DE19737377B4

DE19737377B4 - Regelungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE19737377B4
Application number: DE19737377A
Authority: DE
Inventors: Kazuhide Takatsuki Togai
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1996-08-27
Filing date: 1997-08-27
Publication date: 2007-07-19
Anticipated expiration: 2017-08-28
Also published as: KR19980019021A; SE522050C2; SE9703059D0; DE19737377A1; SE9703059L; KR100233930B1; JPH1068351A; US5896839A; JP3186598B2

Abstract

Regelungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor
– mit Benzin-Direkteinspritzung,
– mit einer Drosselklappe (28) zur Einstellung der Motordrehzahl,
– einer Kraftstoffeinspritzungsvorrichtung (4),
– und einem ersten und einem zweiten Luft-Bypass-Ventil (24, 27) zur Einstellung einer Ansaugluftmenge,
wobei die Regelungsvorrichtung folgendes umfasst:
– einen Kurbelwinkelfühler (17), der ein Signal Ne entsprechend der Motordrehzahl abgibt,
– einen Drosselstellungsfühler (29), der ein Signal VTH entsprechend dem Öffnungsgrad der Drosselklappe (28) abgibt,
– einen Luftstromfühler (32), der ein Signal Qa entsprechend der angesaugten Luftmenge abgibt,
– eine elektronische Regeleinheit ECU (70),
– die einen Sollwert für ein Einspritzungsventil (4) aus den Signalen der Motordrehzahl Ne und des Öffnungsgrads VTH der Drosselklappe (28) ermittelt, wenn kein Ausfall des Drosselstellungsfühlers (29) festgestellt wird
– und die einen Sollwert für ein Einspritzungsventil (4) aus den Signalen der Motordrehzahl Ne und der angesaugten Luftmenge Qa ermittelt, das zweite Luft-Bypass-Ventil...

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Regelungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, und insbesondere betrifft sie eine Regelungsvorrichtung, die die variable Regelung des Luft-Kraftstoffverhältnisses eines einem Motor zugeführten Luft-Kraftstoffgemisches erlaubt.
Beschreibung des Standes der Technik.
In jüngerer Zeit sind Benzinmotoren auf dem Markt eingeführt worden, die mit einem mageren Luft-Kraftstoffverhältnis, das magerer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoffverhältnis ist, betrieben werden können, um die Kraftstoffausnutzung zu erhöhen.
Bei der Betriebsweise mit magerem Luft-Kraftstoffverhältnis, bei der eine geringe Kraftstoffmenge im Verhältnis zur Luftaufnahmemenge eingestellt wird, tritt. insofern ein Problem auf, als daß die Zündbarkeit des Kraftstoffes im Vergleich zum Fall, bei dem der Motor bei stöchiometrischem Luft-Kraftstoffverhältnis betrieben wird, um eine Zündkerze herum verschlechtert wird. Daher sind Anstrengungen unternommen worden, um die Zündbarkeit zu verbessern, indem die Anordnungen der Brennkammer, des Einlaßkanals und dergleichen verändert wurden, oder indem ein Kraftstoffeinspritzungssystem so geregelt wird, daß eine Luft-Kraftstoffmischung mit einer hohen Kraftstoffkonzentration lokal in der Nähe der Zündkerze angereichert wird.
In diesem Fall kann das Luft-Kraftstoffverhältnis im gesamten Zylinder mager gemacht werden, und das Luft-Kraftstoffverhältnis kann über einen großen Bereich frei geregelt werden.
Um das Luft-Kraftstoffverhältnis frei zu regeln, müssen jedoch die Kraftstoffeinspritzungsmenge, der Zündzeitpunkt und dergleichen sauber und genau in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Motors und seiner Veränderung geregelt werden. Darüber hinaus müssen eine Kraftstoffeinspritzungsregelung und eine Zündzeitpunkt-Regelung durchgeführt werden, um einen Wechsel des Motorbetriebszustandes, der von einer Zu- oder Abnahme des Luft-Kraftstoffverhältnisses hervorgerufen wird, zu unterdrücken.
Im Hinblick darauf werden ein Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis und ein Soll-Zündzeitpunkt beispielsweise derart bestimmt, daß sie genau und unmittelbar auf den Drosselöffnungsgrad, die Drehzahl des Motors und deren Änderungen beispielsweise in Übereinstimmung mit einem Drosselöffnungsgrad θ TH, der von einem Drosselklappenöffnungsfühler (TPS) erfaßt wird, und mit der Motordrehzahl Ne, die von einem Motordrehzahlfühler erfaßt wird, ansprechen.
Für gewöhnlich ist der Drosselklappenöffnungsfühler am Ansaugrohr eines Motors angebracht, was dazu führt, daß er beim Motorbetrieb vibriert. Darüber hinaus weist der Drosselklappenöffnungsfühler ein bewegliches Teil auf, das als Antwort auf die Öffnungs- und Schließungsvorgänge der Drosselklappe arbeitet. Daher kann sich das bewegliche Teil bei Gebrauch abnutzen. Wenn eine solche Verschlechterung im Verlaufe der Zeit feststellbar wird, kann der Drosselklappenöffnungsfühler fehlerhaft werden.
