DE19700104A1 - Steuervorrichtung für Direkteinspritzmotor - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für einen Direkteinspritzmotor, bei dem der Kraftstoff direkt in die Zylinder eingespritzt wird, und insbeson­ dere eine Steuervorrichtung für einen Direkteinspritzmo­ tor mit einem Gasströmungs-Steuerventil für die Steuerung der Strömung des Kraftstoffnebels, um dadurch eine abge­ lenkte Strömung der Ansaugluft in jeden der Zylinder zu erzeugen.

Da in einem Direkteinspritzmotor, bei dem Kraftstoff direkt in einen entsprechenden Zylinder eingespritzt wird, indem im entsprechenden Zylinder ein Kraftstoffein­ spritzventil vorgesehen ist, die Möglichkeit besteht, den Kraftstoffnebel konzentriert in die Nähe einer im ent­ sprechenden Zylinder vorgesehenen Zündkerze einzusprit­ zen, kann ein mageres Luft/Kraftstoff-Gemisch sicher gezündet werden. Dadurch ist es möglich, das Luft/Kraftstoff-Verhältnis ohne Verschlechterung der Verbrennungsleistung im Motor zu erhöhen.

Da es bei Verwendung eines Motors mit Direkteinspritzung möglich ist, im Niederlastbetrieb einschließlich eines Leerlaufbetriebs den Kraftstoffverbrauch durch Erhöhung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses über das theoretische Luft/Kraftstoff-Verhältnis hinaus zu erhöhen, sind ein niedriger Kraftstoffverbrauch und eine hohe Leistung des Motors einfach zu vereinbaren.

Um ferner in einem Motor mit Direkteinspritzung zu ermög­ lichen, den Motor unter der Bedingung eines hohen Luft/Kraftstoff-Verhältnisses, d. h. eines mageren Luft/Kraftstoff-Gemischs, zu betreiben, wird eine stabile Verbrennung ermöglicht, indem der in einen entsprechenden Zylinder eingespritzte Kraftstoff in einer Verbrennungs­ kammer geschichtet wird, wobei durch die Ansaugluftströ­ mung eine abgelenkte Strömung erzeugt wird.

Die abgelenkte Gasströmung in der Verbrennungskammer wird durch die Ansaugluft erzeugt, die aus einem sekundären Ansaugströmungsweg ausströmt, wovon ein Auslaßabschnitt in die Umgebung eines am Endabschnitt eines Ansaugrohrs vorgesehenen Einlaßventils mündet. Zur Steuerung der aus dem sekundären Ansaugströmungsweg aus strömenden Ansaug­ luft im Hinblick auf die Steuerung des erzeugten abge­ lenkten Gases wird das Verhältnis der Strömungsrate der aus dem sekundären Ansaugströmungsweg ausströmenden Ansaugluft zur Strömungsrate der im Ansaugrohr strömenden Ansaugluft durch ein ausschließlich hierfür vorgesehenes Ventil, d. h. durch ein Gasströmungs-Steuerventil, ge­ steuert.

In vorhandenen Techniken wird die hauptsächlich für die Kraftstoffverbrennung verwendete Ansaugluftströmung durch eine Drosselklappe gesteuert, die im Ansaugrohr ange­ bracht ist, während das Gasströmungs-Steuerventil an der Auslaßseite der Drosselklappe angebracht ist und aus­ schließlich die Ansaugluft-Strömungsrate durch den sekun­ dären Ansaugströmungsweg steuert.

Bei der obenbeschriebenen bekannten Technik entsteht das Problem, daß das Luftansaugsystem des Motors kompliziert ist, so daß die Herstellungskosten des Motors hoch sind.

Da nämlich in einem bekannten Direkteinspritzmotor zu­ sätzlich zu einer Drosselklappe ein Ventil für die Steue­ rung der Ansaugluftmenge, die aus dem sekundären Ansaug­ strömungsweg ausströmt, vorgesehen ist und der Aufbau des Motors komplex ist, können die Herstellungskosten des Motors nur schwer reduziert werden.

Die vorliegende Erfindung ist angesichts des obenbe­ schriebenen Problems gemacht worden.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Steuervorrichtung für einen Direkteinspritzmotor zu schaffen, mit der die abgelenkte Strömung, die durch die in den entsprechenden Zylinder angesaugte Ansaugluft erzeugt wird, in der Weise gesteuert wird, daß gleichzei­ tig ein niedriger Kraftstoffverbrauch und eine hohe Betriebsleistung des Motors ohne Erhöhung seiner Herstel­ lungskosten erzielt werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Steuervorrichtung für einen Direkteinspritzmotor, der die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale besitzt. Die abhängi­ gen Ansprüche sind auf bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gerichtet.

