DE10104232A1 - Steuervorrichtung für Mehrzylindermotoren - Google Patents

Abstract

In einer Motorsteuervorrichtung für Mehrzylindermotoren, die eine Einspritzimpulsbreiten-Stelleinheit zum Einstellen der Einspritzimpulsbreite für ein für jeden Zylinder (1a) des Motors vorhandenes Einspritzventil (6) auf der Grundlage von Signalen, die von einem Motorbetriebszustand-Erfassungssystem (11, 13, 17, 26, 29) im Fahrzeug ausgegeben werden, umfaßt, enthält diese Stelleinheit (10) eine Motoranlaß-Einspritzimpulsbreiten-Stelleinheit, die im Motoranlaßbetrieb die Einspritzimpulsbreite für jeden Zylinder (1a) einstellt, wobei die Motoranlaß-Einspritzimpulsbreiten-Stelleinheit ihrerseits eine Einspritzimpulsbreiten-Korrektureinheit enthält, die in jedem Zyklus einen Korrekturkoeffizienten für die Basis-Einspritzimpulsbreite (EGIS) für jeden Zylinder bestimmt.

Description

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Motorsteuervorrichtungen und insbeson­ dere eine Steuervorrichtung für Mehrzylindermotoren, die die beim Anlassen des Motors in den Motor eingespritzte Kraftstoffmenge durch individuelles Korrigieren der von den jeweiligen Kraftstoffeinspritzventilen in die zugeord­ neten Zylinder eingespritzte Kraftstoffmenge korrigiert.

Im Rahmen des Umweltschutzes ist es erwünscht, daß die Abgasemissionen von Kraftfahrzeugen zu reduzieren. Der Umweltschutz hat weltweit Abgasbe­ schränkungen gefordert, in Japan etwa im "Low Emission Vehicle Plan" (Post 53 Regulation) und in den USA im "Ultra Low Emission Vehicle Plan" (ULEV) und im "Zero Emission Vehicle Plan" (ZEV), im Phase-3,4-Plan usw. Um diese Abgasbeschränkungen zu erzielen, sind im gesamten Kraftstoff­ verbrennungsprozeß Verbesserungen erforderlich. Um diese Verbesserungen zu erreichen, muß das Ausmaß der Unterschiede zwischen den Luft/Kraftstoff­ verhältnissen in den jeweiligen Zylindern verringert werden, ferner muß das Muster des Luft-/Kraftstoffgemischs in jedem Zylinder verbessert werden.

Kürzlich ist ein Verfahren zum Einspritzen von Kraftstoff entwickelt worden, bei dem eine Mehrpunkteinspritzung (MPI) ausgeführt wird. Bei diesem Kraftstoffeinspritzverfahren wird Kraftstoff unabhängig in jeden Zylinder durch ein zugeordnetes Kraftstoffeinspritzventil eingespritzt, wobei angegeben wird, daß mit diesem Verfahren das Motorbetriebsverhalten wie etwa der Kraftstoffverbrauch, die Drehmomenterzeugung, die Laufeigenschaften und dergleichen verbessert werden können.

Dieses Verfahren spritzt jedoch beim Anlassen des Motors Kraftstoff in alle Zylinder ein, um eine frühe erste Verbrennung zu erzielen, anschließend erfolgt eine sequentielle Einspritzung in die entsprechenden Zylinder, nach­ dem der obere Totpunkt eines Referenzzylinders bestimmt worden ist, der seinerseits einen unverbrannten Anteil des ersten eingespritzten Kraftstoffs ausstößt, so daß das Abgasverhalten des Motors verschlechtert wird. Zur Lösung dieses Problems sind verschiedene Kraftstoffeinspritzverfahren und -Vorrichtungen vorgeschlagen worden, die etwa aus JP Hei 5-33699-A, JP Hei 9-250380-A und JP Hei 10-103128-A bekannt sind.

In den Fig. 8A und 8B ist das Verhalten des Kraftstoffs und der Luft in den beiden ersten Zyklen veranschaulicht. Wenn im ersten Zyklus Kraftstoff vom Einspritzventil eines zugeordneten Zylinders eingespritzt wird, gelangt ein Teil des eingespritzten Kraftstoffs in den Zylinder, während ein anderer Teil des Kraftstoffs sich an der Innenwand des entsprechenden Luftansaugrohrs niederschlägt, wie in Fig. 8A gezeigt ist. Da im zweiten Zyklus der vom Einspritzventil eingespritzte Kraftstoff zusammen mit dem an der Innenwand niedergeschlagenen Kraftstoff in diesen Zylinder eingespritzt wird, ist die Menge des in diesen Zylinder eingespritzten Kraftstoffs größer als diejenige, die vom Einspritzventil selbst eingespritzt wird, wie in Fig. 8B gezeigt ist.

Weiterhin erfolgt im zweiten Zyklus aufgrund einer Fehleinstellung der Öffnungs-/Schließzeiten der Einlaß- und Auslaßventile jedes Zylinders eine Abgasrückführung, durch die ein Teil des Abgases des ersten Zyklus in den Zylinder zurückgeführt wird, wie in Fig. 8B gezeigt ist, wodurch der Anteil von dem Zylinder im zweiten Zyklus zuzuführender Frischluft abnimmt. Daher ist im zweiten Zyklus das Luft-/Kraftstoffverhältnis (im folgenden mit L/K bezeichnet) in der Nähe der Zündkerze des Zylinders aufgrund der Abnahme von Frischluft fetter, weil Abgas in den Zylinder zurückgeführt wird und weil die Menge des dem Zylinder zugeführten Kraftstoffs durch den an der Innenwand des Luftansaugrohrs niedergeschlagenen Kraftstoff erhöht wird, wodurch eine unvollständige Verbrennung erfolgt. Um dieses Problem zu lösen, ist in JP Hei 10-54271-A eine Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung vorgeschlagen worden, in der die von einem Einspritzventil im zweiten Zyklus eingespritzte Kraftstoffmenge auf einen Wert gesetzt wird, der von der Kraftstofthienge abweicht, die vom Einspritzventil im ersten Zyklus einzu­ spritzen ist.