Wenn der Drosselklappenöffnungsfühler oder allgemeiner eine Parametererfassungsvorrichtung zur Erfassung eines Betriebszustands eines Beschleunigerglieds (Motordrehzahleinstellungsglieds) wie etwa eines Gaspedals, fehlerhaft wird und ungenau arbeitet, können das Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis und der Soll-Zündzeitpunkt nicht richtig in Übereinstimmung mit einem Ausgabesignal des Fühlers bestimmt werden, so daß das Luft-Kraftstoffverhältnis oder die Kraftstoffeinspritzungsmenge und der Zündzeitpunkt nicht in angepaßter Weise geregelt werden können. In einem solchen Fall wird der Betriebszustand des Motors instabil, so daß sich das Fahrverhalten verschlechtert.

Aus der DE 196 890 480 T1 ist eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung für einen Verbrennungsmotors mit Zylindereinspritzung bekannt, die die Vorgänge zum Zeitpunkt eines Übergangszustandes wie beispielsweise der Beschleunigung und Verlangsamung regelt. Dabei wird ein Kraftstoffeinspritzmodus ausgewählt, der dem Übergangsbetrieb angepaßt ist.

DE 195 25 234 A1 betrifft einen Motor, der mit einem Schichtungsmittel ausgestattet ist, um das Luft-Kraftstoffgemisch in einer Brennkammer zu schichten. Die DE 195 25 234 A1 beschreibt insbesondere einen Zustand, bei dem das Magermachen des Luft-Kraftstoffverhältnisses eingeschränkt wird, wenn zumindest entweder im Schichtungsmittel oder in den Sensoren, die zur Steuerung des Schichtungsmittels verwendet werden, ein Fehler erfaßt wird. Ein Wirbelregelungsmittel zum Verbessern der Wirbelbildung in der Brennkammer wird in einer Ansaugluftöffnung bereitgestellt, die parallel zu einer weiteren Ansaugluftöffnung eingesetzt. Um die Schichtung zu erreichen, wird das Wirbelregelungsmittel geschlossen, so daß die Ansaugluft durch die weitere Ansaugluftöffnung angesaugt werden kann, wodurch die Wirbelbildung verbessert wird, was die Schichtung in der Brennkammer zur Folge hat, um eine magere Verbrennung zu erhalten.

Gemäß DE 195 13 370 A1 wird ein Ausgabesteuerungsgerät für einen Verbrennungsmotor bereitgestellt. Das Ausgabesteuerungsgerät umfaßt einen Lastmeßmechanismus und einen Mikrocomputer zum Einstellen einer Kraftstoffzufuhrmenge und einer Luftzufuhrmenge in Übereinstimmung mit der gemessenen Last. Um eine Luftmengeneinstellung zu regeln, wird ein Ausgabeeinstellelement in Übereinstimmung mit Lastdaten innerhalb der Grenzen einer Lastreglerschaltung geregelt. Der Mikrocomputer erfaßt das Vorhandensein eines Fehlerzustandes innerhalb der Grenzen der Lastreglerschaltung, sobald ein aus dem Abgas hergeleiteter Wert einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet. Wenn ein derartiger Fehlerzustand erfaßt wird, wird in Übereinstimmung mit einem vorab eingestellten Wert, der einen durch das Ausgabeeinstellelement fließenden elektrischen Strom anzeigt, ein Notbetrieb hergestellt, um das Ausgabeeinstellelement innerhalb der Grenzen der Lastreglerschaltung einzustellen.

DE 36 31 200 C2 betrifft einen Notbetriebsmodus, in dem ein Stellungssensorsignal durch ein Ersatzsignal ersetzt wird, sobald ein Fehler eines Drosselklappenstellungsfühlers erfaßt wird.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt in der Bereitstellung einer Regelungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor mit zwei Luft-Bypass-Ventilen zur Einstellung einer Ansaugluftmenge, die zur Beibehaltung eines stabilisierten Motorbetriebszustandes selbst dann befähigt ist, wenn ein Ausfall bei einem Fühler auftritt, der den Öffnungsgrad eines Drosselventils erfasst, der zum Einstellen einer Kraftstoffeinspritzungsmenge verwendet wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Regelungsvorrichtung erfüllt, die die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen ausgeführt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachstehenden Beschreibung näher erläutert und in den Zeichnungen dargestellt. Hierbei ist:
1 ein schematisches Konstruktionsdiagramm, das eine Regelungsvorrichtung für einen Motor mit innerer Verbrennung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ein Diagramm, das einen Kraftstoffeinspritzungsregelplan zeigt;
3 ein Flußdiagramm, das eine Routine zum Einstellen eines Soll-Luft-Kraftstoffverhältnisses AFt zeigt;
4 ein Flußdiagramm, das eine Routine zum Einstellen eines Sollzündzeitpunktes Sa zeigt;
5 ein Flußdiagramm, daß eine Routine zum Verhindern des EGR zeigt; und
6 ein in Einzelteile aufgelöstes Blockdiagramm, das einen wesentlichen Teil einer Regelungsvorrichtung gemäß einer Abwandlung der vorliegenden Erfindung zeigt.