Die erfindungsgemäße Steuervorrichtung für einen Mehrzy­ linder-Direkteinspritzmotor, der versehen ist mit Kraft­ stoffeinspritzventilen, die an den jeweiligen Zylindern angebracht sind, einem sekundären Ansaugluftströmungsweg, der für die Erzeugung einer abgelenkten Strömung der Ansaugluft, die von einem Ansaugrohr angesaugt und in die entsprechenden Zylinder eingeleitet wird, vorgesehen ist, sowie mit einem Gasströmungs-Steuerventil für die Steue­ rung der in den jeweiligen Zylindern erzeugten abgelenk­ ten Strömung durch Einstellen der Strömungsrate der durch den sekundären Ansaugluftströmungsweg strömenden Luft, enthält eine Steuereinrichtung zum Steuern des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses im entsprechenden Zylinder durch Steuern lediglich der Kraftstoffeinspritzmenge ohne Ausführung einer auf der Öffnung des Gasströmungs-Steuer­ ventils im entsprechenden Zylinder basierenden Steuerung in einem ersten Betriebsbereich mit geringem Gaspedal- Betätigungsgrad, wobei die Steuereinrichtung ferner eine Ventilöffnungs-Steuereinrichtung enthält, die die Öffnung des Gasströmungs-Steuerventils, die dem Gaspedal-Betäti­ gungsgrad in einem zweiten Betriebsbereich mit höherem Gaspedal-Betätigungsgrad als im ersten Betriebsbereich entspricht, steuert, wobei das Gasströmungs-Steuerventil auch als Drosselklappe dienen kann.

Da bei Verwendung der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung das Gasströmungs-Steuerventil auch als Drosselklappe dienen kann, kann die Anzahl der Motorteile verringert werden, so daß die Herstellungskosten des Direktein­ spritzmotors mit einem sekundären Ansaugluftströmungsweg in einen entsprechenden Zylinder verringert werden kön­ nen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deut­ lich beim Lesen der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen, die auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nimmt; es zeigen:

Fig. 1 den Aufbau eines Motorsystems gemäß einer Ausfüh­ rungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ein funktionales Blockschaltbild zur Erläuterung der in dieser Ausführungsform ausgeführten Steue­ rung;

Fig. 3 ein Kennfeld, das die Inhalte einer Datentabelle zeigt, die für die Bestimmung eines Soll- Luft/Kraftstoff-Verhältnisses A/F_Ter in der vor­ liegenden Ausführungsform verwendet wird;

Fig. 4 ein Kennfeld, das die Inhalte einer Datentabelle zeigt, die für die Bestimmung der Öffnung θ eines Gasströmungs-Steuerventils in dieser Ausführungs­ form verwendet wird;

Fig. 5 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Verarbei­ tung, die von einer Einspritzzeitbreiten-Berech­ nungseinrichtung in der vorliegenden Ausführungs­ form ausgeführt wird;

Fig. 6 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Verarbei­ tung, die von einer Korrekturfaktor-Berechnungs­ einrichtung in der vorliegenden Ausführungsform ausgeführt wird;

Fig. 7 eine schematische Darstellung, die einen Mecha­ nismus für die mechanische Betätigung des Gasströmungs-Steuerventils in einer weiteren Aus­ führungsform zeigt, in der das mechanische Ven­ tilsteuerverfahren für die Steuerung des Gasströ­ mungs-Steuerventils verwendet wird; und

Fig. 8 ein funktionales Blockschaltbild einer Steuerung, die in einer weiteren Ausführungsform der vorlie­ genden Erfindung ausgeführt wird, bei der das me­ chanische Ventilsteuerverfahren für die Steuerung des Gasströmungs-Steuerventils verwendet wird.

Fig. 1 zeigt den Aufbau eines Motorsystems, auf das eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewendet wird, wobei das Bezugszeichen E in Fig. 1 das Motorsystem bezeichnet.

Die Ansaugluft des Motors E wird über ein Ansaugrohr 2 durch einen Luftreiniger 1 angesaugt und strömt durch einen Luft-Durchflußmesser 3 in einen Sammler 4. Die Ansaugluft wird dann auf entsprechende Ansaugrohre 5 eines Ansaugkrümmers verteilt. Die verteilte Ansaugluft strömt durch einen primären Ansaugströmungsweg 5A und einen sekundären Ansaugströmungsweg 5B, wobei die jewei­ ligen Durchflußmengen der Öffnung eines im primären Ansaugströmungsweg 5A des entsprechenden Ansaugrohrs 5 vorgesehenen Gasströmungs-Steuerventils 6 entsprechen, woraufhin die Ansaugluft schließlich in einen entspre­ chenden Zylinder C eingeleitet wird, wenn sich ein Ein­ laßventil während eines Ansaughubs öffnet.

Da die Ansaugluft, die durch den sekundären Ansaugströ­ mungsweg 5B strömt, dessen Querschnittsfläche kleiner als diejenige des primären Ansaugströmungswegs 5A ist, eine erheblich höhere Geschwindigkeit als die Ansaugluft besitzt, die durch den primären Ansaugströmungsweg 5A strömt, erzeugt sie eine abgelenkte Strömung wie etwa eine Wirbelströmung, eine Fallströmung oder dergleichen.