Bei dieser Vorrichtung wird die jedem Zylinder zugeführte Kraftstoffmenge durch unterschiedliches Setzen des Soll-L/K im Zylinder im ersten und im zweiten Zyklus geändert, so daß im ersten Zyklus die von einer Einspritzein­ richtung des Zylinders einzuspritzende Krafistoffinenge als Summe aus der Menge des beim Anlassen auftretenden Kraftstoffniederschlags an der Innen­ wand des Luftansaugrohrs und aus der dem Zylinder zuzuführenden Menge gesetzt wird und im zweiten Zyklus die von der Einspritzeinrichtung des Zylinders einzuspritzende KraftstoffVnenge als Differenz zwischen der dem Zylinder zuzuführenden Kraftstoffmenge und der Menge des beim Anlassen auftretenden Kraftstoffniederschlags an der Innenwand des Luftansaugrohrs gesetzt wird.

Hierbei ist das L/K in einem Zylinder im zweiten Zyklus gerechnet ab dem Anlassen des Motors fetter als in anderen Zyklen, wie in Fig. 9 gezeigt ist, was durch die Wirkungen der Abnahme der Frischluftmenge aufgrund der Abgas­ rückführung in einen Zylinder und der durch den Kraftstoffniederschlag an der inneren Oberfläche des Luftansaugrohrs und dergleichen bedingten Zunahme des zugeführten Kraftstoffs hervorgerufen wird. Wie ferner in Fig. 10 gezeigt ist, nehmen sowohl die Menge des an der inneren Oberfläche des Luftansaug­ rohrs niedergeschlagenen Kraftstoffs als auch die Kohlenwasserstoffmenge im Abgas insbesondere für den im zweiten Zyklus seit dem Anlassen des Motors in einen Zylinder geleiteten Kraftstoff zu, da die Größe zerstäubter Kraftstoff partikel zunimmt.

Das Problem der Absenkung der Frischlufimenge aufgrund der Abgasrück­ führung in einen Zylinder wird durch Steuern eines Aktuators einer Vorrich­ tung (VVT) zum variablen Einstellen der Ventilsteuerung in der Weise, daß der relative Drehwinkel zwischen der Kurbelwelle und der Nockenwelle geän­ dert wird, so daß der Öffnungs-/Schließzeitpunkt der Einlaß- und Auslaßven­ tile mit dem relativen Soll-Drehwinkel, der den momentanen Betriebsbedin­ gungen des Motors entspricht, übereinstimmt, gelöst. Darüber hinaus wird beim Anlassen des Motors das Problem der Zunahme der Kraftstoffmenge, die durch den Kraftstoffniederschlag an einer Oberfläche des Luftansaugrohrs anhaftet, in gewissem Maß durch Steuern eines Aktuators eines Verwirbe­ lungssteuerventils (SCV) zur Erzeugung einer Wirbelströmung in jedem Zylinder und durch Verkleinern der Partikelgröße des vom Einspritzventil eingespritzten Kraftstoffs gelöst, wie in Fig. 11 gezeigt ist.

Wegen der Zunahme der zugeführten Kraftstoffmenge aufgrund des Kraft­ stoffniederschlags in jedem Zylinder beim Anlassen des Motors ist der Betriebszustand in jedem Zylinder unterschiedlich. Beispielsweise befindet sich ein Zylinder im Luftansaugtakt, während sich ein anderer Zylinder im Abgasausstoßtakt befindet. Selbst im gleichen Zyklus sind die Druckwerte und dergleichen in den jeweiligen Zylindern unterschiedlich. Die Erfinder haben erkannt, daß das Problem des Kraftstoffniederschlags beim Anlassen des Motors durch Ändern eines Stehwertes für die Kraftstoffeinspritzmenge für jeden Zylinder zusätzlich zu einem Stellwert für die Kraftstoffeinspritzmenge in jedem Zylinder vollständig gelöst werden kann, was der Forderung eines erhöhten Umweltschutzes entgegenkommt. Im Stand der Technik wird diesem Punkt jedoch keine besondere Aufmerksamkeit geschenkt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Steuervorrichtung für Mehrzylindermotoren mit Mehrpunkt-Einspritzsystem zu schaffen, die eine vollständige Kraftstoffverbrennung beim Anlassen des Motors unter Verwen­ dung eines Einstellmechanismus für variable Ventilsteuerung und/oder eines Verwirbelungssteuerventils durch Steuern der Kraftstoffeinspritzmenge jedes Zylinders beim Anlassen des Motors erzielen kann.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Steuervorrichtung für Mehrzylinder­ motoren nach Anspruch 1. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhän­ gigen Ansprüchen angegeben.

Die erfindungsgemäße Motorsteuervorrichtung für Mehrzylindermotoren umfaßt eine Einspritzimpulsbreiten-Stelleinrichtung zum Einstellen einer Einspritzimpulsbreite für ein einem Zylinder zugeordnetes Einspritzventil auf der Grundlage von Signalen, die von einer in einem Fahrzeug befindlichen Motorbetriebszustand-Erfassungseinrichtung ausgegeben werden. Die Ein­ spritzimpulsbreiten-Stelleinrichtung umfaßt eine Motoranlaß-Einspritzimpuls­ breiten-Stelleinrichtung zum Einstellen einer Einspritzimpulsbreite für jeden Zylinder beim Anlassen des Motors, wobei diese Motoranlaß-Einspritzimpuls­ breiten-Stelleinrichtung ihrerseits eine Einspritzimpulsbreiten-Korrekturein­ richtung enthält, die in jedem Zyklus einen Korrekturkoeffizienten für eine Basis-Einspritzimpulsbreite für jeden Zylinder bestimmt.