Ausführliche Beschreibung
Eine Regelungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
Unter Bezugnahme auf 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen Motor (bei dieser Ausführungsform einen 4-Zylinder-Reihenbenzinmotor vom Direkteinspritzungstyp), der zur Verbrennungsarbeitsweise bei einem mageren Luft-Kraftstoffverhältnis befähigt ist. Dieser Motor vom Direkteinspritzungstyp weist seine eigene Brennkammer, sein Absaugsystem, sein Abgasrückführungssytem (EGR) und dergleichen auf, die speziell für die Direkteinspritzung ausgelegt sind. Darüber hinaus ist der Motor so aufgebaut, daß er mit einem fetten Luft-Kraftstoffverhältnis, einem stöchiometrischen Luft-Kraftstoffverhältnis Afs, einem mageren Luft-Kraftstoffverhältnis und dergleichen betreibbar ist. Wie später eingehend beschrieben, ist der Motor 1 vom Direkteinspritzungstyp so aufgebaut, daß das Luft-Kraftstoffverhältnis eines Luft-Kraftstoffgemisches, das diesem zugeführt wird, innerhalb eines mageren Luft-Kraftstoffverhältnisbereiches (z.B. 30-40) verändert werden kann.
Der Motor 1 weist einen Zylinderkopf 2 auf, der mit einem magnetbetätigten Einspritzungsventil 4 wie auch einer Zündkerze 3 für jeden Zylinder bestückt ist, so daß der Kraftstoff direkt in eine Brennkammer 5 eingespritzt wird. Ein Kolben 7 ist vertikal gleitbar in einem Zylinder 6 angeordnet und ist an der oberen Oberfläche mit einer halbkugelförmigen Aushöhlung 8 versehen, die sich in einem Oberflächenbereich befindet, der von dem Kraftstoff, der vom Kraftstoffeinspritzungsventil 4 eingespritzt wird, in der letzten Hälfte des Kompressionshubs erreicht wird. Das Kompressionsverhältnis des Motors 1 wird höher eingestellt (beispielsweise auf ungefähr 12) als das eines herkömmlichen Motors vom Krümmereinspritzungstyp. Ein DOHC-Vierventilsystem wird als Ventilantriebsmechanismus verwendet. Einlaßseitige und auslaußseitige Nockenwellen 11 und 12 sind drehbar im oberen Teil des Zylinderkopfes 2 gelagert und treiben jeweils die Einlaßventile 9 und die Auslaßventile 10 an.
Der Zylinderkopf 2 ist mit Einlaßkanälen 13 ausgebildet, von denen sich jeder im wesentlichen aufwärts zwischen den beiden Kurbelwellen 11 und 12 erstreckt, so daß ein Ansaugluftstrom, der durch die Einlaßöffnung 13 getreten ist, in der Brennkammer 5 eine Rückwärtstaumelbewegung erzeugen kann, der zu einer gewöhnlichen Taumelbewegung entgegengesetzt gerichtet ist. Das bedeutet, daß sich der Ansaugluftstrom in einer Rollbewegung im Uhrzeigersinn in der Brennkammer 5 in 1 bewegt. Die Auslaßkanäle 14 erstrecken sich wie diejenigen eines herkömmlichen Motors im wesentlichen in waagerechter Richtung. Eine Abgasrückführungsöffnung großen Durchmessers oder eine EGR-Öffnung 15 erstreckt sich ausgehend von einer Auslaßöffnung 14 abwärts, die damit im Zusammenhang steht.
In 1 bezeichnet Bezugszeichen 16 einen Wassertemperaturfühler zum Erfassen der Kühlwassertemperatur Tw. Zeichen 17 bezeichnet einen Kurbelwinkelfühler vom Flügel-Typ, der ein Kurbelwinkelsignal SGT bei vorbestimmten Kurbelstellungen (z.B. 5° BTDC und 75° BTDC) in jedem Zylinder ausgibt. Der Kurbelwinkelfühler 17 vermag die Motordrehzahl Ne zu erfassen. Zeichen 19 bezeichnet eine Zündspule, die die Zündkerze 3 mit Hochspannung beaufschlagt. Eine der Nockenwellen, die mit der halben Drehzahl der Kurbelwelle rotieren, ist mit einem Zylinder-Unterscheidungsfühler (nicht gezeigt) bestückt, der ein Zylinder-Unterscheidungssignal SGC ausgibt, wodurch der Zylinder, für den das Kurbelwinkelsignal ausgegeben wird, unterschieden wird.
Die Einlaßkanäle 13 sind über einen Einlaßkrümmer 21 mit einem Ausgleichsbehälter 20 mit einem Ansaugrohr 25 verbunden, das mit einem Luftfilter 22, einem Drosselkörper 23 und einem Luftstromfühler (Ansaugluftmengenerfassungsmittel) 32 ausgestattet ist. Zeichen 24 bezeichnet ein erstes Luftbypassventil (#1ABV) vom Schrittmotortyp, das innerhalb eines Bypassdurchgangs, der im Ansaugrohr 25 ausgebildet ist und eine später beschriebene Drosselklappe 28 überbrückt, angeordnet ist.
Das Ansaugrohr 25 ist mit einer Luftbypassleitung großen Durchmessers 26 verbunden, durch die Ansaugluft in den Einlaßkrümmer 21 eingeschleust wird, wodurch der Drosselkörper 23 überbrückt wird. Die Bypassleitung 26 ist mit einem großdimensionierten zweiten Luftbypassventil (#2ABV) vom Linearmagnettyp bestückt. Die Luftbypassleitung 26 weist einen Strömungsbereich auf, der im wesentlichen demjenigen des Ansaugrohrs 25 entspricht (wenigstens ungefähr die Hälfte des Strömungsbereichs des Ansaugrohrs 25), so daß eine Luftmenge, die der Motor 1 zum Betrieb bei niedrigen und mittleren Drehzahlbereichen benötigt, hindurchfließen kann, wenn #2ABV 27 völlig geöffnet ist (Luftansaugregelungsmittel).
