DE10046597A1

DE10046597A1 - Steuersystem für Motoren mit Direkteinspritzung

Info

Publication number: DE10046597A1
Application number: DE10046597A
Authority: DE
Inventors: Yoshiyuki Yoshida; Toshio Hori
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1999-09-20
Filing date: 2000-09-20
Publication date: 2001-03-29
Anticipated expiration: 2020-09-21
Also published as: US6397817B1; JP3799898B2; JP2001090578A; DE10046597B4

Abstract

In einem Motor, bei dem Kraftstoff während des Verdichtungshubs direkt in den Zylinder eingespritzt wird, wird eine Zündzeitpunkt-Änderungssteuerung ausgeführt. Wenn der Zündzeitpunkt geändert wird, wird der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt entsprechend der Motordrehzahl und des Kraftstoffförderdrucks geändert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Steuersystem für Motoren mit Direkteinspritzung und insbesondere ein Steuersystem für Motoren mit Direkteinspritzung, in denen die Kraftstoffeinspritzung und die Zündung im Verdichtungshub erfolgen.

Beispielsweise ist aus JP 11-30177-A ein Verfahren zum Steuern der Kraft stoffeinspritzung und der Zündung in einem Motor mit Direkteinspritzung bekannt, bei dem der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt im Verdichtungshub ent sprechend einem Zündzeitpunkt-Modifizierungsbetrag modifiziert wird, um eine Verschlechterung der Verbrennung zu verhindern, wenn während der Schicht ladungsverbrennung eine Zündzeitpunktmodifikation im Hinblick auf einen stärker drehmomentbetonten Betrieb erfolgt.

Dieses Dokument schlägt jedoch keinerlei genaues Modifikationsverfahren in dem Motorsteuersystem vor, gemäß dem der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt ent sprechend einer Zündzeitpunktmodifikation modifiziert wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Steuersystem für Motoren mit Direkteinspritzung, in denen die Kraftstoffeinspritzung und die Zündung während des Verdichtungshubs erfolgen, zu schaffen, das den Kraft stoffeinspritzzeitpunkt in der Weise steuern kann, daß ein guter Verbren nungszustand beibehalten wird, wenn der Zündzeitpunkt geändert wird.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Steuersystem nach Anspruch 1. Weiter bildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Das erfindungsgemäße Steuersystem für Motoren mit Direkteinspritzung umfaßt eine Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Zylinder des Motors während eines Verdichtungshubs, eine Einrichtung zum Zünden des Kraftstoffs während des Verdichtungshubs, eine Einrichtung zum Bestimmen des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts und des Zündzeitpunkts anhand der Drehzahl und der Last des Motors, eine Einrichtung, die den Zündzeitpunkt anhand von Bedingungen modifiziert, die von der Drehzahl und von der Last des Motors verschieden sind, und eine Einrichtung, die den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt entsprechend der Drehzahl des Motors in der Weise modifiziert, daß er an die Änderung des Verhaltens in der Brennkammer, die durch die Modifikation des Zündzeitpunkts verursacht wird, angepaßt ist.

In einer Weiterbildung der Erfindung wird in dem Steuersystem der modifi zierte Wert des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts anhand des modifizierten Werts des Zündzeitpunkts und der Drehzahl des Motors berechnet.

In einer weiteren Weiterbildung der Erfindung wird in dem Steuersystem der modifizierte Wert des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts anhand des modifizierten Werts des Zündzeitpunkts, der Drehzahl des Motors und eines Kraftstoffför derdrucks berechnet.

In einer nochmals weiteren Weiterbildung der Erfindung setzt in dem Steuer system die Einrichtung, die den Zündzeitpunkt modifiziert, einen Grenzwert für die Änderung des zu modifizierenden Wertes.

In einer nochmals weiteren Weiterbildung der Erfindung setzt in dem Steuer system die Einrichtung, die den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt modifiziert, einen Grenzwert für die Änderung des modifizierten Wertes.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deutlich beim Lesen der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen, die auf die Zeichnung Bezug nimmt; es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Motorsystems mit Direkteinspritzung gemäß der Erfindung;

Fig. 2 einen Blockschaltplan zur Erläuterung der Beziehung zwischen einer Steuereinheit, Sensoren und Aktuatoren (einer Einspritzein richtung und einer Zündspule) in dem Direkteinspritzungs-Motor system nach Fig. 1;

Fig. 3 einen Zeitablaufplan zur Erläuterung der Zeiten, zu denen die Kraftstoffeinspritzung während des Ansaughubs ausgeführt wird;

Fig. 4 einen Zeitablaufplan zur Erläuterung der Zeiten, zu denen die Kraftstoffeinspritzung während des Verdichtungshubs ausgeführt wird;

Fig. 5 einen Blockschaltplan zur Erläuterung einer Steuereinrichtung, die wahlweise zwischen der Ansaughub-Kraftstoffeinspritzung und der Verdichtungshub-Kraftstoffeinspritzung umschaltet;

Fig. 6 schematische Darstellungen zur Erläuterung des Verhaltens im Schichtladungsverbrennungsbetrieb, in dem die Verbrennung durch Einspritzen von Kraftstoff während des Verdichtungshubs erfolgt;

Fig. 7 einen Graphen einer beispielhaften Kennlinie der Motorleistung in Abhängigkeit vom Einspritzstartzeitpunkt und vom Zündzeitpunkt, wenn der Motor im Zustand mit Kraftstoffeinspritzung während des Verdichtungshubs betrieben wird;

Fig. 8 einen Graphen zur Erläuterung der Beziehung zwischen dem Zündzeitpunkt, dem Kraftstoffeinspritzzeitpunkt und der Abgas temperatur, wenn der Motor im Zustand mit Kraftstoffeinspritzung während des Verdichtungshubs betrieben wird;

Fig. 9 einen Graphen zur Erläuterung der Beziehung zwischen der Katalysatortemperatur und dem Umsetzungswirkungsgrad (Oxida tions- und Reduktionskapazität);

Fig. 10 einen Graphen zur Erläuterung beispielhafter zeitlicher Änderungen der Katalysatortemperatur, der Kohlenwasserstoffemissionskon zentration und der Motorkühlmitteltemperatur nach dem Beginn des Betriebs eines Motors im Zustand mit Schichtladungsverbrennung;

Fig. 11 einen Blockschaltplan zur Erläuterung einer Ausführungsform von Rechenprozessen der Zündzeitpunktsteuerung und der Kraft stoffeinspritzzeitpunktsteuerung, die durch eine Recheneinrichtung der Steuereinheit in dem Direkteinspritzungs-Motorsystem nach Fig. 1 ausgeführt werden;

Fig. 12 einen Graphen zur Erläuterung der Beziehung zwischen der Motordrehzahl und dem Kurbelwinkel, die für den Transport einge spritzten Kraftstoffs an eine gewünschte Position notwendig ist;