Da in der Motorsteuervorrichtung mit dem obigen Aufbau die Einspritzmenge für die Zylinder in jedem Zyklus und die Einspritzmenge für jeden Zylinder in einem bestimmten Zyklus bestimmt werden, kann das Luft- /Kraftstoffverhältnis dem stöchiometrischen Verhältnis angenähert werden, was der Forderung nach einem verbesserten Umweltschutz entgegenkommt.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Motorsteuervorrichtung der Erfindung bestimmt die Einspritzimpulsbreiten-Korrektureinrichtung einen Korrekturkoeffizienten für jeden Zylinder für die Basis-Einspritzimpulsbreite im zweiten Zyklus beim Anlassen des Motors, wobei diese Einrichtung die Einspritzimpulsbreiten für die jeweiligen Zylinder bestimmt, so daß die Einspritzimpulsbreiten in der Reihenfolge der Einspritzvorgänge in die einzelnen Zylinder wenigstens im zweiten Zyklus nach dem Anlassen des Motors abnehmen.

In einer nochmals weiteren bevorzugten Ausführungsform der Motorsteuer­ vorrichtung bestimmt die Einspritzimpulsbreiten-Korrektureinrichtung die Einspritzimpulsbreite für jeden Zylinder auf der Grundlage des Drucks im Luftansaugrohr im ersten Zyklus sowie der Druckdifferenz zwischen dem Druck im Luftansaugrohr im vorhergehenden Zyklus und jenem im aktuellen Zyklus. Alternativ bestimmt diese Einrichtung die Einspritzimpulsbreiten für jeden Zylinder auf der Grundlage der Motordrehzahl im ersten Zyklus und der Motordrehzahldifferenz zwischen dem vorhergehenden Zyklus und dem aktuellen Zyklus.

Gemäß einer nochmals weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält die Motorsteuervorrichtung eine Antriebseinrichtung für den Einstell­ mechanismus für die variable Ventilsteuerung, die den Öffnungs-/Schließ­ zeitpunkt der Einlaßventile und Auslaßventile jedes Zylinders ändert, und/oder eine Antriebseinrichtung für das Verwirbelungssteuerventil, das in jedem Zylinder eine Wirbelströmung erzeugt.

In der erfindungsgemäßen Motorsteuervorrichtung mit dem obigen Aufbau kann eine vollständige Verbrennung insbesondere im zweiten Zyklus nach dem Anlassen des Motors aufgrund der Wirkungen der obigen Einspritzmen­ gensteuerung für jeden Zylinder ausgeführt werden. Genauer wird die Basis- Einspritzimpulsbreite durch einen Korrekturkoeffizienten für jeden Zylinder korrigiert und werden die Abgasrückführung in einen Zylinder sowie der Kraftstoffniederschlag an der inneren Oberfläche eines Luftansaugrohrs unterdrückt, indem ein Einstellmechanismus für die variable Ventilsteuerung und ein Verwirbelungssteuerventil verwendet werden.

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 ein Diagramm zur Erläuterung des Gesamtaufbaus eines Motorsteuersystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 einen schematischen Blockschaltplan zur Erläuterung des Aufbaus einer Motorsteuervorrichtung in dem Motorsteuersystem nach Fig. 1;

Fig. 3A einen Graphen zur Erläuterung der Beziehung zwischen einem Motordrehzahl-Korrekturkoeffizienten Kn und der Motordrehzahl;

Fig. 3B einen Graphen zur Erläuterung der Beziehung zwischen einem Motoranlaßzeitpunkt-Korrekturkoeffizienten Kst und der seit dem Anlassen des Motors verstrichenen Zeit;

Fig. 4A ein Kennfeld für Einspritzmengen-Korrekturkoeffizienten Kf, das von einer Einspritzimpulsbreiten-Korrektureinrichtung in der Mo­ torsteuervorrichtung nach Fig. 2 verwendet wird;

Fig. 4B ein Diagramm zur Erläuterung der Einspritzimpulsbreiten und der Einspritzreihenfolge der jeweiligen Zylinder in jedem Zyklus;

Fig. 5A einen Graphen zur Erläuterung der Betriebseigenschaften des Motors, in dem eine Motorsteuervorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung verwendet wird;

Fig. 5B ein Diagramm zur Erläuterung der Einspritzimpulsbreiten und der Einspritzreihenfolge der jeweiligen Zylinder in jedem Zyklus;

Fig. 6A ein Diagramm der gekrümmten Fläche des Korrekturkoeffizienten Kf, die von der Einspritzimpulsbreiten-Korrektureinrichtung ver­ wendet wird, die die Motorsteuerung der Fig. 5A und 5B bestimmt;

Fig. 6B ein Diagramm eines weiteren Beispiels der gekrümmten Fläche des Korrekturkoeffizienten Kf, die von der Einspritzimpulsbreiten-Kor­ rektureinrichtung verwendet wird;

Fig. 7 ein Balkendiagramm zur Erläuterung der Verbesserung des L/K- Verhältnisses in jedem Zylinder im zweiten Zyklus seit dem Anlas­ sen des Motors, die durch Gegenmaßnahmen erzielt wird, die in den Motorsteuervorrichtungen gemäß den in den Fig. 5A und 5B sowie 6A und 6B gezeigten Ausführungsformen ergriffen werden;

Fig. 8A die bereits erwähnte Darstellung zur Erläuterung des Verhaltens des Kraftstoffs, der Luft und der Abgasrückführung in einem Zylinder im ersten Zyklus in einem herkömmlichen MPI-System;

Fig. 8B die bereits erwähnte Darstellung zur Erläuterung des Verhaltens des Kraftstoffs, der Luft und der Abgasrückführung in einem Zylinder im zweiten Zyklus in dem herkömmlichen MPI-System;

Fig. 9 den bereits erwähnten Graphen zur Erläuterung des L/K-Verhältnis­ ses in dem in den Fig. 8A und 8B gezeigten Zylinder in den ent­ sprechenden Zyklen; und

Fig. 10 den bereits erwähnten Graphen zur Erläuterung der Menge des an der inneren Oberfläche des Luftansaugrohrs niedergeschlagenen Kraftstoffs und der Abgasmenge des in den Fig. 8A und 8B ge­ zeigten Zylinders in den entsprechenden Zyklen.