Der Drosselkörper 23 umfaßt eine Drosselklappe 28 (im Volgenden auch als Drosselventil oder Motordrehzahlstellglied bezeichnet) zum Öffnen und Schließen des Stromdurchgangs des Drosselkörpers, einen Drosselstellungsfühler 29 (hiernach als TPS bezeichnet), der ein Beschleunigungserfassungsmittel oder Parametererfassungsmittel zum Erfassen des Öffnungsgrades (wobei die Drosselöffnung θ TH als erster Parameter dient) des Drosselventils 28 ist, und einen Leerlaufschalter 30 zur Erfassung eines völlig geschlossenen Zustandes des Drosselventils 28, der anzeigt, daß sich der Motor 1 im Leerlauf befindet. Tatsächlich wird eine Drosselspannung VTH, die die Drosselöffnung θ TH anzeigt, von der (dem) TPS zugeführt, so daß die Drosselöffnung θ TH auf der Grundlage der Drosselspannung VTH erkannt wird.
Der Luftstromfühler 32 zum Erfassen der Ansaugluftmenge Qa umfaßt beispielsweise einen Karman'schen Wirbelluftstromfühler. Alternativ kann die Ansaugluftmenge Qa aus dem Ansaugrohrdruck Pb erhalten werden, der von einem Ladedruckfühler, der am Ausgleichsbehälter 20 angebracht ist, erfaßt wird. Das bedeutet, daß die Ansaugluftmenge Qa auf der Grundlage einer Differenz zwischen dem Ansaugrohrdruck Pb und dem atmosphärischen Druck und auf der Motordrehzahl Ne erhalten werden kann.
Der Auslaßkanal 14 ist über einen Auslaßkrümmer 41, der mit einem O₂-Fühler bestückt ist, mit einem Auspuff 43 verbunden, der mit einem Drei-Wege-Katalysator 42, einem Schalldämpfer (nicht gezeigt) und dergleichen ausgestattet ist. Der EGR-Kanal 15 ist über eine EGR-Leitung 44 mit dem Ansaugrohr 25 an einer Stelle verbunden, die sich auf der stromaufwärtigen Seite des Ansaugkrümmers 21 befindet. Die EGR-Leitung 44 ist mit einem EGR-Ventil 45 vom Schrittmotortyp ausgerüstet.
Ein Kraftstofftank 50 befindet sich hinten im Fahrzeugkörper (nicht gezeigt). Der im Kraftstofftank 50 gespeicherte Kraftstoff wird von einer elektrisch betriebenen Niederdruckkraftsstoffpumpe 51 angesaugt und dem Motor 1 über eine Niederdruck-Versorgungsleitung 52 zugeführt. Der Kraftstoffdruck in der Niederdruck-Versorgungsleitung 52 wird mittels eines ersten Kraftstoffdruckreglers 54, der in eine Rücklaufleitung 53 eingefügt ist, auf einen relativ niedrigen Druck (niedriger Kraftstoffdruck) eingestellt. Der Kraftstoff, der an den Motor 1 abgegeben wird, wird mittels einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe 55, die am Zylinderkopf 2 angebracht ist, über eine Hochdruckversorgungsleitung 56 und eine Abgabeleitung 57 den Kraftstoff-Einspritzventilen 4 zugeführt.
Die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 55 ist beispielsweise vom Taumelscheibenkolbentyp und wird von der abgasseitigen Nockenwelle 12 angetrieben. Die Pumpe 55 vermag einen Druck von 5 Mpa-7 Mpa oder sogar mehr aufzubauen, wenn sich der Motor 1 im Leerlauf befindet. Der Kraftstoffdruck in der Abgabeleitung 57 ist mittels eines zweiten Kraftstoffdruckreglers 59, der in die Rücklaufleitung 58 eingesteckt ist, auf einen relativ hohen Druck (hohen Kraftstoffdruck) eingestellt.
Unter Bezugnahme auf 1 bezeichnet Bezugszeichen 60 ein magnetbetriebenes Kraftstoffdruck-Auswahlventil, das am zweiten Kraftstoffdruckregler 59 angebracht ist. Das Kraftstoffdruck-Auswahlventil 60 entlastet den Kraftstoff, wenn es AN ist, so daß der Kraftstoffdruck in der Abgabeleitung 57 auf einen niedrigen Kraftstoffdruck abgesenkt werden kann. Zeichen 61 bezeichnet eine Rücklaufleitung für den zurückfließenden Teil des Kraftstoffs, der zur Schmierung oder Kühlung der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 55 zum Kraftstofftank 50 verwendet wird.
Eine elektronische Regeleinheit (ECU) 70 ist in einer Fahrgastzelle eines Fahrzeugs untergebracht und umfaßt eine I7O-einheit, Speichereinheiten (ROM, RAM, BURAM usw) zur Speicherung des Regelprogramms, dem Regelplan und dergleichen, eine zentrale Prozessoreinheit (CPU), Zeitzähler und dergleichen. Die ECU 70 dient zur allgemeinen Regelung des Motors 1.