Das Öffnen/Schließen des Gasströmungs-Steuerventils wird durch die Ventilantriebsvorrichtung bewirkt und gesteu­ ert, die ein Betätigungselement wie etwa einen Motor enthält. Das Verhältnis der Strömungsrate der Ansaugluft durch den sekundären Ansaugströmungsweg 5B zu derjenigen der Ansaugluft durch den primären Ansaugströmungsweg 5A wird durch Einstellen der Öffnung des Gasströmungs-Steu­ erventils gesteuert. Da ferner in der vorliegenden Aus­ führungsform die Gesamtmenge der Ansaugluft, die in einen entsprechenden Zylinder angesaugt wird, ebenfalls durch Einstellen der Öffnung des Gasströmungs-Steuerventils gesteuert wird, ist eine Drosselklappe, die in einem Ansaugrohr 3 eines vorhandenen normalen Motors vorgesehen ist, nicht erforderlich.

Bei einem entsprechenden Direkteinspritzzylinder C im Motor gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist zusätz­ lich zu einer Zündkerze 8 eine Einspritzeinrichtung 9 (Einspritzventil) vorgesehen.

Kraftstoff wie etwa Benzin wird von einem Kraftstofftank an ein Kraftstoffsystem geliefert, an das die Ein­ spritzeinrichtung 9 angeschlossen ist, wobei die erste Druckbeaufschlagung mittels einer Kraftstoffpumpe 10 und die zweite Druckbeaufschlagung mittels einer Kraftstoff­ pumpe 11 erfolgt.

Der Druck des Kraftstoffs, der die erste Druckbeaufschla­ gung aufnimmt, wird durch einen Kraftstoffdruckregler 12 eingestellt, um einen konstanten Druck von beispielsweise 296,3 kPa aufrechtzuerhalten, ferner wird der Druck des Kraftstoffs, der die zweite Druckbeaufschlagung aufnimmt, durch einen Kraftstoffdruckregler 13 eingestellt, um einen konstanten Druck von beispielsweise 2963 kPa auf­ rechtzuerhalten. Ferner wird der Kraftstoff in den ent­ sprechenden Zylinder C von der am entsprechenden Zylinder C vorgesehenen Einspritzeinrichtung 9 in einem vorgegebe­ nen Zeitablauf eingespritzt.

Eine Steuereinheit führt die vorgegebene Steuerverarbei­ tung wie etwa die Kraftstoffeinspritzmengen-Steuerung, die Zündzeitpunkt-Steuerung usw. aus, indem sie Signale von verschiedenen Arten von Sensoren für die Erfassung der Betriebszustände des Motors entgegennimmt, vorgege­ bene Rechenprogramme ausführt und die bestimmten Steuer­ signale an die Einspritzeinrichtung 9, die Zündspulen 22, die Steuerventil-Antriebsvorrichtung 23 usw. ausgibt.

Wenn der Motor angelassen wird, wird von einem Luftdurch­ flußmesser 3 ein Signal bezüglich der Ansaugdurchfluß­ menge Qa ausgegeben und in die Steuereinheit 15 eingege­ ben. Ferner werden Signale bezüglich eines Referenz­ winkels REF, der die Drehposition einer Kurbelwelle angibt, sowie eines Winkels POS, der für die Erfassung der Motordrehzahl Ne verwendet wird, unter Verwendung eines Kurbelwinkelsensors 16 erhalten, der an einer entsprechenden Nockenwelle des Motors vorgesehen ist, wobei diese Signale ebenfalls in die Steuereinheit 15 eingegeben werden.

Als Kurbelwinkelsensor ist auch ein Sensor 21 verfügbar, der direkt die Drehzahl der Kurbelwelle erfaßt.

Ferner ist in einem Abgasrohr 19 des Motors ein Luft/Kraftstoff-Sensor (abgekürzt A/F-Sensor) 18 vorgese­ hen, wobei ein von diesem Sensor 18 ausgegebenes Signal bezüglich des tatsächlichen Luft/Kraftstoff-Verhältnisses RA/F in die Steuereinheit 15 eingegeben wird.

Weiterhin ist an einem in der Figur nicht gezeigten Gaspedal ein Sensor für die Erfassung des Niederdrüc­ kungsgrades (oder Betätigungsgrades) des Gaspedals angebracht, wobei ein den Betätigungsgrad Acc des Gaspe­ dals angebendes Signal von diesem Sensor für die Erfas­ sung des Betätigungsgrades des Gaspedals in die Steuer­ einheit 15 eingegeben wird.

Die Steuerventilantriebsvorrichtung 23 ist mit der Steuereinheit 15 verbunden und öffnet bzw. schließt das Gasströmungs-Steuerventil 6 entsprechend einem Ventilöff­ nungs-Steuersignal, das von der Steuereinheit 15 ausgege­ ben wird.