Fig. 13 einen Graphen zur Erläuterung der Beziehung zwischen der Motordrehzahl und dem Kurbelwinkel, die den eingespritzten Kraftstoff beeinflußt, der an eine gewünschte Position transportiert werden soll;

Fig. 14 einen Blockschaltplan einer weiteren Ausführungsform eines Rechtenprozesses der Kraftstoffeinspritzzeitpunktsteuerung, die durch eine Recheneinrichtung der Steuereinheit in dem Direkt einspritzungs-Motorsystem nach Fig. 1 ausgeführt wird;

Fig. 15 einen Blockschaltplan eines beispielhaften Prozesses zur Berech nung eines erforderlichen Nacheilungsbetrags in dem Rechenprozeß der Kraftstoffeinspritzzeitpunktsteuerung nach Fig. 14;

Fig. 16 einen Graphen zur Erläuterung der Beziehung zwischen dem Zündzeitpunkt, dem Kraftstoffeinspritzzeitpunkt und dem Vorhan densein einer Wirbelerzeugung einerseits und der Verbrennungssta bilität andererseits;

Fig. 17 einen Blockschaltplan zur Erläuterung eines weiteren beispielhaften Rechenprozesses für den erforderlichen Nacheilungsbetrag in dem Rechenprozeß der Kraftstoffeinspritzzeitpunktsteuerung nach Fig. 14;

Fig. 18 einen Blockschaltplan einer weiteren Ausführungsform des Prozes ses zur Berechnung des erforderlichen Nacheilungsbetrags in dem Rechenprozeß der Kraftstoffeinspritzzeitpunktsteuerung nach Fig. 14;

Fig. 19 einen Graphen zur Erläuterung beispielhafter Beziehungen zwi schen dem Kraftstoffdruck und der Kraftstoffpartikelgröße für den von einer Einspritzeinrichtung eingespritzten Kraftstoff sowie zwi schen der Verbrennungsstabilität und der Kraftstoffpartikelgröße;

Fig. 20 einen Blockschaltplan weiterer Beispiele von Rechenprozessen der Zündzeitpunktsteuerung und der Kraftstoffeinspritzzeitpunktsteue rung, die durch eine Recheneinrichtung der Steuereinheit in dem Direkteinspritzungs-Motorsystem nach Fig. 1 ausgeführt werden;

Fig. 21 einen Graphen zur Erläuterung der Beziehungen zwischen dem Kraftstoffdruck und der Einspritzströmungsgeschwindigkeit (Ein spritzsprühgeschwindigkeit) sowie zwischen dem Zeitpunkt, der er forderlich ist, damit eingespritzter Kraftstoff eine gewünschte Posi tion erreicht, und der Einspritzgeschwindigkeit;

Fig. 22 einen Blockschaltplan eines weiteren beispielhaften Rechenprozes ses der Kraftstoffeinspritzzeitpunktsteuerung, der durch eine Re cheneinrichtung der Steuereinheit in dem Direkteinspritzungs-Mo torsystem nach Fig. 1 ausgeführt wird;

Fig. 23 einen Graphen zur Erläuterung einer beispielhaften Abgastempera tur für unterschiedliche Motordrehzahlen und -drehmomente; und

Fig. 24 einen Blockschaltplan zur Erläuterung eines nochmals weiteren Beispiels eines Prozesses zur Berechnung eines erforderlichen Nacheilungsbetrags in dem Rechenprozeß der Kraftstoffeinspritz zeitpunktsteuerung nach Fig. 14.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des Direkt einspritzungs-Motorsystems gemäß der Erfindung.

Die in den Motor 1 angesaugte Luftmenge wird durch Steuern einer elektro nisch gesteuerten Drosselklappeneinheit (ETC) 4 unter Verwendung einer Motorsteuereinheit 2 anhand eines Fahrpedal-Niederdrückungsgradsignals von einem Fahrpedalsensor 3 gesteuert. Die in den Motor 1 angesaugte Luft wird von einem Einlaßabschnitt 6 eines Luftreinigers 5 angesaugt und strömt durch einen Luftdurchflußmengenmesser 7 zum Messen der Ansaugluftdurch flußmenge, um schließlich in einen Sammler 8 einzutreten. Die in den Samm ler 8 angesaugte Luft wird auf die einzelnen Ansaugrohre 10, die mit den jeweiligen Zylindern 9 des Motors 1 verbunden sind, verteilt und in die Brenn kammer 9a jedes der Zylinder 9 angesaugt.

Andererseits wird Kraftstoff wie etwa Benzin von einem Kraftstofftank 11 unter Verwendung einer Kraftstoffpumpe 12 angesaugt und mit Druck beaufschlagt, um an ein Kraftstoffsystem, das Einspritzeinrichtungen 13 umfaßt, geliefert zu werden. Der mit Druck beaufschlagte Kraftstoff wird auf einen konstanten Kraftstoffdruck eingeregelt (zum Beispiel 5 MPa), indem ein Kraftstoffdruckregler 14 verwendet wird, woraufhin der Kraftstoff von der für jeden der Zylinder 9 vorgesehenen Einspritzeinrichtung 13 in den entspre chenden Zylinder 9 eingespritzt wird. Der in den Zylinder 9 eingespritzte Kraftstoff wird durch Erzeugen eines Funkens durch eine Zündkerze 16 unter Verwendung einer durch eine Zündspule 15 verstärkten Zündspannung gezündet.

Die Steuereinheit 2 empfängt vom Fahrpedalniederdrükkungsgrad-Sensor 3 ein Fahrpedalniederdrückungsgrad-Signal, vom Luftdurchflußmengenmesser 7 ein die Ansaugluft-Durchflußmenge angebendes Signal, von einem Kurbel winkelsensor 18 ein den Drehwinkel der Kurbelwelle 19 angebendes Kurbel winkelsignal POS, ein von einem vor einer Katalysator-Abgasreinigungsein heit 21 in einem Abgasrohr 20 angeordneten L/K-Sensor 22 erfaßtes Luft-/ Kraftstoffverhältnis im Abgas sowie von einem Motorkühlmittelsensor 23 ein Kühlmitteltemperatursignal.

Das Ansaugluftdurchflußmengen-Signal, das vom Luftdurchflußmengenmes ser 7 erfaßt wird, wird in eine Ansaugluftmenge umgesetzt, indem eine Verarbeitung wie etwa eine Filterverarbeitung ausgeführt wird, anschließend wird die Ansaugluftmenge durch die Motordrehzahl dividiert und mit einem Koeffizienten k multipliziert, damit das Luft-/Kraftstoffverhältnis gleich dem stöchiometrischen Luft-/Kraftstoffverhältnis (L/K = 14,7) wird, um eine Basis-Kraftstoffeinspritzimpulsbreite pro Zylinder, d. h. eine Basiskraftstoffeinspritzmenge, zu erhalten. Danach wird durch Ausführen verschiedener Arten von Kraftstoffmengenmodifikationen, die den Betriebs zuständen des Motors entsprechen, anhand der Basiskraftstoffeinspritzmenge eine individuelle Kraftstoffeinspritzmenge berechnet, woraufhin der Kraftstoff durch Betätigen der Einspritzeinrichtung 13 an die einzelnen Zylinder 9 geliefert wird.