Die obengenannten verschiedenen Fühler sind mit der Eingabeseite der ECU 70 verbunden, die Erfassungsinfomationspakete von den obengenannten verschiedenen Fühlern erhält. Die ECU 70 bestimmt einen Zündzeitpunkt, eine EGR-Gaszufuhrmenge usw, wie auch einen Kraftstoffeinspritzungsmodus und eine Kraftstoffeinspritzungsmenge auf der Grundlage der Erfassungsinformation, und sie regelt den Antrieb des Kraftstoffeinspritzungsventils 4, der Zündspule 19, des EGR-Ventils 45 und dergleichen. Eine Anzahl von Schaltern, Fühlern und dergleichen (nicht gezeigt), wie auch die obengenannten Fühler sind mit der Eingabeseite der ECU 70 verbunden, wenn auch eine diesbezügliche Beschreibung weggelassen wird. Verschiedene Warnlampen, Vorrichtungen und dergleichen sind mit der Ausgabeseite der ECU 70 verbunden.
Als nächstes wird die Betriebsweise der Regelungsvorrichtung des Verbrennungsmotors mit obigem Aufbau, das heißt der Gegenstand der Motorregelung, beschrieben.
Wenn der Zündschlüssel bei kaltem Motor herumgedreht wird, schaltet die ECU 70 die Niederdruck-Kraftstoffpumpe 51 und das Kraftstoffdruckauswahlventil 60 ein, so daß die Kraftstoffeinspritzungsventile 4 bei niedrigem Druck mit Kraftstoff versorgt werden.
Wenn eine Bedienungsperson den Zündschlüssel herumdreht, wird der Motor 1 von einem Selbststarter (nicht gezeigt) angeworfen und gleichzeitig mit der Kraftstoffeinspritzung unter der Regelung der ECU 70 begonnen. Zu diesem Zeitpunkt wählt die ECU 70 einen Erststadium-Einspritzungsmodus (d.h. einen Ansaughub-Einspritzungsmodus) und spritzt Kraftstoff ein, so daß ein relativ fettes Luft-Kraftstoffverhältnis erreicht wird. Der Grund, weshalb ein solcher Einspritzungsmodus gewählt wird, liegt darin, daß das Auftreten von Fehlzündungen oder der Ausstoß unverbrannten Kraftstoffs (HC) unvermeidbar ist, wenn der Kraftstoff mit einem Zweitstadium-Einspritzungsmodus (d.h. dem Kompressionshub-Einspritzungsmodus) eingespritzt wird, weil die Verdampfungsgeschwindigkeit des Kraftstoffs bei kaltem Motor niedrig ist. Beim Starten des Motors schließt die ECU 70 das #2ABV 27 im wesentlichen völlig. Daher wird die Ansaugluft der Brennkammer 5 über einen Spalt um das Drosselventil 28 und über einen Bypassdurchgang, in dem das #1ABV 24 angeordnet ist, zugeführt. Das #1ABV 24 und das #2ABV 27 werden von der ECU 70 auf einheitliche Weise geregelt. Die Öffnungsgrade dieser Ventile werden in Abhängigkeit von der benötigten Ansaugluftmenge (Bypassluft), die dem Motor zugeführt werden soll, bestimmt, wobei das Drosselventil 28 überbrückt wird.
Wenn der Motor 1 den Leerlaufbetrieb bei Vervollständigung des Motorstarts startet, beginnt die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 55 einen gesteuerten Entladungsbetrieb. Als Antwort darauf schaltet die ECU 70 das Kraftstoffdruck-Auswahlventil 60 ab und gibt den Kraftstoff mit hohem Druck an die Kraftstoffeinspritzungsventile 4 ab. Zu diesem Zeitpunkt wird eine benötigte Kraftstoffeinspritzungsmenge aus einem Verhältnis zwischen dem Kraftstoffdruck in der Abgabeleitung 57 (der vom zweiten Kraftstoffdruckregler 59 eingestellte Kraftstoffdruck) und der Ventilöffnungszeit (Ausgabe-bezogener Wert) des betroffenen Kraftstoffeinspritzungsventils 4, oder aus einem Verhältnis zwischen dem Kraftstoffdruck, der von einem Kraftstoffdruckfühler (nicht gezeigt) zur Erfassung des Kraftstoffdrucks in der Abgabeleitung 57 erhaltenen wird, und der Ventilöffnungszeit erhalten.
Bis die Kühlwassertemperatur Tw auf einen vorbestimmten Wert ansteigt, wählt die ECU 70 den Erststadium-Einspritzungsmodus und spritzt den Kraftstoff ein, so daß ein fettes Luft-Kraftstoffverhältnis, wie im Falle des Motorstarts, sichergestellt wird. Die Leerlaufdrehzahlregelung wird mittels des #1ABV 24 in Übereinstimmung mit einer veränderlichen Last, die aufgrund von Hilfsaggregaten, wie etwa einer Klimaanlage, auf den Motor einwirkt, durchgeführt. Wenn eine vorbestimmte Anzahl an Zyklen durchlaufen wird, so daß ein O₂-Fühler aktiviert wird, beginnt die ECU 70 mit der Luft-Kraftstoffverhältnis-Rückkopplungsregelung, die in Übereinstimmung mit der Ausgangsspannung des O₂-Fühlers durchgeführt wird, wodurch schädliche Abgasbestandteile von dem Drei-Wege-Katalysator 42 entfernt werden.
Der Motor vom Direkteinspritzungstyp stellt ein gutes Ansprechverhalten und eine hohe Genauigkeit der Kraftstoffeinspritzungsregelung sicher, selbst wenn der Motor kalt ist, da keine Kraftstofftropfen an der Wand gegenüber dem Ansaugrohr 13 haften.