Fig. 1 zeigt den Gesamtaufbau eines Motorsteuersystems gemäß einer Ausfüh­ rungsform der Erfindung. In Fig. 1 sind mit jedem Zylinder 1a eines Vierzy­ lindermotors 1 ein Luftansaugrohr 18 und ein Abgasrohr 25, die durch ein Einlaßventil 7 bzw. ein Auslaßventil 8 geöffnet und geschlossen werden, verbunden. Das Luftansaugrohr 18 besitzt zwei Zweigrohre, wovon jedes einen Luftansauganschluß besitzt, sowie einen Luftreiniger 5, der sich an der Einlaßseite des Luftansaugrohrs 18 befindet.

Die von einem Einlaßabschnitt 12 des Luftreinigers 5 angesaugte Luft bewegt sich durch eine Rohrleitung 14, die sich hinter einem Filter 5' des Luftreinigers 5 befindet, und durch einen Drosselklappenkörper 2, der eine Drosselklappe 2' für die Einstellung der durch den Filter 5' gegangenen Ansaugluftmenge enthält. Anschließend tritt die Luft in einen Sammler 16 ein. Der Sammler 16 verteilt die Ansaugluft auf die Luftansaugrohre der jeweiligen Zylinder 1a des Vierzylindermotors 1, wodurch die auf die einzelnen Ansaugrohre verteilte Luft dem zugehörigen Zylinder 1a zugeführt wird.

Andererseits wird von einem Kraftstofftank 30 Kraftstoff angesaugt und durch eine Kraftstoffpumpe 31 mit Druck beaufschlagt. Der mit Druck beaufschlagte Kraftstoff bewegt sich durch ein Kraftstoffrohr 33, das einen Kraftstoffdämp­ fer 34 und einen Kraftstoffilter 35 enthält, und wird in einen Kraftstoffeinlaß einer Einspritzeinrichtung 6 eingeleitet. Dann wird der Druck des in die Einspritzeinrichtung 6 eingeleiteten Kraftstoffs auf einen konstanten Druck geregelt, wobei eine überschüssige Kraftstoffmenge zum Kraftstofftank 30 zurückgeleitet wird.

Der Drosselkörper 2 ist mit einem Drucksensor 26, der den Druck im Luftan­ saugrohr erfaßt, sowie mit einem Drosselsensor 17, der den Öffnungsgrad der Drosselklappe 2' erfaßt, ausgerüstet. An der Kurbelwelle (nicht gezeigt), am Abgasrohr 25 bzw. am Zylinder 1a sind ein Kurbelwinkelsensor 13 zur Erfas­ sung des Drehwinkels einer Kurbelwellenplatte 15, ein Sauerstoffsensor 11 zum Erfassen der Sauerstoffkonzentration im Abgas bzw. ein Wassertempe­ ratursensor 29 zum Erfassen der Temperatur des Kühlwassers des Motors 1 angebracht.

Ein Ansaugluftmengen-Signal, das vom Drucksensor 26 ausgegeben wird, und Signale, die vom Drosselsensor 17, vom Wassertemperatursensor 29, vom Kurbelwinkelsensor 13 und vom Sauerstoffsensor 11 ausgegeben werden, werden an eine Motorsteuereinheit 10 geschickt.

Die Motorsteuereinheit 10 führt vorgegebene Rechenprozesse auf der Grund­ lage der den Motorbetriebszustand angebenden Signale, welche von den obigen Sensoren geschickt werden, aus, um einen optimalen Motorbetrieb wie etwa das Öffnen/Schließen eines Einspritzventils 6 zum Einspritzen von Kraftstoff in die einzelnen Zylinder 1a, das Ansteuern einer Zündkerze 19 durch Einschalten/Ausschalten einer Zündspule 9 und das Öffnen/Schließen eines Leerlaufdrehzahl-Steuerventils (ISC-Ventil) 21, das die Leerlaufdrehzahl steuert, zu erzielen. Außerdem steuert die Steuereinheit 10 ein Relais 24 zum Schalten des Betriebs der Kraftstoffpumpe 31, eine Verwirbelungssteuerventil- Antriebseinrichtung 40 sowie eine Ventilsteuerung-Einstellmechanismus- Antriebseinrichtung 50.

Fig. 2 zeigt schematisch den inneren Aufbau der Motorsteuereinheit 10. Die Motorsteuereinheit 10 umfaßt eine Eingangsschaltung 191, die eine LSI- Schaltung (E/A-LSI) zum Eingeben der den Motorbetriebszustand angebenden Signale 190, die von den obigen Sensoren geschickt werden, enthält, einen A/D-Umsetzer 192, eine Zentraleinheit (CPU) 193, einen wiederbeschreibba­ ren nichtflüchtigen Speicher (EPROM) 194, einen Schreib-Lese-Speicher (RAM) 195 zum vorübergehenden Speichern von Ergebnissen der von der CPU 193 ausgeführten Berechnungen und der A/D-Umsetzung sowie eine Ausgangsschaltung 196 zum Ausgeben der Steuersignale 197, die Aktuatoren der obigen Komponenten oder Vorrichtungen ansteuern. Genauer führt die CPU 193 die vorgegebenen Prozesse unter Verwendung des EPROM 194 und des RAM 195 anhand der vom Sauerstoffsensor 11, vom Kurbelwinkelsensor 13, von einem (in Fig. 1 nicht gezeigten) Anlasserschalter, vom Drucksensor 26, vom Wassertemperatursensor 29, vom Relais 23 einer Batterie 22, vom Drosselsensor 17 und dergleichen geschickten Signale aus und steuert ferner jedes Einspritzventil 6, jede Zündkerze 19, das Relais 24 der Kraftstoffpumpe 30, Aktuatoren der Verwirbelungssteuerventil-Antriebseinrichtung 40 und der Ventilsteuerung-Einstellmechanismus-Antriebseinrichtung 50. Ferner steuert die CPU 193 den Betrieb des sequentiellen Einspritzens von Kraftstoff ab dem Anlassen des Motors, wobei Kraftstoff in die jeweiligen Zylinder in Überein­ stimmung mit dem Zeitverlauf der Luftansaug- und Kraftstoffeinspritzprozesse für jeden Zylinder 1a eingespritzt wird.