Als Verfahren zum Steuern des Gasströmungs-Steuerventils 6 ist neben einem elektrischen Steuerverfahren, das die Steuerventil-Antriebsvorrichtung 23 verwendet, auch ein mechanisches Steuerverfahren zum Öffnen bzw. Schließen des Ventils verfügbar, mit dem die Bewegung des von einem Fahrer niedergedrückten Gaspedals mit dem Ventil 6 ver­ bunden wird.

Fig. 2 ist ein funktionales Blockschaltbild, das eine Übersicht über die von der vorliegenden Ausführungsform ausgeführte Motorsteuerung gibt, wobei zunächst eine Basiseinspritzzeitbreiten-Berechnungseinrichtung 25 eine Basiseinspritzzeitbreite Tp (die mit einer Kraftstoffein­ spritzmenge äquivalent ist) auf der Grundlage der erfaß­ ten Ansaugluft Qa und der erfaßten Motordrehzahl Ne erhält, indem sie die Basiseinspritzzeitbreite Tp auf der Grundlage einer Funktion oder eines Kennfeldes, welche von der Ansaugluft-Strömungsrate Qa und von der Motor­ drehzahl Ne abhängen, berechnet bzw. sucht. Dann erhält eine Soll-A/F-Verhältnis-Berechnungseinrichtung 26 auf der Grundlage der erhaltenen Basiseinspritzzeitbreite Tp und der erfaßten Motordrehzahl Ne ein Soll-A/F-Verhältnis (A/F_Ter), indem sie auf der Grundlage einer Funktion oder eines Kennfeldes, die von der Basiseinspritzzeit­ breite Tp und von der Motordrehzahl Ne abhängen, das Verhältnis A/F_Ter berechnet bzw. sucht.

Darüber hinaus bestimmt eine Ventilöffnung-Setzeinrich­ tung 27 die Öffnung θ des Gasströmungs-Steuerventils 6 auf der Grundlage der erhaltenen Basiseinspritzzeitbreite Tp, der erfaßten Motordrehzahl Ne und des erfaßten Betä­ tigungsgrades Acc des Gaspedals.

Ein Steuersignal für die erhaltene Öffnung θ des Ventils 6 wird an die Steuerventil-Antriebsvorrichtung 23 ge­ schickt, wobei die Öffnung des Ventils 6 durch die Steu­ erventil-Antriebsvorrichtung 23 auf den Wert θ einge­ stellt wird.

Wie später erläutert wird, bestimmt in dem mechanischen Steuerverfahren zum Öffnen/Schließen des Gasströmungs- Steuerventils 6, das eine Verbindung zu der Bewegung des vom Fahrer betätigten Gaspedals herstellt, die Ventilöff­ nung-Setzeinrichtung 27 die Öffnung des Ventils auf der Grundlage des Betätigungsgrades Acc des Gaspedals.

Eine Drehmomentberechnungseinrichtung 28 erhält das Drehmoment T1 des Motors, indem sie das Drehmoment T1, das auf der Grundlage der der Öffnung θ des Gasströmungs- Steuerventils 6 entsprechenden Ansaugluftmenge bestimmt worden ist, auf der Grundlage einer Funktion oder eines Kennfeldes, die vom Soll-A/F-Verhältnis A/F_Ter und von der Ventilöffnung 6 abhängen, berechnet bzw. sucht.

Eine Korrekturfaktor-Berechnungseinrichtung 29 berechnet einen Korrekturfaktor K5 unter Verwendung des erhaltenen Soll-A/F-Verhältnisses A/F_Ter und eines tatsächlichen Luft/Kraftstoff-Verhältnisses RA/F, das vom A/F-Sensor 16 erfaßt wird.

Ferner bestimmt eine Einspritzzeitbreiten-Berechnungsein­ richtung eine Einspritzzeitbreite Ti, die dem Drehmoment T1 entspricht, das für den vom Fahrer angeforderten Betriebszustand notwendig ist, indem sie die erhaltene Basiseinspritzzeitbreite Tp auf der Grundlage des Drehmo­ ments T1 und des Korrekturfaktors K5 korrigiert und ein Steuersignal bezüglich der Einspritzzeitbreite Ti an die Einspritzeinrichtung 9 schickt, wodurch die Kraftstoff­ einspritzmenge gesteuert wird.

Fig. 3 ist ein Beispiel eines Kennfeldes, das die Inhalte einer Datentabelle zeigt, die für die Bestimmung eines Soll-A/F_Ter auf der Grundlage der erhaltenen Basisein­ spritzzeitbreite Tp, die der Motorlast entspricht, und der erfaßten Motordrehzahl Ne verwendet wird.

Wie in Fig. 3 gezeigt, entspricht jeder Bereich des Kennfeldes, der einem bestimmten Soll-A/F-Verhältniswert zugeordnet ist, einem bestimmten Intervall der Variablen Tp bzw. der Variablen Ne. In einem Bereich niedriger Werte von Tp und Ne besitzt das Soll-A/F-Verhältnis den Wert 40, was die Bedeutung eines äußerst mageren Kraft­ stoffgemischs hat, wobei das Verhältnis bei zunehmenden Werten von Tp und Ne auf 30 und weiter auf 20 abnimmt.