Wenn das Warmlaufen des Motors 1 beendet ist, ermittelt die ECU 70 jetzt einen Kraftstoffeinspritzungsregelungsbereich aus einem Kraftstoffeinspritzungsplan, der in 2 gezeigt ist, in Übereinstimmung mit einem Ausgabe-bezogenen Sollwert (z.B. dem Sollwert Pet des mittleren Wirkdrucks), der aus der Drosselspannung VTH, die die Drosselöffnung θ TH anzeigt, und aus einer Motordrehzahl Ne erhalten wird, und bestimmt einen Kraftstoffeinspritzungsmodus (Einspritzungsmodus-Auswahlmittel). Hier kann zum Beispiel der Sollwert Pet des mittleren Wirkdrucks aus der Drosselspannung VTH und der Motordrehzahl Ne (Pet = fp(Ne, VTH) erhalten werden.
Dann werden das Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis Aft und der Sollzündzeitpunkt im Kraftstoffeinspritzungsmodus zum gegenwärtigen Zeitpunkt bestimmt. Darüber hinaus wird ein Kraftstoffeinspritzungszeitpunkt (Kraftstoffeinspritzungsmengenbezogener Wert), der dem Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis entspricht, und eine Kraftstoffeinspritzungsmenge bestimmt. In Übereinstimmung mit der so bestimmten Kraftstoffeinspritzungsmenge wird das Kraftstoffeinspritzungsventil 4 geregelt. Gleichzeitig wird die Zündspule 19 geregelt. Die ECU 70 regelt ebenfalls die Öffnung und Schließung des #1RBV 24, des #2ABV 27, des EGR-Ventils 45 usw.
Nachfolgend wird das Kraftstoffeinspritzungs-Regelungsverfahren eingehender beschrieben.
Wenn beispielsweise der Motor in einem Niedriglastbereich betrieben wird, der zum Zeitpunkt des Leerlaufbetriebs, des Betriebs bei niedriger Drehzahl oder dergleichen nach der Vervollständigung des Warmlaufbetriebs vorherrscht, wird der Kraftstoffeinspritzungsregelungsbereich jetzt zum Zweitstadium-Mager-Einspritzungsbereich (ein erster Einspritzungsmodus), der in 2 gezeigt ist. Im weitesten Sinne zählt der Zweitstadium-Mager-Einspritzungsbereich zu einem Mager-Luft-Kraftstoffverhältnis-Modus oder einem ersten Luft-Kraftstoffverhältnis-Modus. In diesem Fall wählt die ECU 70 (erstes Ausgabe-bezogene-Wert-Stellmittel) den Zweitstadium-Einspritzungsmodus, bestimmt ein Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis AFt (Ausgabe-bezogener Wert) auf der Grundlage des Sollwertes Pet des mittleren Wirkdrucks und der Motordrehzahl Ne (AFt = fA(Ne, Pet)) und regelt das #1ABV 24 und das #2ABV 27, so daß ein mageres mittleres Luft-Kraftstoffverhältnis (z.B. 30-40) sichergestellt wird. Tatsächlich wird das Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis AFt aus einer Soll-Luft-Kraftstoffverhältnisstellkarte bestimmt, die zuvor für jeden Kraftstoffeinspritzungsmodus erstellt worden ist. Dann bestimmt die ECU 70 (das erste Kraftstoffeinspritzungsmengen bezogene-Wert-Stellmittel) einen Kraftstoffeinspritzungszeitpunkt oder eine Kraftstoffeinspritzungsmenge, der/die dem so bestimmten Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis AFt entspricht, und regelt das Kraftstoffeinspritzungsventil 4 auf der Grundlage der Kraftstoffeinspritzungsmenge, um so die Kraftstoffeinspritzung durchzuführen.
Beim Direkteinspritzungsmotor 1, dessen Kolben 7 an seiner Oberfläche mit der Höhlung 8 ausgebildet ist, wie oben beschrieben, erzeugt der Ansaugluftstrom, der durch den Einlaßkanal 13 eintritt, den obengenannten Rückwärtstaumelstrom entlang der Höhlung 8, so daß der vom Kraftstoffeinspritzungs ventil versprühte Kraftstoff in der Nähe der Zündkerze 3 richtig konzentriert wird. Als Ergebnis werden zum Zeitpunkt der Zündung ein fettes Gemisch mit einem Luft-Kraftstoffverhältnis, das gleich dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoffverhältnis oder fetter ist, und ein mageres Gemisch, das ein bemerkenswert mageres Luft-Kraftstoffverhältnis aufweist, schichtweise geladen, wobei sich das fette Gemisch um die Zündkerze 3 herum angeordnet und das magere Gemisch um das fette Gemisch herum angeordnet befindet. Infolgedessen stellt der Direkteinspritzungsmotor 1 eine geeignete Zündbarkeit des Gemisches sicher, selbst wenn das Gemisch insgesamt ein mageres Luft-Kraftstoffverhältnis aufweist.
Beim Direkteinspritzungsmotor 1 ist daher der Ausstoß von CO und HC auf ein Minimum beschränkt, wodurch die Kraftstoffausnutzung wesentlich verbessert wird.