Die Verwirbelungssteuerventil-Antriebseinrichtung 40 öffnet und schließt das (in Fig. 1 nicht gezeigte) Verwirbelungssteuerventil, um eine Verwirbelungs­ strömung in jedem Zylinder 1a zu erzeugen, und befindet sich stromaufseitig von den einzelnen Einspritzventilen 6. Die Strömungsquerschnittsfläche des Luftansaugrohrs 18 wird durch Ansteuern des Verwirbelungssteuerventils in Schließrichtung verengt, wodurch die Geschwindigkeit der durch das Luftan­ saugrohr 18 sich bewegenden Luftströmung erhöht wird, so daß wiederum die Menge des an der Innenwand des Rohrs 18 niedergeschlagenen Kraftstoffs verringert wird. Außerdem wird durch Schicken der Ansaugluft durch nur einen der beiden Luftansauganschlüsse, die für jeden Zylinder 1 vorgesehen ist, eine Strömung in seitlicher Richtung (Verwirbelungsströmung) erzeugt, die so eingestellt wird, daß sie im Verdichtungstakt des Zylinders 1a in die Nähe der Zündkerze 19 angehoben wird.

Die Ventilsteuerung-Einstellmechanismus-Antriebseinrichtung 50 stellt den Öffnungs-/Schließzeitpunkt der Einlaßventile 7 und der Auslaßventile 8 jedes Zylinders 1a so ein, daß der relative Drehwinkel zwischen der Kurbelwelle, die eine hin- und hergehende Bewegung jedes Kolbens in eine Drehbewegung umsetzt, und der (in Fig. 1 nicht gezeigten) Nockenwelle, die die Drehbewe­ gung an die Einlaßventile 7 und die Auslaßventile 8 überträgt, mit dem relativen Sollwinkel, der dem jeweiligen Motorbetriebszustand entspricht, übereinstimmt, indem sie den relativen Drehwinkel ändert. Durch die obige Einstellung der Öffnungs-/Schließzeitpunkte der Einlaßventile 7 und der Auslaßventile 8 wird eine Abgasrückführung in den Zylinder verhindert, wodurch wiederum verhindert wird, daß die jedem Zylinder 1a zugeführte Frischluftmenge abnimmt.

Die Motorsteuereinheit 10 gemäß den Ausführungsformen der Erfindung umfaßt eine Motorbetriebszustand-Erfassungseinrichtung, die Signale emp­ fängt, die vom Drucksensor 26, vom Kurbelwinkelsensor 13, vom Drosselsen­ sor 17, vom Wassertemperatursensor 29, vom Sauerstoffsensor 11 und der­ gleichen geschickt werden, eine Einspritzimpulsbreiten-Stelleinrichtung, die eine Einspritzimpulsbreite auf der Grundlage von Signalen einstellt, die von der Motorbetriebszustand-Erfassungseinrichtung geschickt werden, eine Einspritzmengen-Berechnungseinrichtung, die die Menge des von jedem Einspritzventil 6 eingespritzten Kraftstoffs auf der Grundlage eines von der Einspritzimpulsbreiten-Stelleinrichtung geschickten Signals berechnet, eine Einspritzzeitpunkt-Berechnungseinrichtung, die den Zeitpunkt des Einsprit­ zens in jeden Zylinder 1a berechnet, sowie eine Einspritzventil-Antriebsein­ richtung, die jedes Einspritzventil 6 auf der Grundlage der von der Einspritz­ mengen-Berechnungseinrichtung und von der Einspritzzeitpunkt-Berech­ nungseinrichtung geschickten Signale antreibt.

Die Einspritzimpulsbreiten-Stelleinrichtung enthält eine Motoranlaß-Ein­ spritzimpulsbreiten-Stelleinrichtung, die einen Sollwert für die Steuerung der Kraftstoffmenge in jeden Zylinder 1a in jedem Zyklus beim Anlassen des Motors (Betrieb während der Zeit, in der die Motordrehzahl eine vorgegebene Drehzahl erreicht, oder in der der Anlasserschalter geschlossen ist) zu steuern, eine Normalbetrieb-Einspritzimpulsbreiten-Stelleinrichtung, die eine Ein­ spritzimpulsbreite für jeden Zylinder 1a in einer vom Leerlautbetrieb ver­ schiedenen Periode einstellt. Die Motoranlaß-Einspritzimpulsbreiten-Stellein­ richtung umfaßt außerdem eine Einspritzimpulsbreiten-Korrektureinrichtung, die eine Basis-Einspritzimpulsbreite, die anhand der durch die Einspritzmen­ gen-Berechnungseinrichtung bestimmten Einspritzmenge festgelegt wird, korngiert. Eine Einspritzimpulsbreite EGIM beim Anlassen des Motors wird für jeden Zyklus durch die Motoranlaß-Einspritzimpulsbreiten-Stelleinrichtung unter Verwendung der Gleichung

EGIM = EGIS × Kn × Kst × Kf (1)

erhalten, wobei EGIS eine Basis-Einspritzimpulsbreite ist, die entsprechend der Wassertemperatur des Motors 1 bestimmt wird, Kn ein Korrekturkoeffi­ zient für die Motordrehzahl ist, Kst ein Korrekturkoeffizient für die seit dem Anlassen des Motors verstrichene Zeit ist und Kf ein Korrekturkoeffizient für die Kraftstoffeinspritzmenge ist.