Fig. 4 ist ein Beispiel eines Kennfeldes, das eine Daten­ tabelle zeigt, die für die Bestimmung der Öffnung θ eines Gasströmungs-Steuerventils 6 in der Ventilöffnung- Setzeinrichtung 27 verwendet wird, wobei die Ventilöff­ nung-Setzeinrichtung 27 die Öffnung θ des Gasströmungs- Steuerventils 6 anhand der Datentabelle unter Verwendung der erhaltenen Basiseinspritzzeitbreite Tp und der erfaß­ ten Motordrehzahl Ne auf der Grundlage des erfaßten Betätigungsgrades Acc des Gaspedals ähnlich wie bei der Bestimmung des Soll-A/F-Verhältnisses A/F_Ter verwendet.

Wie aus Fig. 4 hervorgeht, zeigt das Kennfeld, daß die Öffnung des Ventils im Betriebsbereich mit niedriger Motordrehzahl und niedriger Last gering ist, hingegen im Betriebsbereich mit höherer Drehzahl und höherer Last größer ist. Da im Betriebsbereich mit niedriger Motor­ drehzahl und niedriger Last das Kraftstoffgemisch sehr mager ist, wird im Zylinder C eine starke abgelenkte Strömung erzeugt, indem die Öffnung des Gasströmungs- Steuerventils 6 klein eingestellt wird und die Strömungs­ rate der durch den in Fig. 1 gezeigten sekundären Ansaug­ strömungsweg B strömenden Ansaugluft erhöht wird, um so eine stabile Verbrennung aufrechtzuerhalten.

Daher wird das Gasströmungs-Steuerventil 6 im Bereich eines kleinen Betätigungsgrades Acc des Gaspedals nahezu geschlossen gehalten, wobei die Drehmomentsteuerung hauptsächlich durch die A/F-Steuerung erfolgt. Falls der Betätigungsgrad Acc des Gaspedals größer als ein defi­ nierter Grad ist, wird die Öffnung θ des Gasströmungs- Steuerventils 6 grob im Verhältnis zum Betätigungsgrad Acc des Gaspedals gesteuert. Somit kann das Gasströmungs- Steuerventil 6 auch die Funktion einer Drosselklappe wahrnehmen.

Die Verarbeitung der Einspritzzeitbreite Ti, die von der Einspritzzeitbreiten-Berechnungseinrichtung 30 ausgeführt wird, wird im folgenden mit Bezug auf das in Fig. 5 gezeigte Flußdiagramm im einzelnen erläutert.

Zunächst werden im Schritt 501 die berechneten Variablen des Soll-A/F-Verhältnisses A/F_Ter, der Öffnung θ des Gasströmungs-Steuerventils 6, der Basiseinspritzzeit­ breite Tp, des Korrekturfaktors K5 und des Drehmoments K1 des Motors eingelesen.

Im Schritt 502 wird die erfaßte Motordrehzahl Ne mit einem Referenzwert K1 verglichen, der für die Bestimmung verwendet wird, ob der Motor sich in einem Betriebs zu­ stand mit niedriger Motordrehzahl befindet, ferner wird die berechnete Basiseinspritzzeitbreite Tp mit einem Referenzwert K2 verglichen, der für die Bestimmung ver­ wendet wird, ob der Motor sich in einem Betriebszustand mit niedriger Last befindet.

Falls das Ergebnis der Bestimmung positiv ist (ja), d. h. falls sich der Motor in einem Betriebszustand mit niedri­ ger Motordrehzahl und niedriger Last, beispielsweise in einem Leerlaufbetrieb, befindet, geht die Verarbeitung weiter zum Schritt 503.

Im Schritt 503 wird die Änderungsrate δNe der Motordreh­ zahl berechnet. In der Umgebung eines Betriebspunkts des Leerlaufbetriebs mit niedriger Motordrehzahl und niedri­ ger Last wird die Ansaugluftströmung durch das Gasströ­ mungs-Steuerventil 6 gedrosselt, wobei die Strömungsrate der Ansaugluft in dem Zylinder C nahezu konstant wird. Im Schritt 504 wird ein Korrekturfaktor K4, der für die Drehmomentänderungen entsprechende Einspritzzeitbreite verwendet wird, unter Verwendung der berechneten Ände­ rungsrate δNe der Motordrehzahl, und der erfaßten Öffnung θ des Gasströmungs-Steuerventils 6 auf der Grundlage einer Funktion oder einer Datentabelle, die von der Änderungsrate δNe der Motordrehzahl und von der Öffnung θ abhängen, berechnet bzw. gesucht. Der erhaltene Korrek­ turfaktor K4 wird für die Berechnung der Einspritzzeit­ breite Tp im Schritt 508 verwendet.