Wenn ferner ein bestimmtes Luft-/Kraftstoffverhältnis erforderlich ist, erfaßt die Steuereinheit 2 das Ist-Luft-/Kraftstoffverhältnis des Abgases anhand des vom L/K-Sensor 22 im Abgasrohr 20 erfaßten Luft-/Kraftstoffverhältnis- Signals und führt eine Rückkopplungsregelung aus, in der die Menge des zugeführten Kraftstoffs unter Verwendung des Erfassungssignals des L/K- Sensors eingestellt wird. Dadurch kann das bestimmte Luft-/ Kraftstoffverhältnis erhalten werden.

Ferner führt die Steuereinheit 2 eine Abgasrückführungssteuerung durch Steuern eines Abgasrückführungssteuerventils 25, das in einem Abgasrückfüh rensweg (AGR-Weg) 24 angeordnet ist, aus.

Die Steuereinheit 2 und die mit der Steuereinheit verbundenen Sensoren und Aktuatoren werden im folgenden mit Bezug auf Fig. 2 beschrieben.

Elektrische Signale von den Sensoren werden in eine Recheneinrichtung 100 in der Steuereinheit 2 eingegeben. Die Recheneinheit 100 erkennt die Zustände des Motors und seiner Umgebung anhand dieser Signale und führt eine geeignete Rechenverarbeitung entsprechend den erkannten Zuständen aus, um Befehlssignale für den Antrieb der Aktuatoren auszugeben.

Fig. 2 zeigt als typisches Beispiel Befehlssignale und Treibersignale für die Einspritzeinrichtung 13 und die Zündspule 15. Jedes der Signale an die Einspritzeinrichtung 13 oder an die Zündspule 15 ist ein elektrisches Signal, das entweder Hochpegel oder Tiefpegel besitzt, und wird auf ein Treibersignal verstärkt, das ausreichend elektrische Energie besitzt, um den Aktuator durch jede Treiberschaltung 201 oder 202 anzusteuern, und wird an die Einspritzein richtung 13 oder an die Zündspule 15 geliefert.

Die Einspritzeinrichtung 13 öffnet einen Kraftstoffdurchlaß-Umschaltab schnitt, um Kraftstoff einzuspritzen, indem Strom während der Hochpegelpe riode des Befehlssignals an eine innere Spule zu leiten. Da die Kraftstoff einspritz-Durchflußmenge pro Einheitszeit durch den Kraftstoffdruck strom aufseitig vom Kraftstoffdurchlaß-Umschaltabschnitt bestimmt ist, wird die Steuerung der Kraftstoffeinspritzmenge durch Steuern der Ventilöffnungszeit der Einspritzeinrichtung 13 ausgeführt.

Die Zündspule 15 zündet ein Gasgemisch im Zylinder, indem sie einen Strom während der Hochpegelperiode des Befehlssignals an die innere Primärwick lung leitet, um eine hohe Induktionsspannung für die Erzeugung einer Entla dung in der Zündkerze zu erzeugen.

Da die Kraftstoffzufuhr in den Zylinder 9 durch direktes Einspritzen des Kraftstoffs von der Einspritzeinrichtung 13 in den Zylinder 9 erfolgt, ist die Einspritzperiode für den Kraftstoff, der für die Verbrennung genutzt wird, auf den Ansaughub oder auf den Verdichtungshub eingeschränkt. Fig. 3 zeigt beispielhaft Zeitpunkte, zu denen die Kraftstoffeinspritzung während des Ansaughubs ausgeführt wird, während Fig. 4 beispielhaft Zeitpunkte zeigt, zu denen die Kraftstoffeinspritzung während des Verdichtungshubs ausgeführt wird. In beiden Fällen liegt der Zündzeitpunkt in der zweiten Hälfte des Verdichtungshubs, in dem das Gasgemisch verdichtet und gezündet wird.

Zwischen der Kraftstoffeinspritzung während des Ansaughubs und der Kraftstoffeinspritzung während des Verdichtungshubs besteht ein Unterschied, wobei die Einspritzung des Kraftstoffs in beiden Fällen Vorteile und Nachteile hat, wie später erläutert wird. Daher ist es günstig, in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Motors wahlweise entweder den Betrieb mit Einspritzung während des Ansaughubs oder den Betrieb mit Einspritzung während des Ver dichtungshubs zu wählen.

Nun wird mit Bezug auf Fig. 5 ein beispielhafte Steuerung der Wahl der Kraftstoffeinspritzung während des Ansaughubs oder der Kraftstoffeinsprit zung während des Verdichtungshubs erläutert. Die Steuerung der Wahl erfolgt durch eine Rechenverarbeitung in der Recheneinrichtung 100 der Steuereinheit 2. Im Block 211 wird anhand der Drehzahl des Motors, anhand des Drehmo ments, das vom Motor abgegeben werden soll und das anhand des Fahrpedal niederdrükkungsgrades, der Motordrehzahl sowie der Betriebszustände des Motors wie etwa der Kühlmitteltemperatur des Motors ermittelt wird, beurteilt, ob ein Betrieb mit Verbrennung mit geschichteter Gemischladung (Schichtla dungsverbrennung) oder ein Betrieb mit Verbrennung mit homogener Ge mischladung (homogener Verbrennung) ausgeführt werden soll. Die Schicht ladungsverbrennung und die homogene Verbrennung beziehen sich auf den Verteilungsgrad des Gasgemisches in der Brennkammer, der durch den Kraft stoffeinspritzzeitpunkt gesteuert werden kann, wie später erläutert wird. Die Beurteilung, die ausgeführt werden soll, kann durch geeignetes Eingeben von Informationen, die für die Wahl einer der beiden Verbrennungsarten geeignet sind, zusätzlich zu den obenbeschriebenen Signalen erfolgen.