Die Einspritzimpulsbreiten-Korrektureinrichtung in der Motoranlaß-Ein­ spritzimpulsbreiten-Stelleinrichtung bestimmt außerdem den Korrekturkoeffi­ zienten Kn, den Korrekturkoeffizienten Kst und den Korrekturkoeffizienten Kf. Hierbei wird der Korrekturkoeffizient Kn in der Weise bestimmt, daß die Impulsbreite EGIS abnimmt, wenn die Motordrehzahl zunimmt, wie in Fig. 3A gezeigt ist, während der Korrekturkoeffizient Kst so bestimmt wird, daß die Impulsbreite EGIS mit zunehmender verstrichener Zeit abnimmt, wie in Fig. 3B gezeigt ist.

Die Fig. 4A und 4B zeigen, wie der Korrekturkoeffizient Kf bestimmt wird, bzw. ein Beispiel von Ergebnissen der Bestimmung des Korrekturkoeffizien­ ten Kf, die durch die Motorsteuereinheit 10 gemäß dieser Ausführungsform erhalten werden.

Zunächst gibt in Fig. 4B, die die Einspritzimpulsbreiten Ti und die Einspritz­ reihenfolge in die entsprechenden Zylinder in jedem Zyklus zeigt, das jedem Einspritzimpuls angefügte Bezugszeichen die Einspritzreihenfolge des entsprechenden Zylinders 1a sowie die Zyklusnummer an. Beispielsweise gibt das Bezugszeichen (1-2) die Nummer (Nr. 1) des Zylinders an, in den im zweiten Zyklus als erstes Kraftstoff eingespritzt wird.

Wie aus Fig. 4B hervorgeht, bestimmt die Einspritzimpulsbreiten-Korrektur­ einrichtung die Einspritzimpulsbreiten Ti im ersten Zyklus in der Weise, daß alle Breiten Ti gleich sind. Andererseits wird im zweiten Zyklus der Korrek­ turkoeffizient Kf für die Basis-Einspritzimpulsbreite so bestimmt, daß die Breiten Ti im zweiten Zyklus kleiner als jene im ersten Zyklus sind und daß sie in der Einspritzreihenfolge der jeweiligen Zylinder 1a abnehmen. Somit wird die Einspritzmenge in jeden Zylinder 1a auf der Grundlage des Korrek­ turkoeffizienten Kf für jeden Zylinder 1a gesteuert, der seinerseits durch die Motoranlaß-Einspritzimpulsbreiten-Stelleinrichtung bestimmt wird. In dieser Ausführungsform wird, wie in Fig. 4A gezeigt ist, jeder Korrekturkoeffizient Kf durch Nachschlagen in einem Korrekturkoeffizienten-Kennfeld, das im EPROM 194 abgelegt ist und die Korrekturverhältnisse für die Basis-Ein­ spritzimpulsbreite beschreibt, für die jeweilige Einspritzreihenfolge in die Zylinder 1a für jede Zyklusnummer bestimmt, wobei die Korrekturverhältnisse für die Basis-Einspritzimpulsbreite im voraus erhalten werden.

Ferner bestimmt die Motoranlaß-Einspritzimpulsbreiten-Setzeinrichtung die Einspritzimpulsbreiten Ti im dritten Zyklus in der gleichen Weise wie die Einspritzimpulsbreiten Ti im zweiten Zyklus, so daß sie kleiner als jene im ersten Zyklus sind, wobei die Breiten in der Einspritzreihenfolge der jeweili­ gen Zylinder 1a abnehmen. Ferner sind zwar die Einspritzimpulsbreiten Ti im vierten Zyklus so festgelegt, daß alle Breiten Ti gleich sind, sie werden jedoch auf einen kleineren Wert als im ersten Zyklus gesetzt, weil die Menge des niedergeschlagenen Kraftstoffs an der Innenwand des Luftansaugrohrs und dergleichen kleiner als im ersten Zyklus ist.

Die Fig. 5A und 5B sowie 6A und 6B zeigen beispielhafte Ergebnisse des Betriebs unter Verwendung der bestimmten Korrekturkoeffizienten Kf, den die Motorsteuereinheit 10 ausführt, und wie der Korrekturkoeffizient Kf gemäß einer weiteren Ausführungsform bestimmt wird. Fig. 5A zeigt Änderungen des Drucks im Luftansaugrohr, der Abgasrückführungsmenge in einen Zylinder und der Menge des an der Innenwand niedergeschlagenen Kraftstoffs. Fig. 5B zeigt die Einspritzimpulsbreiten Ti und die Einspritzreihenfolge der jeweiligen Zylinder 1a in jedem Zyklus. Weiterhin zeigen die Fig. 6A und 6B Beispiele für das Verfahren zum Bestimmen des Korrekturkoeffizienten Kf, das von der Motorsteuereinheit 10 gemäß dieser Ausführungsform ausgeführt wird.

In dieser Ausführungsform wird die Steuerung der Einspritzmenge jedes Zylinders 1a auf der Grundlage des Korrekturkoeffizienten Kf für jeden Zylinder 1a, der durch die Motoranlaß-Einspritzimpulsbreiten-Stelleinrichtung bestimmt wird, in der gleichen Weise wie in der vorhergehenden Ausführungs­ form gesteuert, jedoch mit der Ausnahme der Bestimmung von Kf, die durch die Einspritzimpulsbreiten-Korrektureinrichtung ausgeführt wird. Daher werden im folgenden lediglich Einzelheiten der Bestimmung von Kf, die durch die Einspritzimpulsbreiten-Korrektureinrichtung ausgeführt wird, erläutert.

Der Korrekturkoeffizient Kf gemäß dieser Ausführungsform wird durch Betrachtung der Eigenschaften wie etwa jener von Fig. 5A, in der die Abgas­ rückführung in einen Zylinder ansteigt und die Menge des an der Innenwand niedergeschlagenen Kraftstoffs abnimmt, wenn der Druck im Luftansaugrohr ansteigt, bestimmt. Genauer wird, wie in Fig. 6A gezeigt ist, der Korrekturko­ effizient Kf auf der Grundlage des Drucks im Luftansaugrohr jedes Zylinders 1a im ersten Zyklus nach dem Anlassen des Motors und der Änderungsgröße ΔP des Drucks im Luftansaugrohr jedes Zylinders 1a in einem Intervall zwischen dem vorhergehenden und dem aktuellen Zyklus bestimmt.