Somit wird die Motordrehzahlsteuerung im Leerlaufbetrieb durch die Einspritzzeitbreiten-Steuerung unter Verwendung des im Schritt 504 erhaltenen Korrekturfaktors K4 ausge­ führt.

Falls andererseits im Schritt 502 das Ergebnis der Be­ stimmung negativ (nein) ist, wird die Öffnung θ des Gasströmungs-Steuerventils 6 mit dem Referenzwert K3 (beispielsweise der Öffnung bei der Nennlast) verglichen, der für die Bestimmung verwendet wird, ob sich der Motor in einem Betriebszustand mit Teillast befindet. Falls das Ergebnis der Bestimmung positiv (ja) ist, was bedeutet, daß sich der Motor in einem Betriebszustand mit Teillast befindet, geht die Verarbeitung zum Schritt 506, in dem der Korrekturfaktor K4 für die Drehmomentänderungen entsprechende Einspritzzeitbreite unter Verwendung der berechneten Basiseinspritzzeitbreite Tp und des erfaßten Drehmoments T1 des Motors auf der Grundlage einer Funk­ tion oder einer Datentabelle, die von der Einspritzzeit­ breite Tp und vom Drehmoment T1 abhängen, berechnet bzw. gesucht wird. Der erhaltene Korrekturfaktor wird für die Berechnung der Einspritzzeitbreite im Schritt 508 verwen­ det.

Somit wird die Motordrehzahlsteuerung im Teillastbetrieb durch die Einspritzzeitbreiten-Steuerung ausgeführt, die den im Schritt 506 erhaltenen Korrekturfaktor K4 verwen­ det, weiterhin wird die Einspritzzeitbreiten-Steuerung entsprechend angeforderter Drehmomentänderungen korri­ giert.

Falls andererseits das Ergebnis der Bestimmung im Schritt 505 negativ (nein) ist, d. h. falls sich der Motor in einem Betriebszustand mit gewöhnlicher Betriebslast befindet, wird das Gasströmungs-Steuerventil 6 vollstän­ dig geöffnet, so daß die Ansaugluft nicht gedrosselt wird. Daher kann die Basiseinspritzzeitbreite Tp der Anforderung von Drehmomentänderungen selbst entsprechen.

Bei der üblichen Betriebslast wird der Korrekturfaktor K4 auf 1 gesetzt, was bedeutet daß keinerlei Korrektur der Basiseinspritzzeitbreite entsprechend der Anforderung von Drehmomentänderungen ausgeführt wird, wie durch die Verarbeitung im Schritt 507 gezeigt ist.

Somit erfolgt die Motordrehzahlsteuerung bei der üblichen Betriebslast durch die Einspritzzeitbreiten-Steuerung unter Verwendung des im Schritt 507 mit Wert 1 erhaltenen Korrekturfaktors K4, so daß die Einspritzzeitbreiten- Steuerung, die Anforderungen von Drehmomentänderungen entspricht, nicht korrigiert wird.

Die Verarbeitung der Berechnung des Korrekturfaktors K5, die durch die Korrekturfaktor-Berechnungseinrichtung 29 ausgeführt wird, wird im folgenden mit Bezug auf das in Fig. 6 gezeigte Flußdiagramm im einzelnen erläutert.

Zunächst werden im Schritt 601 das tatsächliche A/F- Verhältnis RA/F, das vom Sensor 18 erfaßt wird, und das Soll-A/F-Verhältnis AF_Ter, das von der Soll-A/F-Verhält­ nis-Berechnungseinrichtung 26 erhalten wird, eingelesen, woraufhin im Schritt 602 bestimmt wird, ob RA/F vom Soll- A/F_Ter verschieden ist oder nicht.

Falls das Ergebnis der Bestimmung im Schritt 602 positiv (ja) ist, d. h. wenn die beiden A/F-Verhältnisse vonein­ ander verschieden sind, wird die Verarbeitung im Schritt 603 ausgeführt, wobei der Korrekturfaktor K5 auf der Grundlage einer Funktion, die von den Variablen RA/F und A/F_Ter abhängt, so geändert wird, daß das tatsächliche Luft/Kraftstoff-Verhältnis mit dem Soll-Luft/Kraftstoff- Verhältnis übereinstimmt.

Falls andererseits das Ergebnis der Bestimmung im Schritt 602 negativ (nein) ist, d. h. falls RA/F gleich A/F_Ter ist, bleibt der Korrekturfaktor K5 unverändert.

Da somit bei Verwendung dieser Ausführungsform das Gasströmungs-Steuerventil 6 in der gleichen Weise wie eine Drosselklappe, die in einem vorhandenen Motor vorge­ sehen ist, gesteuert wird, ist es möglich, den Motor so aufzubauen, daß das Gasströmungs-Steuerventil 6 außerdem die gleiche Funktion wie eine Drosselklappe besitzt, so daß eine Drosselklappe in einem Direkteinspritzmotor, bei dem für jeden Zylinder der sekundäre Ansaugströmungsweg vorgesehen ist, weggelassen werden kann.