Das Ergebnis der auszuführenden Beurteilung, ob die Schichtladungsverbren nung oder die homogene Verbrennung auszuführen ist, wird an den Block 212 und an den Block 213 übertragen. Ein Kraftstoffeinspritzzeitpunkt, der für die Ausführung der Schichtladungsverbrennung oder der homogenen Verbren nung geeignet ist, wird im Block 212 berechnet, während im Block 213 ein Zündzeitpunkt berechnet wird, der für die Ausführung der Schichtladungs verbrennung oder der homogenen Verbrennung geeignet ist. Nun wird das Verhalten der Schichtladungsverbrennung durch Einspritzen von Kraftstoff während des Verdichtungshubs in einen solchen Motor mit Bezug auf Fig. 6 beschrieben. Die Fig. 6(A), 6(B) und 6(C) zeigen Zustände in der Brennkam mer 9a während des Verdichtungshubs in zeitlicher Folge. Fig. 6(A) zeigt den Zustand, in dem die Einspritzung des Kraftstoffs xx von der Einspritzeinrich tung 13 in den Zylinder 9 abgeschlossen ist. Wenn der Zustand von Fig. 6(B) erreicht wird, hat sich der Kolben im Vergleich zum Zeitpunkt von Fig. 6(A) weiter nach oben bewegt, wobei der Kraftstoff xx die obere Oberfläche des Kolbens erreicht. Der Kolben besitzt einen ausgetieften Abschnitt, durch den verhindert wird, daß sich der Kraftstoff verteilt und nach oben transportiert wird. Wenn daher der in Fig. 6(C) gezeigte Zustand erreicht wird, sammelt sich der Kraftstoff xx in der Umgebung der Zündkerze 16 an und vermischt sich geeignet mit der Luft. Wenn die Zündung zu diesem Zeitpunkt erfolgt, kann das Gasgemisch eines geeigneten Luft-/Kraftstoffverhältnisses in der Umgebung der Zündkerze 16 gezündet werden, so daß eine gute Verbrennung erhalten werden kann.

Da zu diesem Zeitpunkt der Kraftstoff xx in der Brennkammer 9a nur in dem Raum in der Nähe der Zündkerze 16 vorhanden ist, ist das über die gesamte Brennkammer gemittelte Luft-/Kraftstoffverhältnis ein äußerst mageres Luft- /Kraftstoffverhältnis. Mit einer solchen Verbrennung kann im Vergleich zur homogenen Verbrennung, in der das Gasgemisch in einem homogenen Zustand verbrannt wird, ein geringerer Kraftstoffverbrauch erhalten werden, da der Pumpverlust des Motors verringert werden kann.

Andererseits wird bei der homogenen Verbrennung, in der die Kraftstoffein spritzung während des Ansaughubs erfolgt, die Luft vom Einlaßventil ange saugt, wenn der Kolben nach unten bewegt wird, wobei der in diesem An saughub eingespritzte Kraftstoff durch die angesaugte Luft transportiert wird und in der Brennkammer homogen verteilt wird. Danach erfolgt der Verdich tungshub, in dem das Gasgemisch in homogen vermischter Form verdichtet und gezündet wird. In diesem Fall kann eine gute Verbrennung erhalten werden, indem das Luft-/Kraftstoffverhältnis auf einen Wert gesetzt wird, der im Vergleich zu dem Fall der Kraftstoffeinspritzung während des Verdich tungshubs fetter ist.

Wie oben beschrieben worden ist, kann das Gasgemisch in der Brennkammer durch Einspritzen des Kraftstoffs während des Verdichtungshubs schichtartig angeordnet werden, wodurch eine gute Verbrennung erhalten werden kann. Selbstverständlich müssen jedoch der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt und der Zündzeitpunkt in einer engen gegenseitigen Beziehung gesteuert werden, um eine Schichtladungsverbrennung aufrechtzuerhalten.

Fig. 7 ist ein Graph, der eine beispielhafte Kennlinie der Motorleistung in Abhängigkeit vom Einspritzstartzeitpunkt und vom Zündzeitpunkt zeigt, wenn der Motor im Zustand mit Kraftstoffeinspritzung während des Verdich tungshubs betrieben wird. Die geschlossene Kurve ww in Fig. 7 bezeichnet eine Zone, in der die Verbrennung stabil ist, und hat die Bedeutung, daß die Verbrennung in der geschlossenen Kurve stabil ist und außerhalb der ge schlossenen Kurve instabil ist. Eine durch eine unterbrochene Linie gezeigte gerade Linie yy gibt ungefähr die Mittellinie der Zone an, in der die Verbren nung stabil ist, wobei die gerade Linie anzeigt, daß eine gute Verbrennung unter Bedingungen erhalten werden kann, unter denen sowohl der Einspritz startzeitpunkt als auch der Zündzeitpunkt einen Voreilungswinkel oder einen Nacheilungswinkel in einer geeigneten Beziehung aufweisen. Aus dieser Charakteristik geht hervor, daß eine gute Verbrennung durch Starten der Kraftstoffeinspritzung zu einem Zeitpunkt vor der Zündung erhalten werden kann, so daß der Kraftstoff zum Zündzeitpunkt an eine Position in der Nähe der Zündkerze transportiert worden ist, daß bei einem zur Voreilungswinkel seite verschobenen Zündzeitpunkt der Winkel des Einspritzstartzeitpunkts ebenfalls zur Seite des Voreilungswinkels verschoben ist, und daß bei einem zur Nacheilungswinkelseite verschobenen Zündzeitpunkt auch der Winkel des Einspritzstartzeitpunkts zur Seite des Nacheilungswinkels verschoben ist.

Andererseits gibt jede der Kurven zz eine Umrißlinie der Abgastemperatur zu jedem Zündzeitpunkt und zu jedem Einspritz-Startzeitpunkt an, wobei die Abgastemperatur niedrig ist, wenn sich der Zündzeitpunkt auf seiten des Vorteilungswinkels befindet, und die Abgastemperatur hoch ist, wenn sich der Zündzeitpunkt auf seiten des Nacheilungswinkels befindet. In der Zone mit instabiler Verbrennung ist die Abgastemperatur niedrig, weil die durch die Verbrennung selbst erzeugte Wärme gering ist. Wenn der Zündzeitpunkt zur Voreilungswinkelseite verschoben ist, wird die Abgastemperatur im allgemei nen hoch, weil die Verbrennung mit hohem Verdichtungsverhältnis in der Nähe des oberen Totpunkts des Kolbens (TDC) nicht abgeschlossen ist, sondern bis in den Ausstoßhub fortdauert. Dieses Phänomen tritt nicht nur bei einer Einspritzung während des Verdichtungshubs (Schichtladungsverbren nung) auf, sondern auch bei der Verbrennung eines homogenen Gasgemisches (homogene Verbrennung) auf.

Fig. 8 zeigt eine beispielhafte Verteilung der Abgastemperatur unter der Bedingung, daß der Einspritzstartzeitpunkt und der Zündzeitpunkt auf der geraden Linie yy in Fig. 7 liegen. Wenn sowohl der Zündzeitpunkt als auch der Einspritzstartzeitpunkt von der Voreilungswinkelseite zur Nacheilungs winkelseite verschoben werden, steigt die Abgastemperatur zunächst stark an, wobei eine gute Verbrennung erhalten werden kann, anschließend steigt die Abgastemperatur mit zunehmendem Nacheilungswinkel monoton an, worauf hin sie absinkt und eine gute Verbrennung nicht mehr erhalten werden kann.