Üblicherweise hält die ECU 70 in diesem Regelungsbereich das EGR-Ventil 45 geöffnet. Daher kann ein große Menge an EGR-Gas (z.B. mehr als 30%) in die Brennkammer 5 eingespeist werden, so daß der Ausstoß an Nox stark vermindert werden kann.
Im mittleren Drehzahlbereich für den Betrieb bei konstanter Drehzahl oder dergleichen wird der Motor im Erststadium-Einspritzugsmagerbereich (Mager-Luft-Kraftstoffverhältnis-Modus) oder einem Stöchio-Rückkopplungsbereich (stöchiometrischer Luft-Kraftstoffverhältnis-Modus), der in 2 gezeigt ist, in Abhängigkeit vom Motorlastzustand und der Motordrehzahl Ne betrieben. In diesem Fall wählt die ECU 70 den Erst-stadium---- Einspritzungsmodus aus und spritzt den Kraftstoff ein, so daß ein vorbestimmtes Luft-Kraftstoffverhältnis erhalten wird.
Das bedeutet, daß im Erststadium-Einspritzungsmagerbereich (dritter Einspritzungsmodus, allgemeiner dritter Luft-Kraftstoffverhältnis-Modus) die ECU 70 ein Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis AFt einstellt, daß ein relativ mageres Luft-Kraftstoffverhältnis (z.B. 20-23) erhalten wird. Üblicherweise wird das Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis AFt in Übereinstimmung mit der Ansaugluftmenge Qa bestimmt, die aus der Ausgabe des Luftstromfühlers 32 und der Motordrehzahl Ne erhalten wird (AFt = Afs = fAS (Ne, Qa)). Jedoch kann im Erststadium-Einspritzungsmagerbereich das Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis AFt in Übereinstimmung mit dem Sollwert Pet des mittleren Wirkdrucks und der Motordrehzahl Ne wie im obengenannten Fall bestimmt werden. Dann bestimmt die ECU 70 eine Kraftstoffeinspritzungsmenge in Übereinstimmung mit dem Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis AFt. In diesem Erststadium-Einspritzungsmagermodus ist das EGR-Ventil 45 geschlossen.
Andererseits regelt im Stöchio-Rückkopplungsbereich (zweiter Einspritzungsmodus, allgemeiner zweiter Luft-Kraftstoffverhältnis-Modus) die ECU 70 das #ABV 24 auf die gleiche Weise wie ein Leerlaufdrehzahl-Regelungsventil eines herkömmlichen Verbrennungsmotors. Das #2ABV 27 ist geschlossen, um so einen übermäßigen Anstieg der Motorleistung zu verhindern. Es wird eine Luft-Kraftstoffverhältnis-Rückkopplungsregelung in Übereinstimmung mit der Ausgangsspannung des O₂-Fühlers 40, durchgeführt, wobei das EGR-Ventil 45 einer offen/geschlossen-Regelung unterworfen wird. Als Ergebnis wird das Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis AFt so geregelt, daß es zum stöchiometrischen Luft-Kraftstoffverhältnis Afs wird.
Genauer gesagt, bestimmt im Stöchio-Rückkopplungsbereich die ECU (das zweite Ausgabe-bezogene-Wert-Stellmittel) das Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis AFt in Übereinstimmung mit der Ansaugluftmenge Qa, die aus der Ausgabe des Luftstromfühlers 32 und der Motordrehzahl Ne erhalten worden ist, so daß das Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis mit dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoffverhältnis Afs zusammenfällt (AFt = Afs = fAS (Ne, Qa)). Dann bestimmt die ECU (zweites Kraftstoffeinspritzungsmengen bezogene-Wert-Stellmittel) einen Kraftstoffeinspritzungszeitpunkt in Übereinstimmung mit dem Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis AFt und berechnet eine Kraftstoffeinspritzungsmenge. Darüber hinaus wird das betroffene Kraftstoffeinspritzungsventil 4 so geregelt, daß die Kraftstoffeinspritzung für die so berechnete Kraftstoffeinspritzungsmenge durchgeführt wird.
Üblicherweise hält die ECU 70 das EGR-Ventil 45 im Stöchio-Rückkopplungsbereich geöffnet, und so wird eine geeignete Menge an EGR-gas in die Brennkammer 5 eingeführt. Wie oben beschrieben, werden die NOx stark vermindert und die Kraftstoffausnutzung wird verbessert. In diesem Bereich wird aufgrund des relativ hohen Kompressionsverhältnisses eine große Leistung erhalten und gleichzeitig werden schädliche Abgasbestandteile durch den Drei-Wege-Katalysator 42 auf geeignete Weise entfernt.
In einem Hochlastbereich, der zum Zeitpunkt plötzlicher Beschleunigung, Fahrt bei hoher Drehzahl usw. erreicht wird, wird ein Regelkreis-Regelungsbereich, der in 2 gezeigt ist, bestimmt. In diesem Fall wählt die ECU 70 den Erststadium-Einspritzungsmodus aus und schließt das #2ABV 27. Die ECU stellt das Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis unter Bezugnahme auf die Karte so ein, daß ein relativ fettes Luft-Kraftstoffverhältnis sichergestellt wird, und sie spritzt den Kraftstoff in Übereinstimmung mit dem Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis AFt ein.