Das oben beschriebene Verfahren zur Bestimmung des Korrekturkoeffizienten Kf wird ausgehend von der Betrachtung erhalten, daß sich jeder Zylinder 1a während eines Zyklus entweder in einem Ansaugtakt, einem Verdichtungstakt, einem Verbrennungstakt oder einem Ausstoßtakt befindet, so daß die jeweili­ gen Zylinder 1a im selben Zyklus in unterschiedlichen Betriebszuständen sind und die Druckwerte in den jeweiligen Zylindern 1a im selben Zyklus verschie­ den sind. Um daher der jüngsten Forderung nach einem umfassenden Umwelt­ schutz zu entsprechen, muß für jeden Zylinder 1a ein unterschiedlicher Korrekturkoeffizient Kf geschaffen werden. Daher wird ein Korrekturkoeffi­ zient Kf für jeden Zylinder 1a durch Nachschlagen in einer Tabelle bestimmt, die die Beziehung zwischen dem Korrekturkoeffizienten Kf und der Werte­ menge aus dem Druck P im Luftansaugrohr des Zylinders 1a und der Druck­ differenz ΔP zwischen dem Druck P_i (i = 1, 2, . . .) im vorhergehenden Zyklus und dem Druck P_i+1 im momentanen Zyklus im Luftansaugrohr des Zylinders 1a beschreibt. Durch Verwenden des Korrekturkoeffizienten Kf, der für jeden Zylinder 1a entsprechend dem Betriebszustand bestimmt wird, wird die Einspritzmenge des Zylinders 1a gesteuert. Mit den jeweiligen Ausführungs­ formen, die die obenbeschriebenen Funktionen besitzen, können die folgenden Wirkungen erhalten werden.

Die Motorsteuereinheit 10 der ersten Ausführungsform umfaßt eine Ein­ spritzimpulsbreiten-Stelleinrichtung zum Einstellen jeder Einspritzimpuls­ breite im Anlaßbetrieb oder im Normalbetrieb des Motors auf der Grundlage von Signalen, die vom Drucksensor 26, dem Kurbelwinkelsensor 13, dem Drosselsensor 17, dem Wassertemperatursensor 29, dem Sauerstoffsensor 11 und dergleichen geschickt werden, die Einspritzmengen-Berechnungseinrich­ tung, die Einspritzzeitpunkt-Berechnungseinrichtung, die ihre Funktionen auf der Grundlage von von der Einspritzimpulsbreiten-Stelleinrichtung geschick­ ten Signalen ausführen, und die Einspritzventil-Antriebseinrichtung. Außer­ dem umfaßt die Motoranlaß-Einspritzimpulsbreiten-Stelleinrichtung in der Einspritzimpulsbreiten-Stelleinrichtung die Einspritzimpulsbreiten-Korrektur­ einrichtung, die die Einspritzimpulsbreiten T_i im ersten Zyklus auf der Grund­ lage eines vom Drucksensor 26 oder vom Kurbelwinkelsensor 13 geschickten Signals so bestimmt, daß alle Breiten T_i gleich sind. Diese Einrichtung bestimmt ferner die entsprechenden Korrekturkoeffizienten Kf im zweiten Zyklus so, daß die Impulsbreiten T_i im zweiten Zyklus kleiner als jene im ersten Zyklus sind und daß die Impulsbreiten T_i in der Einspritzreihenfolge der jeweiligen Zylinder 1a abnehmen. Darüber hinaus wird die Einspritzmenge jedes Zylinders 1a im Motoranlaßbetrieb in jedem Zyklus auf der Grundlage des Korrekturkoeffizienten Kf für den Zylinder 1a, der durch die Einspritzim­ pulsbreiten-Korrektureinrichtung bestimmt wird, gesteuert. Somit kann im Motoranlaßbetrieb, insbesondere im zweiten Zyklus, das L/K-Verhältnis in der Umgebung der Zündkerze 19 jedes Zylinders an das stöchiometrische Luft- /Kraftstoffverhältnis angenähert werden.

Da außerdem in der Motorsteuereinheit 10 der zweiten Ausführungsform der Korrekturkoeffizient Kf für jeden Zylinder 1a auf der Grundlage des Drucks P im Luftansaugrohr im ersten Zyklus und auf der Grundlage der Druckände­ rung ΔP im Luftansaugrohr zwischen dem vorhergehenden Zyklus und dem aktuellen Zyklus im Zylinder 1a bestimmt wird, kann die Einspritzmenge jedes Zylinders 1a unter Berücksichtigung des Betriebszustandes des Zylinders 1a gesteuert werden. Somit kann das Luft-/Kraftstoffverhältnis in der Nähe der Zündkerze 19 jedes Zylinders noch genauer an das stöchiometrische Luft- /Kraftstoffverhältnis angenähert werden.

In den obigen Ausführungsformen wird ferner die Abnahme des Frischluftan­ teils aufgrund einer Abgasrückführung in den Zylinder durch die Ventilsteue­ rung-Einstellmechanismus-Antriebseinrichtung 50 unterdrückt, weiterhin wird die Zunahme des jedem Zylinder 1a zugeführten Kraftstoffs aufgrund des Kraftstoffniederschlags an der Innenwand des Luftansaugrohrs beim Anlassen des Motors durch die Verwirbelungssteuerventil-Antriebseinrichtung 40 und durch Steuern der Einspritzmenge jedes Zylinders 1a im Motoranlaßbetrieb unterdrückt.

Somit können die obigen synergetischen Verbesserungen, wie in Fig. 7 gezeigt ist, das Luft-/Kraftstoffverhältnis in der Nähe der Zündkerze 19 jedes Zylin­ ders 1a an das stöchiometrische Luft-/Kraftstoffverhältnis (14, 7) sehr gut annähern.