Andererseits ist die Temperatur des Katalysators der Abgasreinigungseinheit 21 bei stillstehendem Motor im wesentlichen gleich der Temperatur der Umgebung und steigt nach dem Anlassen des Motors aufgrund der Wärme des Abgases an. Ferner besitzt der Katalysator die Funktion, die Reduktionsagen zien und die Oxidationsagenzien im Abgas durch Oxidieren bzw. Reduzieren dieser Agenzien auszustoßen. Die Oxidations- und die Reduktionsleistung zeigen einen hohen Wert, wenn die Temperatur des Katalysators über einem bestimmten Wert liegt, wie in Fig. 9 gezeigt ist. Wenn daher die Temperatur des Katalysators zu einem Zeitpunkt direkt nach dem Anlassen des Motors niedrig ist, kann der Katalysator durch Erhöhen der Temperatur des Abgases früher aktiviert werden, weil die Temperatur des Katalysators schneller ansteigt.

Bei einer Schichtladungsverbrennung, in der der Kraftstoff während des Verdichtungshubs eingespritzt wird, kann die Temperatur des Abgases erhöht werden, indem der Motor mit zur Nacheilungswinkelseite verschobenem Zündzeitpunkt und mit zur Nacheilungswinkelseite verschobenem Kraft stoffeinspritzzeitpunkt betrieben wird, wie in Fig. 7 gezeigt ist.

Fig. 10 ist ein Graph, der beispielhaft zeitliche Änderungen der Katalysator temperatur, der Kohlenwasserstoff-Emissionskonzentration und der Motor kühlmitteltemperatur nach dem Anlassen des Motors bei einem Betrieb mit Schichtladungsverbrennung zeigt. Daraus geht hervor, daß durch Betreiben des Motors mit zur Nacheilungswinkelseite verschobenem Zündzeitpunkt die Temperatur des Katalysators früher ansteigt, so daß die Kohlenwasserstoff konzentration im Abgas früher einen niedrigen Wert erreicht.

Die Steuerung des Zündzeitpunkts und des Einspritzstartzeitpunkts, die notwendig ist, um eine solche Verbrennung auszuführen, kann durch Wählen eines Zündzeitpunkts und eines Einspritzstartzeitpunkts auf der mit Bezug auf Fig. 7 beschriebenen geraden Linie yy verwirklicht werden. Mit anderen Worten, wenn der Zündzeitpunkt zur Nacheilungswinkelseite verschoben werden muß, wie dies der Fall ist, wenn die Katalysatortemperatur hoch ist, kann der Zündzeitpunkt zur Nacheilungswinkelseite verschoben werden, ohne vom Betriebszustand mit stabiler Verbrennung abzuweichen, indem der Zündzeitpunkt zur Nacheilungswinkelseite verschoben wird und. gleichzeitig der aus der Beziehung der geraden Linie yy erhaltene Einspritzstartzeitpunkt gesetzt wird. Daher kann die Temperatur des Katalysators erhöht werden, ohne den Verbrennungszustand zu verschlechtern. Wenn ferner die Katalysatortem peratur die Solltemperatur erreicht, wird der Zündzeitpunkt vorzugsweise zur Voreilungswinkelseite verschoben, weil der Zündzeitpunkt nicht mehr länger auf seiten des Nacheilungswinkels gehalten werden muß. In diesem Fall kann der Zündzeitpunkt zur Voreilungswinkelseite verschoben werden, ohne vom Betriebszustand mit stabiler Verbrennung abzuweichen, indem ein aus der Beziehung der geraden Linie yy erhaltener Einspritzstartzeitpunkt gesetzt wird.

Fig. 11 zeigt eine Ausführungsform der obenbeschriebenen Steuerung. Die Steuerung wird ebenfalls durch eine Rechenverarbeitung in der Rechenein richtung 100 der Steuereinheit 2 ausgeführt. In jedem der Blöcke 121 und 122 wird anhand derselben Parameter ein dreidimensionales Kennfeld durchsucht, auf dessen Achsen die Motordrehzahl, das Drehmoment des Motors und die Kühlmitteltemperatur aufgetragen sind. Die in diesen Kennfeldern enthaltenen Parameter sind der Zündzeitpunkt im Block 121 und der Einspritzstartzeit punkt im Block 122. Die numerischen Werte der in den Kennfeldern enthalte nen Parameter werden im voraus so gesetzt, daß der Zündzeitpunkt und der Einspritzstartzeitpunkt an jedem Gitterpunkt der drei Achsen mit der in Fig. 7 gezeigten Beziehung übereinstimmen. Da die Parameter, auf die in den Blöcken 121 und 122 Bezug genommen wird, gleich sind, wird unabhängig vom Zustand der Parameter ein Paar angepaßter Werte für den Zündzeitpunkt und für den Einspritzstartzeitpunkt gesucht. Ferner werden die in den Kennfel dem enthaltenen Werte auf Werte auf seiten des Nacheilungswinkels sowohl für den Zündzeitpunkt als auch für den Einspritzstartzeitpunkt gesetzt, wenn die Kühlmitteltemperatur niedrig ist, und auf Werte auf seiten des Vorei lungswinkels gesetzt, wenn die Kühlmitteltemperatur hoch ist. Dadurch können ein Zündzeitpunkt und ein Einspritzstartzeitpunkt, mit denen die Abgastemperatur erhöht werden kann, gewählt werden, wenn die Kühlmittel temperatur niedrig ist (wenn die Katalysatortemperatur zu einer Zeit direkt nach dem Anlassen des Motors niedrig ist und die Katalysatortemperatur erhöht werden soll), ferner können ein Zündzeitpunkt und ein Einspritzstart zeitpunkt, bei denen die Abgastemperatur nicht erhöht wird, gesetzt werden, wenn die Kühlmitteltemperatur hoch wird (wenn die Katalysatortemperatur nicht erhöht werden muß).

In dem Fall, in dem der Winkel des Zündzeitpunkts nicht zur Nacheilungswin kelseite verschoben werden muß, muß die Kühlwassertemperatur nicht in die beiden Blöcke 121 und 122 eingegeben werden, wobei eine gute Verbrennung durch Berechnen eines Zündzeitpunkts und eines Einspritzstartzeitpunkts unter Verwendung der Motordrehzahl und des Drehmoments erhalten werden kann. Durch Hinzufügen der Kühlmitteltemperatur zu den Bestimmungsfaktoren des Zündzeitpunkts und des Einspritzstartzeitpunkts kann jedoch die Abgastempe ratursteuerung wie oben beschrieben ausgeführt werden.