Da ferner bei Verwendung dieser Ausführungsform das vorgesehene Gasströmungs-Steuerventil 6 für die Steuerung der durch die Ansaugluftströmung erzeugten abgelenkten Strömung, die für die Verbrennung eines mageren Kraft­ stoffgemischs unabdingbar ist, auch die Funktion einer Ansaugluftströmungsraten-Steuerung besitzt, die normaler­ weise von einer Drosselklappe ausgeführt wird, wird die Steuerung der Ansaugluftströmungsrate einfacher. Da beispielsweise das Gasströmungs-Steuerventil 6 bei einem Betriebspunkt in der Nähe des Leerlaufbetriebs nahezu geschlossen ist, ist die Strömungsrate der durch den sekundären Ansaugströmungsweg B strömenden Ansaugluft im wesentlichen konstant, so daß eine stabile Steuerung der Motordrehzahl im Leerlaufbetrieb durch die Kraftstoffein­ spritzsteuerung auf der Grundlage der konstanten Ansaug­ luftströmungsrate verwirklicht wird.

Im folgenden wird eine weitere Ausführungsform der vor­ liegenden Erfindung erläutert.

In der oben erläuterten Ausführungsform wird das Gasströ­ mungs-Steuerventil 6 durch die Ventilantriebsvorrichtung 23 angetrieben, die ein Betätigungselement wie etwa einen Motor verwendet. In der weiteren Ausführungsform, die nun beschrieben wird, ist das Gasströmungs-Steuerventil 6 mit dem Gaspedal über einen Verbindungsmechanismus verbunden, so daß das Öffnen/Schließen des Gasströmungs-Steuerven­ tils 6 mechanisch durch Betätigungen des Gaspedals er­ folgt, weshalb hierbei ein sogenanntes Verfahren zum mechanischen Antreiben des Gasströmungs-Steuerventils 6 zum Einsatz kommt.

Fig. 7 zeigt ein Beispiel eines Antriebsmechanismus, der für das Verfahren zum mechanischen Antreiben des Gasströ­ mungs-Steuerventils 6 verwendet wird, wobei das Gaspedal 701 mit einem Gaspedalhebel 703 über einen Seilzug für eine mechanische Kraftübertragung verwendet wird.

Der Gaspedalhebel 703 ist direkt mit einer an einem festen Teil 704 befestigten Rückstellfeder 705 verbunden.

Falls das Gaspedal niedergedrückt wird, wird der Gaspe­ dalhebel 703 angezogen, so daß das Gasströmungs-Steuer­ ventil 6 angetrieben wird, wenn der Niederdrückungshub des Gaspedals den vorgegebenen Hub übersteigt, der in einem Verzögerungsmechanismus 707 im voraus gesetzt ist, der seinerseits mit dem Gasströmungs-Steuerventil 6 über eine mechanische Einrichtung wie etwa einen Seilzug 706 verbunden ist.

Der Verzögerungsmechanismus 707 ist direkt mit einer an einem festen Teil 708 befestigten Rückstellfeder 709 verbunden.

Wenn daher der Niederdrückungshub des Gaspedals 0 ist, werden der Gaspedalhebel 703 und der Verzögerungsmecha­ nismus 707 durch die Rückstellfeder 705 in die Position eines Anschlags 711 zurückgestellt.

Darüber hinaus ist die Position eines Anschlags 712 so eingestellt, daß die Öffnung des Gasströmungs-Steuerven­ tils 6 einer Öffnung für die Erzeugung der durch die Ansaugluftströmung gebildeten abgelenkten Strömung ent­ spricht, die für die Aufrechterhaltung einer stabilen Verbrennung bei einem in Fig. 3 gezeigten Soll- Luft/Kraftstoff-Verhältnis erforderlich ist.

Beispielsweise wird im Bereich eines äußerst mageren Kraftstoffgemischs, der dem Wert 40 entspricht, die Öffnung des Gasströmungs-Steuerventils 6 auf dem Wert gehalten, der der Erzeugung der abgelenkten Strömung entspricht, die für die stabile Verbrennung notwendig ist, wobei das Gasströmungs-Steuerventil 6 so lange nicht angetrieben wird, bis der Mechanismus 707 der Verzöge­ rungsfunktion bewegt wird. Die maximalen Hübe des Verzö­ gerungsmechanismus 707 und des Gasströmungs-Steuerventils 6 sind durch einen Anschlag 713 bzw. durch einen Anschlag 714 begrenzt.

Ein funktionales Blockschaltbild der Steuerverarbeitung, die in der Steuereinheit 15 gemäß der vorliegenden Aus­ führungsform ausgeführt wird, ist in Fig. 8 gezeigt. Die Inhalte der in Fig. 8 gezeigten Steuerverarbeitung sind die gleichen wie jene, die in Fig. 2 gezeigt sind, mit der Ausnahme, daß die Ventilöffnung-Setzeinrichtung 27 die Ventilöffnung θ lediglich auf der Grundlage des Betätigungsgrades Acc des Gaspedals bestimmt.