Obwohl oben lediglich zwei Ausführungsformen beschrieben worden sind, ist die Erfindung nicht auf diese beiden Ausführungsformen eingeschränkt, statt dessen kann der Entwurf der Motorsteuervorrichtung der Erfindung innerhalb des Umfangs der Ansprüche in verschiedener Weise abgewandelt werden.

Obwohl beispielsweise in der zweiten Ausführungsform der Korrekturkoeffi­ zient Kf für die Einspritzmenge jedes Zylinders 1a durch die Einspritzimpuls­ breiten-Korrektureinrichtung auf der Grundlage des Drucks P im Luftansaug­ rohr im ersten Zyklus und der Druckänderung ΔP des Drucks im Luftansaug­ rohr zwischen dem vorhergehenden und dem aktuellen Zyklus im Zylinder 1a bestimmt wird, kann dieser Koeffizient Kf auch durch Nachschlagen in einer Tabelle, die die Beziehung zwischen dem Korrekturkoeffizienten Kf und einer Wertemenge aus der Motordrehzahl Ne und der Motordrehzahldifferenz ΔNe zwischen der Drehzahl Ne_i (i = 1, 2, . . .) im vorhergehenden Zyklus und der Drehzahl Ne_i+1 im aktuellen Zyklus beschreibt, bestimmt werden.

Somit kann, wie oben beschrieben worden ist, bei Verwendung der Motorsteu­ ervorrichtung für Mehrzylindermotoren der Erfindung das Luft-/Kraftstoff­ verhältnis in der Nähe der Zündkerze jedes Zylinders an das stöchiometrische Luft-/Kraftstoffverhältnis angenähert werden, indem die Einspritzmenge jedes Zylinders in jedem Zyklus individuell gesteuert wird.

Außerdem ist es möglich, den Forderungen nach einem erhöhten Umwelt­ schutz zu entsprechen, indem die vollständige Verbrennung, insbesondere im zweiten Zyklus des Motoranlaßbetriebs, durch die Wirkungen der obenbe­ schriebenen Einspritzmengensteuerung für jeden Zylinder sowie der Unter­ drückung einer Abgasrückführung in den Zylinder und des Niederschlags von Kraftstoff an der inneren Oberfläche des Luftansaugrohrs, die durch eine Vor­ richtung zum Einstellen der variablen Ventilsteuerung bzw. ein Verwirbe­ lungssteuerventil erreicht werden, erzielt wird.

Claims (8)

1. Motorsteuervorrichtung für Mehrzylindermotoren, mit einer Einspritzimpulsbreiten-Stelleinrichtung (10) zum Einstellen der Einspritzim­ pulsbreite des jeweiligen Einspritzventils (6) der Zylinder (1a) des Mehrzylin­ dermotors auf der Grundlage von Signalen, die von im Fahrzeug befindlichen Motorbetriebszustand-Erfassungseinrichtungen (11, 13, 17, 26, 29) ausgege­ ben werden, dadurch gekennzeichnet, daß
die Einspritzimpulsbreiten-Stelleinrichtung (10) eine Motoranlaß- Einspritzimpulsbreiten-Stelleinrichtung (10) zum Einstellen der Einspritzim­ pulsbreite für jeden Zylinder (1a) im Motoranlaßbetrieb umfaßt, und
die Motoranlaß-Einspritzimpulsbreiten-Stelleinrichtung (10) eine Einspritzimpulsbreiten-Korrektureinrichtung (10) enthält, die in jedem Zyklus einen Korrekturkoeffizienten (EGIM) für eine Basis-Einspritzimpulsbreite (EGIS) für jeden Zylinder (1a) bestimmt.

2. Motorsteuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzimpulsbreiten-Korrektureinrichtung (10) im zweiten Zyklus des Motoranlaßbetriebs einen Korrekturkoeffizienten für die Basis-Einspritz­ impulsbreite (EGIS) für jeden Zylinder (1a) bestimmt.

3. Motorsteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzimpulsbreiten-Korrektureinrichtung (10) die Einspritzimpulsbreiten für die jeweiligen Zylinder (1a) in der Weise bestimmt, daß die Einspritzimpulsbreiten in der Einspritzreihenfolge der Zylinder (1a) wenigstens im zweiten Zyklus des Motoranlaßbetriebs abneh­ men.

4. Motorsteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzimpulsbreiten-Korrektureinrichtung (10) die Einspritzimpulsbreiten der jeweiligen Zylinder (1a) auf der Grundlage eines im voraus erhaltenen Korrekturkoeffizient-Kennfeldes bestimmt.

5. Motorsteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzimpulsbreiten-Korrektureinrichtung (10) die Einspritzimpulsbreite für jeden Zylinder (1a) auf der Grundlage des Drucks (P) im Luftansaugrohr (18) im ersten Zyklus und einer Druckdifferenz (ΔP) zwischen dem Druck im Luftansaugrohr (18) im vorhergehenden Zyklus und demjenigen im aktuellen Zyklus bestimmt.

6. Motorsteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzimpulsbreiten-Korrektureinrichtung (10) eine Einspritzimpulsbreite für jeden Zylinder (1a) auf der Grundlage der Motor­ drehzahl (Ne) im ersten Zyklus und der Motordrehzahldifferenz (ΔNe) zwischen dem vorhergehenden Zyklus und dem aktuellen Zyklus bestimmt.

7. Motorsteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekenn­ zeichnet durch eine Antriebseinrichtung (50) für einen Einstellmechanismus für variable Ventilsteuerung, die die Öffnungs-/Schließzeitpunkte von Einlaß- und Auslaßventilen (7, 8) jedes Zylinders (1a) ändert.

8. Motorsteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekenn­ zeichnet durch eine Verwirbelungssteuerventil-Antriebseinrichtung (40) zum Erzeugen einer Verwirbelungsströmung in jedem Zylinder (1a).