Im folgenden wird die Zeit zwischen dem Einspritzen von Kraftstoff und dem Zünden des Kraftstoffs genauer beschrieben. Die Zeit, die erforderlich ist, damit der Kraftstoff xx die in Fig. 6(B) gezeigte Position erreicht, ist durch die Strömungsgeschwindigkeit des eingespritzten Kraftstoffs bestimmt. Unter der Annahme, daß die Einspritzgeschwindigkeit des Kraftstoffs konstant ist, ist die Zeit, die erforderlich ist, damit der Kraftstoff xx die in Fig. 6(B) gezeigte Position erreicht, konstant. Da der Einspritzstartzeitpunkt vorzugsweise anhand des Kurbelwinkels gesteuert wird, damit eine Übereinstimmung mit dem Zündzeitpunkt erzielt wird, muß der Einspritzstartzeitpunkt bei einem größeren Kurbelwinkel liegen, wenn die Motordrehzahl erhöht ist, wie in Fig. 12 gezeigt ist, falls der Einspritzstartzeitpunkt durch den Kurbelwinkel ausgedrückt wird.

Andererseits entspricht der Kurbelwinkel, der erforderlich ist, um von dem in Fig. 6(B) gezeigten Zustand zu dem in Fig. 6(C) gezeigten Zustand zu wech seln, der Zeit, die erforderlich ist, um den Kraftstoff xx durch den Kolben nach oben zu bewegen. Daher hängt der Kurbelwinkel, der für den Wechsel von dem in Fig. 6(B) gezeigten Zustand zu dem in Fig. 6(C) gezeigten Zustand erforderlich ist, in gewisser Weise von der Motordrehzahl ab (wird durch diese beeinflußt), wobei ein großer Kurbelwinkel erforderlich ist, wenn die Motor drehzahl hoch ist.

Mit anderen Worten, wenn die Kraftstoffeinspritzung vor dem Zündzeitpunkt erfolgt, kann eine gute Verbrennung erhalten werden, wenn die Kraftstoffein spritzung im voraus durch den hauptsächlich durch die Motordrehzahl be stimmten Kurbelwinkel begonnen wird.

Daher wird nun mit Bezug auf Fig. 14 eine Ausführungsform eines Steuerver fahrens, mit dem ein einem Zündzeitpunkt entsprechender Einspritzstartzeit punkt erhalten wird, beschrieben. Die Steuerung wird ebenfalls durch eine Rechenverarbeitung in der Recheneinrichtung 100 der Steuereinheit 2 ausge führt. Der gezeigte Zündzeitpunkt wird durch den (nicht gezeigten) Steuerab schnitt unter der Voraussetzung berechnet, daß der Zündzeitpunkt nicht zur Nacheilungswinkelseite verschoben werden muß. Zunächst wird im Block 131 ein Einspritzstartzeitpunkt als Basiswert unter der Voraussetzung berechnet, daß keine Verschiebung des Zündzeitpunkts zur Nacheilungswinkelseite erforderlich ist. Dann wird im Block 132 ein Nacheilungsbetrag des Zündzeit punkts, d. h. ein erforderlicher Wert für den Nacheilungswinkel beispielsweise aus dem erforderlichen Betrag des Temperaturanstiegs des Katalysators berechnet. Wenn der Zündzeitpunkt aufgrund einer Anforderung eines großen Nacheilungswinkels zur Nacheilungswinkelseite verschoben ist, wird der Ein spritzstartzeitpunkt in dem Maß, in dem der Zündzeitpunkt entsprechend der Motordrehzahl zur Nacheilungswinkelseite verschoben ist, ebenfalls zur Nacheilungswinkelseite verschoben, wie mit Bezug auf die Fig. 12 und 13 be schrieben ist. Daher wird ein Koeffizient, der entsprechend der Motordrehzahl erhalten wird, im Block 133 gesucht, ferner wird ein Verschiebungsbetrag des Einspritzstartzeitpunkts durch Multiplizieren des gesuchten Koeffizienten mit dem Verschiebungsbetrag des Zündzeitpunkts zur Nacheilungswinkelseite berechnet. Der Verschiebungsbetrag des Einspritzstartzeitpunkts wird zum Basiswert des Einspritzstartzeitpunkts, der im Block 131 erhalten wird, addiert und als Einspritzzeitpunkt ausgegeben. Der im Block 133 erhaltene Koeffi zient ist der Gradient der in Fig. 7 gezeigten geraden Linie yy, wobei der Wert aus der Beziehung zwischen den Fig. 12 und 13 erhalten werden kann.

Nun wird mit Bezug auf Fig. 15 ein beispielhaftes Verfahren zum Berechnen des erforderlichen Nacheilungsbetrags, der im Block 132 von Fig. 14 erhalten wird, beschreiben. Im Block 141 wird ein Basiswert des durch den Betriebszu stand der Schichtladungsverbrennung bestimmten Nacheilungsbetrags erhal ten. Der Basiswert ist ein Wert, der eine durch die Verbrennungsleistung wie etwa die Breite des mit Bezug auf Fig. 7 beschriebenen stabilen Verbren nungsbereichs ww bestimmte Nacheilung schaffen kann, und wird anhand des durch die Motordrehzahl und das Drehmoment bestimmten Betriebszustandes erhalten.

Da andererseits der erforderliche Temperaturanstieg des Katalysators aus der Motorkühlmitteltemperatur im Normalbetrieb und aus der Motorkühlmittel temperatur beim Anlassen des Motors bestimmt werden kann, wird jeder Koeffizient bezüglich des dem Basisnacheilungswert verliehenen Nach eilungsbetrags aus dem Block 142 bzw. 143 erhalten. Dann wird ein erforder licher Nacheilungsbetrag während des Warmlaufbetriebs des Motors durch Multiplizieren jedes der erhaltenen Koeffizienten mit dem Basisnachei lungswert erhalten.

Durch Ausführen der obenbeschriebenen Steuerung kann der Nacheilungsbe trag des Zündzeitpunkts genauer als in dem mit Bezug auf Fig. 11 beschriebe nen Fall gesteuert werden. Ferner wird in dem Fall, in dem ein Wirbelerzeu gungsmechanismus in der Brennkammer für die Unterhaltung der Verbren nung verwendet wird, wie in Fig. 16 gezeigt ist, eine gute Verbrennungsstabi lität erhalten, wie durch die Kennlinie aa in Fig. 16 gezeigt ist, wenn der Wirbelerzeugungsmechanismus normal arbeitet. Die Verbrennungsstabilität wird jedoch verschlechtert, wie durch die Kennlinie bb in Fig. 16 angegeben ist, wenn der Wirbelerzeugungsmechanismus fehlerhaft arbeitet. In einem solchen Zustand wird, wenn ein Fehler im Wirbelerzeugungsmechanismus erfaßt wird, in der mit Bezug auf Fig. 14 beschriebenen Ausführungsform eine Nacheilungssteuerung, in der die Verbrennung nicht unterhalten wird, nicht ausgeführt, wobei der Einspritzstartzeitpunkt auch auf einen Wert gesetzt wer den kann, der mit dem Zündzeitpunkt übereinstimmt, indem der erforderliche Nacheilungsbetrag auf null gesetzt wird.

