl von Zündzeitpunktsteuerungen und eine zweite vorbestimmte Anzahl von Kraftstoffzuführungssteuerungen alternierend ausgeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste vorbestimmte Anzahl gleich zu oder höher als die zweite vorbestimmte Anzahl festgelegt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit (FMBo), verwendet in einer ersten Betriebsbedingung, kleiner als die Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit (FMBo), verwendet in der zweiten Betriebsbedingung, gehalten wird, wobei in der die erste Betriebsbedingung die Zündzeitpunktsteuerung und die Kraftstoffzuführungssteuerung ausgeführt werden, wenn zumindest entweder die Motorbelastung (L), oder die Motordrehzahl (R) kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, und in der zweiten Betriebsbedingung nur die Zündzeitpunktsteuerung ausgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 13, gekennzeichnet durch die Schritte des Erfassens einer Übergangsbedingung und Erhaltens des Verbrennungszustandes (C) bei der die NO_x-Emission reduziert sind, während ein hohes Drehmoment erhältlich ist, das zumindest einer Motorbelastung (L), oder einer Motordrehzahl (R) entspricht, wobei ein Kraftstoffzuführungs-Kompensationswert (gf) auf der Grundlage des Vergleichs der erfassten und tatsächlichen Werte hinzugefügt wird.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die tatsächliche Verbrennungsgeschwindigkeit (FMB) an dem gegebenen Kurbelwinkel nach der Verbrennungsdruckerfassung (Po–P5) zumindest für die Winkel berechnet wird, die aus einem Kurbelwinkel (a0) von nach dem Ende des Auslasshubes zu dem Anfangszustand des Verdichtungshubes, einem Kurbelwinkel (a1) von dem Start des Verdichtungshubes bis zur Zündung, und zwei Kurbelwinkeln (a2–a5) innerhalb der Zeiträumen vom Start der Zündung bis zum Start des Auslasshubes, auf der Grundlage der Daten dieser Verbrennungsgeschwindigkeit bestehen.
Verfahren nach dem Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der tatsächliche Kurbelwinkel (CRA), der den gegebenen Verbrennungswert erreicht, berechnet wird, nach der Verbrennungsdruckerfassung bei zumindest vier Winkeln, die aus einem Kurbelwinkel (a0), von nach dem Ende des Auslasshubes bis zu dem Anfangszustand des Verdichtungshubes, einem Kurbelwinkel (a1), von dem Start des Verdichtungshubes bis zur Zündung, und zwei Kurbelwinkeln (a2–a5) innerhalb von Zeiträumen, von dem Start der Zündung bis zu dem Start des Auslasshubes, auf der Grundlage der Daten dieser Verbrennungsgeschwindigkeit bestehen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 16, wobei der Motor mit einem Auslassreinigungskatalysator (29) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass als ein Verbrennungsgeschwindigkeits-Zielwert (FMBo) eine Verbrennungsgeschwindigkeit (FMB) bei zumindest einem Kurbelwinkel (a5) zwischen der letzten Verbrennungszeitdauer und der Beendigung der Verbrennung in einem Verbrennungszustand genommen (S12) wird, die in Lage ist die Auslasstemperatur beim Kaltstarten anzuheben, während die Erhöhung von Kohlenwasserstoff und die Schwankung der Motorausgangsleistung begrenzt wird, das Erfassen (S292) der Verbrennungsgeschwindigkeit (FMB) in der tatsächlichen Verbrennung bei dem Zielkurbelwinkel (CRAo) erfolgt, und der Zündzeitpunkt (IgT) vorverstellt wird (S293, S294), wenn die erfasste Verbrennungsgeschwindigkeit (FMB) kleiner als der Verbrennungsgeschwindigkeits-Zielwert (FMBo) ist, oder Verzögern des Zündzeitpunktes (IgT), wenn die erfasste Verbrennungsgeschwindigkeit (FMB) größer als der Verbrennungsgeschwindigkeit-Zielwert (FMBo) ist, so dass die erfasste Verbrennungsgeschwindigkeit (FMB) den Verbrennungsgeschwindigkeit-Zielwert (FMBo) erreichen kann.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verbrennungszustand (C) mit einer stabilen Verbrennung erhalten wird, der zumindest einer Motorbelastung (L) oder der Motordrehzahl (R) entspricht, die Verbrennungsgeschwindigkeit bei einem vorbestimmten Kurbelwinkel in dem Verbrennungszustand (C) in dem Speicher, als die Plandaten der ersten Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit gespeichert wird, die zumindest einer Motorbelastung (L) oder der Motordrehzahl (R) entspricht, die Verbrennungsgeschwindigkeit bei einem vorbestimmten Kurbelwinkel einem Kaltstarten entspricht, das der Startzustand ist, während die Motortemperatur niedrig gehalten wird, in dem Speicher, als die Plandaten der zweiten Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit festgehalten wird, die zumindest einer Motorbelastung (L) oder der Motordrehzahl (R) entspricht, und kleiner als die erste Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit ist, der Zündzeitpunktes (IgT) gesteuert (S293) wird, auf der Grundlage des Vergleiches der erfassten tatsächlichen Verbrennungsgeschwindigkeit bis zu dem vorbestimmten Kurbelwinkel mit der zweiten Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit, bis zu dem vorbestimmten Kurbelwinkel bei der zweiten Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit in dem Fall des Kaltstartens, und mit der ersten Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit in anderen Fällen, so dass er vorverschoben wird, wenn der erfasste Wert kleiner ist, während er verzögert wird, wenn der erfasste Wert größer ist.
Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die tatsächliche Verbrennungsgeschwindigkeit bis zu dem vorbestimmten Kurbelwinkel auf der Grundlage von Verbrennungsdruckdaten (P0–P5) berechnet wird, erfasst bei zumindest vier Kurbelwinkeln (a0–a5), die den Kurbelwinkel (a0) zwischen dem Auslasshubende und dem Verdichtungshubbeginn, den Kurbelwinkel (a1) zwischen dem Verdichtungshubbeginn und der Zündung (S), und zwei Kurbelwinkel (a2–a5) in dem Zeitraum von dem Zündungsbeginn (S) bis zu dem Auslasshub enthalten.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ziel-Kurbelwinkel (CRAo) bei zumindest einer Verbrennungsgeschwindigkeit zwischen dem letzten Verbrennungszeitraum und der Verbrennungsbeendigung in einem Verbrennungszustand genommen wird, der in der Lage ist, die Auslasstemperatur beim Kaltsterten anzuheben, während die Kohlenwasserstoffzunahme und die Motorausgangsleistungsschwankung eingeschränkt werden, der Kurbelwinkel (CRA) bei der tatsächlichen Verbrennung bei dieser Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit (FMB) erfasst wird, und der Zündzeitpunkt (IgT) vorverstellt (S153) wird, wenn der erfasste Kurbelwinkel (CRA) gegenüber dem Ziel-Kurbelwinkel (CRAo) verzögert wird, und der Zündzeitpunkt (IgT) verzögert wird, wenn der erfasste Kurbelwinkel (CRA) vorverschoben ist, so dass der erfasste Kurbelwinkel (CRA) den Ziel-Kurbelwinkel (CRAo) erreichen kann.
Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der tatsächliche Kurbelwinkel (CRA) zum Erreichen der vorbestimmten Verbrennungsgeschwindigkeit auf der Grundlage der Verbrennungsdruckdaten (P0–P5) berechnet wird, erfasst bei zumindest vier Kurbelwinkeln (a0–a5), die den Kurbelwinkel (a0) zwischen dem Auslasshubende und dem Verdichtungshubbeginn, den Kurbelwinkel (a1) zwischen dem Verdichtungshubbeginn und dem Zündungsbeginn (S), und zwei Kurbelwinkeln (a2–a5) in dem Zeitraum zwischen Zündungsbeginn (S) und dem Auslasshubbeginn enthalten.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffmenge pro Verbrennungstakt, zugeführt zu dem Motor, sich erhöht, wenn sich die Motorbelastung (L) erhöht, und Verbrennungsgeschwindigkeiten bei vorgeschriebenen Kurbelwinkeln (a0–a5), bei denen die normale Verbrennung erreicht wird, in einem Speicher als Plandaten von Referenz-Verbrennungsgeschwindigkeiten gespeichert werden, die einer Belastung (L) oder der Motordrehzahl (R), oder zumindest der Belastung (L) entsprechen, die tatsächliche Verbrennungsgeschwindigkeit bis zu dem vorgeschriebenen Kurbelwinkel erfasst wird, und die Menge des zu dem Motor pro Verbrennungstakt zugeführten Kraftstoffes erhöht (S133) wird, die die Menge der Kraftstoffzuführung übersteigend, die der Motorbela stung (L) entspricht, wenn die tatsächliche Verbrennungsgeschwindigkeit größer als die Referenz-Verbrennungsgeschwindigkeit ist, auf der Grundlage des Vergleiches zwischen der erfassten Verbrennungsgeschwindigkeit und der Referenz-Verbrennungsgeschwindigkeit.
Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die zu dem Motor pro Verbrennungstakt zugeführte Kraftstoffmenge (FTD) erhöht wird, so die der Motorbelastung (L) entsprechende Kraftstoffmenge übersteigend, wenn der Unterschied (ΔFMB) zwischen der erfassten Verbrennungsgeschwindigkeit und der Referenz-Verbrennungsgeschwindigkeit die auf der Grundlage des Vergleichs vorgeschriebne Menge übersteigt.
Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffmenge (FTD) pro Verbrennungstakt mehr erhöht wird, wenn der Unterschied in Abhängigkeit von dem Unterschied (ΔFMB) zwischen der erfassten Verbrennungsgeschwindigkeit und der Referenz-Verbrennungsgeschwindigkeit größer ist.
Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass entweder ein Stoppen der Verbrennung, oder ein Stoppen der Kraftstoffzuführung ausgeführt wird, wenn sich der Unterschied (ΔFMB) der erfassten Verbrennungsgeschwindigkeit und der Referenz-Verbrennungsgeschwindigkeit nicht vermindert, oder sich der Unterschied, selbst bei Ausführen der Erhöhung in der Kraftstoffzuführungsmenge, nicht unter eine vorgeschriebene Menge vermindert.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 22 bis 25, gekennzeichnet durch Erhöhen (S173) der Kraftstoffmenge (FTD) pro Verbrennungstakt, zugeführt zu dem Motor in Abhängigkeit von der Motorbelastung (L), und Speichern der Kurbelwinkelwerte (a0–a5), die die vorgeschriebene Verbrennungsgeschwindigkeit erreichen, bei der die normale Verbrennung erreicht wird, in einem Speicher als Plandaten von Referenz-Kurbelwinkelwerten, die der Belastung (L) oder der Motordrehzahl (R), oder zumindest der Belastung (L) entsprechen; Erfassen des tatsächlichen Kurbelwinkels bis zu der vorgeschriebenen Verbrennungsgeschwindigkeit, und, wenn der tatsächliche Kurbelwinkel dem Referenz-Kurbelwinkel voreilt, auf der Grundlage des Vergleichs zwischen dem erfassten Kurbelwinkel und dem Referenz-Kurbelwinkel, Erhöhen (S173) der Kraftstoffmenge (FTD), zugeführt zu dem Motor pro Verbrennungstakt, die die Kraftstoffmenge übersteigt, die der Motorbelastung (L) entspricht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 25, gekennzeichnet durch Erhöhen (S173) der Kraftstoffmenge (FTD), zugeführt pro Verbrennungstakt zu dem Motor in Abhängigkeit von der Motorbelastung (L), Speichern von Kurbelwinkelwerten (a0–a5), die die vorgeschriebene Verbrennungsgeschwindigkeit erreichen, bei der die normale Verbrennung erreicht wird, in einem Speicher als Plandaten von Referenz-Kurbelwinkelwerten, die der Belastung (L) oder der Motordrehzahl (R), oder zumindest der Belastung (L) entsprechen; Erfassen des tatsächlichen Kurbelwinkels (CRA) bis zu der vorgeschriebenen Verbrennungsgeschwindigkeit, und Erhöhen (S173) der Kraftstoffmenge (FTD), zugeführt zu dem Motor pro Verbrennungstakt, die die Kraftstoffmenge übersteigt, die der Motorbelastung (L) entspricht, wenn der tatsächliche Kurbelwinkel dem Referenz-Kurbelwinkel voreilt, der den vorgeschriebenen Winkel auf der Grundlage des Vergleichs zwischen dem erfassten Kurbelwinkel und dem Referenz-Kurbelwinkel übersteigt.
Verfahren nach Anspruch 26 oder 27, gekennzeichnet dadurch, dass mehr Kraftstoff pro Verbrennungstakt zu dem Motor zugeführt wird, wenn der vorhergehende Winkel größer ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 28, gekennzeichnet dadurch, dass entweder das Stoppen der Verbrennung oder das Stoppen der Kraftstoffzuführung ausgeführt wird, wenn der vorhergehende Winkel sich nicht vermindert oder der vorhergehende Winkel sich nicht unter den vorgeschriebenen Winkel vermindert, selbst beim Ausführen der Erhöhung der Kraftstoffzuführungsmenge.
Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 29, gekennzeichnet dadurch, dass die tatsächliche Verbrennungsgeschwindigkeit bis zu dem vorbeschriebenen Kurbelwinkel durch Erfassen von zumindest vier Kurbelwinkeln (a0–a5) bestimmt wird, die einen Kurbelwinkel (a0) zwischen dem Ende des Auslassvorganges und der frühen Stufe des Verdichtungsvorganges, einen Kurbelwinkel (a1) zwischen dem Beginn des Verdichtungsvorganges und dem Zündungsbeginn (S), und zwei Kurbelwinkeln (a2–a5) zwischen dem Zündungsbeginn (S) und dem Beginn des Ausstoßvorganges enthält und auf diesen Verbrennungsdruckdaten (P0–P5) beruht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 30, gekennzeichnet dadurch, dass die tatsächliche Verbrennungsgeschwindigkeit an dem am weitesten vorverschobenen Winkel (a0) innerhalb der bestimmten Kurbelwinkel (a0–a5) und/oder dem tatsächlichen Kurbelwinkel bei der kleinsten Verbrennungsgeschwindigkeit innerhalb der bestimmten Verbrennungsgeschwindigkeiten bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 31, gekennzeichnet dadurch, dass die tatsächliche Verbrennungsgeschwindigkeit bei dem zweiten oder einem der weiteren bestimmten Kurbelwinkel, und/oder dem tatsächlichern Kurbelwinkel bei dem zweiten oder einem weiteren bestimmten Verbrennungsverhältnis erfasst wird, und die erfasste Verbrennungsgeschwindigkeit mit der Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit und/oder der erfasste Kurbelwinkel mit dem Ziel-Kurbelwinkel verglichen werden, um eine Verbrennungsgeschwindigkeit zu steuern, die vorverschoben wird, wenn die Verbrennungsgeschwindigkeit kleiner als die Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit ist und/oder der erfasste Kurbelwinkel hinter dem Ziel-Kurbelwinkel ist, und die verzögert wird, wenn die erfasste Verbrennungsgeschwindigkeit größer als die Ziel-Verbrennungsgeschwindigkeit ist und/oder der erfasste Kurbelwinkel dem Ziel-Kurbelwinkels voreilt.
Verfahren nach Anspruch 32, gekennzeichnet dadurch, dass die Verbrennungsgeschwindigkeit durch Erhöhen der Kraftstoffzuführungsmenge (FTD) vor dem zweiten oder weiteren bestimmten Kurbelwinkel und/oder der zweiten oder weiteren Verbrennungsgeschwindigkeit beschleunigt wird, und durch Vermindem der Kraftstoffzuführungsmenge (FTD) vor dem zweiten oder weiteren bestimmten Kurbelwinkel und/oder der zweiten oder weiteren bestimmten Verbrennungsgeschwindigkeit vermindert wird.
Verfahren nach Anspruch 32, gekennzeichnet dadurch, dass die Verbrennungsgeschwindigkeit durch Vermindem der Abgasmengen-Rezirkulation beschleunigt wird und durch Erhöhen der Abgasmengen-Rezirkulation vermindert wird.
Verfahren nach Anspruch 32, gekennzeichnet dadurch, dass die Verbrennungsgeschwindigkeit durch Erhöhen der Frischgas-Strömung oder -Turbulenz in der Verbrennungskammer vor dem Zünden beschleunigt wird, und durch Vermindern der Frischgas-Strömung oder -Turbulenz vermindert wird.
Verfahren nach Anspruch 32, gekennzeichnet dadurch, dass die Verbrennungsgeschwindigkeit durch Erhöhen einer Verdichtungsgeschwindigkeit in der Brennkammer beschleunigt wird und durch Vermindern der Verdichtungsgeschwindigkeit vermindert wird.
Verfahren nach Anspruch 32, gekennzeichnet dadurch, dass die Verbrennungsgeschwindigkeit durch Erhöhen des Aufladegasdruckes beschleunigt wird und durch Vermindern dieses Druckes vermindert wird.
Eine Steuereinrichtung, vorgesehen alle Schritte des Verfahrens von Anspruch 1 auszuführen.