Da somit auch bei Verwendung dieser Ausführungsform, in der das Verfahren zum mechanischen Antreiben des Gasströ­ mungs-Steuerventils zur Anwendung kommt, das Gasströ­ mungs-Steuerventil 6 in der gleichen Weise wie eine Drosselklappe in der Steuerung vorhandener Motoren ge­ steuert wird, ist es möglich, den Motor so aufzubauen, daß das Gasströmungs-Steuerventil 6 die gleiche Funktion wie eine Drosselklappe besitzt, so daß bei einem Di­ rekteinspritzmotor, bei dem für jeden Zylinder der sekun­ däre Ansaugströmungsweg vorgesehen ist, eine Drossel­ klappe weggelassen werden kann.

Da darüber hinaus auch bei Verwendung dieser Ausführungs­ form das vorgesehene Gasströmungs-Steuerventil zum Steuern der durch die Ansaugluft erzeugten abgelenkten Strömung, die für die Verbrennung eines mageren Kraft­ stoffgemischs unabdingbar ist, auch die Funktion der Ansaugluftströmungsraten-Steuerung besitzt, die gewöhn­ lich von einer Drosselklappe ausgeführt wird, wird die Steuerung der Ansaugluftströmungsrate einfacher. Da beispielsweise das Gasströmungs-Steuerventil 6 am Be­ triebspunkt in der Nähe des Leerlaufbetriebs nahezu geschlossen ist, ist die Strömungsrate der durch den sekundären Ansaugströmungsweg B strömenden Ansaugluft im wesentlichen konstant, so daß eine stabile Steuerung der Motordrehzahl im Leerlaufbetrieb durch die Kraftstoffein­ spritzsteuerung auf der Grundlage der konstanten Ansaug­ luftströmungsrate verwirklicht wird.

Bei Verwendung der vorliegenden Erfindung ist es möglich, den Motor so aufzubauen, daß das Gasströmungs-Steuerven­ til für die Steuerung einer abgelenkten Strömung auch die Funktion einer Drosselklappe besitzt, die in vorhandenen Direkteinspritzmotoren normalerweise verwendet wird, da die Kraftstoffeinspritzmenge auf der Grundlage des Soll- Luft/Kraftstoff-Verhältnisses und der durch das Gasströ­ mungs-Steuerventil 6 gesteuerten Ansaugluftmenge in der Weise gesteuert wird, daß das erforderliche Motordrehmo­ ment mit dem bestimmten Drehmoment übereinstimmt, so daß die Anzahl der den Motor bildenden Teile verringert werden kann und somit die Herstellungskosten des Motor­ systems erheblich gesenkt werden können.

Claims (3)

1. Steuervorrichtung für Mehrzylinder-Direktein­ spritzmotor, der für jeden Zylinder versehen ist mit einem Kraftstoffeinspritzventil (9), das am Zylinder (C) angebracht ist, einem sekundären Ansaugströmungsweg (5B), der für die Erzeugung einer abgelenkten Strömung der in einem Ansaugrohr (5) angesaugten und in den entsprechen­ den Zylinder eingeleiteten Ansaugluft vorgesehen ist, sowie einem Gasströmungs-Steuerventil (6) zum Steuern der im entsprechenden Zylinder erzeugten abgelenkten Strömung durch Einstellen der Strömungsrate der durch den sekundä­ ren Ansaugströmungsweg (5B) strömenden Luft, gekennzeichnet durch
eine Steuereinrichtung (15), die in einem ersten Betriebsbereich mit kleinem Gaspedal-Betätigungsgrad (Acc) das Luft/Kraftstoff-Verhältnis in einem entspre­ chenden Zylinder durch Steuern der Kraftstoffeinspritz­ menge (Ti) ohne Ausführung einer auf der Öffnung des Gasströmungs-Steuerventils (6) des entsprechenden Zylin­ ders basierenden Steuerung steuert,
wobei die Steuereinrichtung eine Ventilöffnungs- Steuereinrichtung (27) enthält, die in einem zweiten Betriebsbereich, in dem der Gaspedal-Betätigungsgrad (Acc) größer als der Gaspedal-Betätigungsgrad (Acc) im ersten Betriebsbereich ist, die Öffnung des Gasströmungs- Steuerventils (6) in der Weise steuert, daß die Öffnung diesem größeren Gaspedalbetätigungsgrad (Acc) entspricht, und
wobei das Gasströmungs-Steuerventil (6) auch als Drosselklappe dienen kann.

2. Steuervorrichtung für Direkteinspritzmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung durch elektrische Vorrich­ tungen (15, 23) verwirklicht ist.

3. Steuervorrichtung für Direkteinspritzmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung durch mechanische Vorrich­ tungen (701 bis 714) verwirklicht ist.