Ferner geht aus der in Fig. 8 gezeigten Kennlinie hervor, daß eine gute Verbrennung nicht erhalten werden kann, wenn der Zündzeitpunkt übermäßig stark zur Nacheilungswinkelseite verschoben ist. Daher kann das Ziel der Verschiebung des Zündzeitpunkts zur Nacheilungswinkelseite nicht erhalten werden, weil dann nicht nur die Ausgangsleistung des Motors instabil wird, sondern außerdem die Abgastemperatur absinkt. Wenn andererseits ein Nacheilungsbetrag, der größer als der Wert des Basisnacheilungsbetrags ist, in der mit Bezug auf Fig. 15 beschriebenen Verarbeitung zur Berechnung des erforderlichen Nacheilungsbetrags berechnet wird, tritt das obenbeschriebene Phänomen auf. Um dieses Phänomen zu vermeiden, ist es günstig, zu der in Fig. 15 gezeigten Rechenverarbeitung eine Begrenzungsverarbeitung 151 wie in Fig. 17 gezeigt hinzuzufügen. Das heißt, daß durch die Hinzufügung des Grenzverarbeitungsblocks 151 für die Ausführung einer Grenzverarbeitung in der Weise, daß der berechnete Nacheilungsbetrag den Basiswert des Nach eilungsbetrags nicht übersteigt, das obenerwähnte Phänomen aufgrund eines übermäßig verschobenen Winkels nicht auftritt. Die Verarbeitung wird ebenfalls durch die Recheneinrichtung 100 der Steuereinheit 2 ausgeführt.

Fig. 18 zeigt eine weitere Ausführungsform mit einer Begrenzungsfunktion ähnlich wie diejenige der in Fig. 17 gezeigten Ausführungsform. Diese Ausführungsform ist zu dem Block 151 hinzugefügt, um die Begrenzungsver arbeitung zum Begrenzen eines mit dem Basisnacheilungsbetrag multi plizierten Koeffizienten auf 1,0 auszuführen. Die Verarbeitung wird ebenfalls durch die Recheneinrichtung 100 der Steuereinheit 2 ausgeführt.

Es gibt einige Fälle, in denen der Regler 14 für die Aufrechterhaltung des Kraftstoffförderdrucks an der Einspritzeinrichtung 13 auf einem gewünschten Wert eine Funktion hat, mit der der Kraftstoffdruck eingestellt (geändert) werden kann. Die Partikelgröße des von der Einspritzeinrichtung 13 einge spritzten Kraftstoffs wird entsprechend dem Kraftstoffdruck geändert. Fig. 19 zeigt ein Beispiel der Beziehungen zwischen dem Kraftstoffdruck und der Kraftstoffrartikelgröße des von der Einspritzeinrichtung 13 eingespritzten Kraftstoffs sowie zwischen der Verbrennungsstabilität und der Kraftstoffparti kelgröße. Wenn der Kraftstoffdruck hoch ist, wird die Partikelgröße des von der Einspritzeinrichtung 13 eingespritzten Kraftstoffs niedrig, wodurch die Verbrennungsstabilität verbessert wird. Es ist jedoch eine große Energiemenge erforderlich, um einen hohen Kraftstoffdruck aufrechtzuerhalten. Daher kann durch Einstellen des Kraftstoffdrucks entsprechend der Betriebsbedingung für den zur Erhöhung des Kraftstoffdrucks erforderlichen Energieverbrauch einerseits und für die Verbrennungsstabilität andererseits ein guter Kompro miß gefunden werden.

Da die Berechnung des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts durch Berechnen des Koeffizienten in dem mit Bezug auf Fig. 14 beschriebenen Beispiel erfolgt, ist aus dem gleichen Grund vorzugsweise ein Begrenzer vorgesehen. Im folgen den wird mit Bezug auf Fig. 20 ein Beispiel beschrieben. Dieses Beispiel wird durch Hinzufügen der Blöcke 171 und 172 zu dem mit Bezug auf Fig. 14 beschriebenen Ausführungsbeispiel gebildet. Die Blöcke 171 und 172 werden ebenfalls durch die Recheneinrichtung 100 der Steuereinheit 2 ausgeführt. Im Block 171 wird ein Grenzwert des Einspritzstartzeitpunkts, der aus der Motordrehzahl und dem Drehmoment erhalten wird, berechnet, wobei die Be grenzung schließlich zum Einspritzstartzeitpunkt im Block 172 addiert wird. Dadurch ist es möglich, eine Kraftstoffeinspritzung zu einem Einspritzstart zeitpunkt, zu dem eine stabile Verbrennung nicht unterhalten werden kann, zu verhindern.

Die Beziehung zwischen dem Kraftstoffdruck und der Strömungsgeschwin digkeit des eingespritzten Kraftstoffs (Sprühstrahl) und der erforderlichen Zeit ausgehend vom Zustand von Fig. 6(A) bis zu dem Zustand in Fig. 6(B) wird nun mit Bezug auf Fig. 21 beschrieben. Die Strömungsgeschwindigkeit des eingespritzten Kraftstoffs wird höher, wenn der Kraftstoffdruck ansteigt, weshalb die erforderliche Zeit kürzer wird. Dieses Phänomen hat zur Folge, daß die mit Bezug auf Fig. 12 beschriebene Beziehung in Abhängigkeit vom Kraftstoffdruck unterschiedlich ist. Daher wird in einem System, das eine Einrichtung zur Einstellung des Kraftstoffdrucks besitzt, vorzugsweise der Einspritzstartzeitpunkt durch das in Fig. 22 gezeigte Steuerverfahren berech net.

Im Vergleich zu dem mit Bezug auf Fig. 14 beschriebenen Steuerverfahren werden durch die Hinzufügung des Blocks 181 die Berechnung eines Koeffi zienten unter Verwendung des Kraftstoffdrucks und die Auswirkung des berechneten Koeffizienten auf die Berechnung des Einspritzstartzeitpunkts durch Multiplikation geändert. Daher kann ein geeigneter Einspritzstartzeit punkt, der der Änderung des Zündzeitpunkts entspricht, selbst dann berechnet werden, wenn die Kraftstoffeinspritz-Strömungsgeschwindigkeit durch Einstellen des Kraftstoffdrucks geändert wird. Die Rechenverarbeitung im Block 181 wird ebenfalls durch die Recheneinrichtung 100 der Steuereinheit 2 ausgeführt.

