DE19700104A1 - Steuervorrichtung für Direkteinspritzmotor - Google Patents
Steuervorrichtung für DirekteinspritzmotorInfo
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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.
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.
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