In der Schichtladungsverbrennung mit Kraftstoffeinspritzung während des Verdichtungshubs ist die Wärmeabführung durch das Abgas aufgrund einer Verringerung des Pumpverlusts gering, wobei die durch die Verbrennung erzeugte Wärmemenge abnimmt, obwohl die Abgasmenge erhöht ist, weil das Luft-/Kraftstoffverhältnis auf einen mageren Wert gesetzt ist. Daher wird die Abgastemperatur im Vergleich zum Fall einer Verbrennung mit fettem Luft-/ Kraftstoffverhältnis niedrig.

Fig. 23 zeigt ein Beispiel der Abgastemperatur für verschiedene Motordreh zahlen und -drehmomente. Die Temperatur des Abgases ist bei niedriger Motordrehzahl und bei niedrigem Motordrehmoment gering. Wenn daher die Schichtladungsverbrennung bei niedriger Motordrehzahl und niedrigem Drehmoment wie etwa im Leerlaufzustand fortgeführt wird, wird die Tempe ratur des Katalysators gesenkt, obwohl die Motorkühlmitteltemperatur hoch ist.

In einem solchen Fall wird daher vorzugsweise die Temperatur des Katalysa tors beibehalten, indem der Zündzeitpunkt zur Nacheilungswinkelseite verschoben wird, um den aktiven Zustand des Katalysators aufrechtzuerhalten. In der durch den Nacheilungsbetrag unter Verwendung der Motorkühlmittel temperatur erhaltenen Steuerung, die mit Bezug auf Fig. 18 beschrieben worden ist, kann jedoch der Zündzeitpunkt nicht zur Nacheilungswinkelseite verschoben werden, da die Motorkühlmitteltemperatur in einem solchen Zustand nicht absinkt.

Durch Anwenden des Verfahrens zur Berechnung eines erforderlichen Nacheilungsbetrags für die Verschiebung des Zündzeitpunkts zur Nach eilungswinkelseite bei einer Abnahme der Temperatur des Katalysators kann daher, wie in Fig. 24 gezeigt ist, die Temperatur des Katalysators auf einem Wert gehalten werden, der einen guten aktiven Zustand des Katalysators gewährleistet.

Wie in Fig. 24 gezeigt ist, sind die Blöcke 141 bis 143 sowie der Block 161 funktionale Einrichtungen, die mit dem in Fig. 18 gezeigten Ausführungsbei spiel äquivalent sind. Der Block 191 berechnet die Abgastemperatur anhand des Betriebszustandes des Motors. Der Block 192 schätzt die Temperatur des Katalysators aus der Abgastemperatur, der Zeit, in der der Betriebszustand vorliegt, und dergleichen. Der Block 193 erhält durch Durchsuchen eines Kennfeldes der geschätzten Katalysatortemperatur und eines Koeffizienten, der die Verschiebung des Zündzeitpunkts zur Nacheilungswinkelseite angibt, einen Koeffizientenwert, der zu dem mit dem Basiswert des Nacheilungsbe trags multiplizierten Koeffizienten addiert wird. Die Rechenverarbeitung in jedem der Blöcke 191 bis 193 wird ebenfalls durch die Recheneinrichtung 100 der Steuereinheit 2 ausgeführt. Obwohl die Abgastemperatur und die Kataly satortemperatur in diesem Ausführungsbeispiel geschätzt werden, können die Temperaturinformationen durch das Verfahren der direkten Messung dieser Temperaturen unter Verwendung von Temperatursensoren auch direkt erfaßt werden. Obwohl ferner die Beschreibung für das Beispiel der Ausführung der Steuerung des Verschiebens des Zündzeitpunkts zur Nacheilungswinkelseite für die Steuerung der Temperatur des Katalysators beschrieben worden ist, kann die Erfindung auch auf verschiedene Anforderungen der Verschiebung des Zündzeitpunkts zur Nacheilungswinkelseite wie etwa eine Geräuschver ringerung des Motors, eine Ausgangsdrehmomentsteuerung, eine Klopf vermeidungssteuerung und dergleichen angewendet werden.

Obwohl ferner die Beschreibung für den Fall gegeben worden ist, daß der Zündzeitpunkt zur Nacheilungswinkelseite verschoben wird, kann die Erfin dung auch auf eine Anforderung zur Verschiebung des Zündzeitpunkts zur Vorteilungswinkelseite durch Verschieben der Bedingungen der geraden Linie yy in Fig. 7 angewendet werden, wobei diese Anwendung der Anwendung auf die Anforderung zur Verschiebung zur Nacheilungswinkelseite gleicht und das Funktionsprinzip im Hinblick auf die Fähigkeit, eine gute Verbrennung zu er halten, gleich ist.

Obwohl oben Ausführungsformen des Motorsteuersystems der Erfindung im einzelnen beschrieben worden sind, ist die Erfindung selbstverständlich nicht auf diese Ausführungsformen eingeschränkt und können verschiedene Ände rungen und Abwandlungen am Entwurf vorgenommen werden, ohne vom Erfindungsgedanken und vom Umfang der Erfindung, der in den beigefügten Ansprüchen angegeben ist, abzuweichen.

In einem Steuersystem für einen Direkteinspritzungsmotor, bei dem die Kraftstoffeinspritzung und die Zündung während des Verdichtungshubs erfolgen, kann das Steuersystem für Direkteinspritzungsmotoren der Erfindung den Zündzeitpunkt und den Einspritzstartzeitpunkt unter Aufrechterhaltung eines stabilen Verbrennungszustandes ändern.

Claims

1. Steuersystem für Motoren mit Direkteinspritzung, mit
einer Einrichtung (13) zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Zylinder (9) des Motors (1) während eines Verdichtungshubs,
einer Einrichtung (16) zum Zünden des Kraftstoffs während des Verdichtungshubs, und
einer Einrichtung (100) zum Bestimmen des Kraftstoffeinspritzzeit punkts und des Zündzeitpunkts anhand der Drehzahl und der Last des Motors (1),
gekennzeichnet durch
eine Einrichtung (100), die den Zündzeitpunkt anhand von Bedingungen modifiziert, die von der Drehzahl und von der Last des Motors (1) verschieden sind, und
eine Einrichtung (100), die den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt entsprechend der Drehzahl des Motors (1) in der Weise modifiziert, daß er an die Änderung des Verhaltens in der Brennkammer (9a), die durch die Modifi kation des Zündzeitpunkts verursacht wird, angepaßt ist.

2. Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der modifizierte Wert des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts anhand des modifizierten Werts des Zündzeitpunkts und der Drehzahl des Motors (1) berechnet wird.

3. Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch kennzeichnet, daß der modifizierte Wert des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts anhand des modifizierten Werts des Zündzeitpunkts, der Drehzahl des Motors (1) und eines Kraftstoff förderdrucks berechnet wird.

4. Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (100), die den Zündzeitpunkt modifiziert, einen Grenzwert für die Änderung des zu modifizierenden Wertes setzt.

5. Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (100), die den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt modifiziert, einen Grenzwert für die Änderung des modifizierten Wertes setzt.