Während des Ausrollens bei mittlerer oder hoher Drehzahl wird ein Kraftstoffunterbrechungsbereich, der in 2 gezeigt ist, bestimmt. In diesem Fall stellt die ECU 70 die Kraftstoffeinspritzung ein, wodurch die Kraftstoffausnutzung verbessert wird und der Ausstoß von schädlichen Gasbestandteilen völlig unterbunden wird. In der Zwischenzeit wird die Kraftstoffunterbrechung sofort abgestellt, wenn die Motordrehzahl Ne unter eine Wiederherstellungsdrehzahl fällt, oder wenn das Gaspedal vom Fahrer betätigt wird.
Als nächstes wird das Zündzeitpunkt-Regelungsverfahren für den Erststadium- und den Zweitstadium-Einspritzungsmodus beschrieben.
Für die Zündzeitpunkt-Regelung wird als erstes ein Soll-Zündzeitpunkt Sa festgelegt. Beim Zweitstadium-Einspritzungsmodus, das heißt im Zweitstadium-Einspritzungsmagerbereich, der in 2 gezeigt ist, bestimmt die ECU (erstes Zündzeitpunkt-Stellmittel) den Soll-Zündzeitpunkt Sa in Übereinstimmung mit dem Sollwert Pet des mittleren Wirkdrucks und mit der Motordrehzahl Ne (Sa = fSL(Ne, Pet)). Die Zündspule 19 wird in Übereinstimmung mit dem Soll-Zündzeitpunkt Sa richtig gesteuert. Beim Erststadium-Einspritzungsmodus wird der Soll-Zündzeitpunkt Sa in Übereinstimmung mit dem volumetrischen Wirkungsgrad ermittelt, der auf der Grundlage der Information, die vom Luftstromfühler 32 geliefert wird, und auf der Motordrehzahl Ne (Sa = fss(Ne, Ev) bestimmt wird.
Wenn der Motor hauptsächlich im Zweitstadium-Magerbereich betrieben wird, werden der Sollwert Pet des mittleren Wirkdrucks und das Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis AFt in Übereinstimmung mit der Drosselspannung VTH vom TPS 29 und mit der Motordrehzahl Ne eingestellt, wie im Zusammenhang mit dem Motorregelungsgegenstand beschrieben, damit die Sollwerte Pet und AFt, die stark auf den Motorbetriebszustand und dessen Veränderung ansprechen, bestimmt werden können.
Jedoch besteht die Möglichkeit, daß der TPS 29 aufgrund der Vibration des Motors 1, der Abnutzung eines beweglichen Teils des TPS oder dergleichen nicht normal arbeitet. Wenn der TPS beeinträchtigt ist, kann der Sollwert Pet des mittleren Wirkdrucks nicht erhalten werden, so daß der Kraftstoffeinspritzungs-Regelungsbereich nicht aus der in 2 gezeigten Karte ermittelt werden kann. In diesem Fall können der Soll-Zündzeitpunkt Sa und das Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis AFt nicht genau erhalten werden. Infolgedessen vermag die ECU 70 das Kraftstoffeinspritzungsventil 4 und die Zündspule 19 nicht zu regeln.
Um einen solchen Zustand zu verhindern, ist die Regelungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform so aufgebaut, daß das Kraftstoffeinspritzungsventil 4 und die Zündspule 19 kontinuierlich geregelt werden können, selbst wenn der TPS 29 beeinträchtigt ist.
Unter Bezugnahme auf die 3 und 4 wird das Verfahren zur Einstellung des Soll-Luft-Kraftstoffverhältnisses AFt und des Soll-Zündzeitpunkts Sa in der Regelungsvorrichtung unter Beachtung einer Beeinträchtigung des TPS 29 durchgeführt, wie später eingehend beschrieben.
Die 3 und 4 zeigen jeweils eine Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis-AFt Einstellungsroutine und eine Soll- Zündzeitpunkt-Sa Einstellungsroutine, die von der ECU 70 während- des Motorbetriebs im Zweitstadium-Einspritzungsmagermodus durchgeführt werden.
In Schritt S10 in 3 liest die ECU eine Drosselspannnungs- VTH Ausgabe des TPS 29.
In Schritt S12 bestimmt die ECU (das Ausfallerfassungsmittel), ob eine Signalleitungsverbindung zwischen dem TPS 29 und der ECU 70 unterbrochen ist oder nicht Für diese Festlegung wird bestimmt, ob irgendein Ausgabesignal von dem TPS 29 geliefert wird oder nicht. Wenn das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S12 Nein ist, d.h. wenn ein Signal von dem TPS 29 geliefert wird, so wird bestimmt, daß die Signalleitung zwischen dem TPS 29 und der ECU 90 (?) nicht unterbrochen ist. In diesem Fall geht das Verfahren zu Schritt S14 über.
In S14 bestimmt die ECU (das Ausfallerfassungsmittel), ob die Drosselspannung VTH des TPS 29 einen vorbestimmten Wert VTH1 (z.B: 4,5V) übersteigt oder nicht, der einem zulässigen Maximalwert der Drosselspannung VTH entspricht, der ausgegeben wird, wenn der TPS 29 normal arbeitet. Wenn das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S14 Nein ist, wird bestimmt, daß die Drosselspannung VTH gleich der oder weniger als die zulässige Maximalspannung VTH1 ist (z.B: 4,5V), und das Verfahren geht zu Schritt S16 über.
In Schritt S16 bestimmt die ECU (das Ausfallerfassungsmittel), ob die Drosselspannung VTH einen festgesetzten Wert VTH2 (z.B. 0,5V) unterschreitet oder nicht, der einem zulässigen Minimalwert der Drosselspannung VTH entspricht, der ausgegeben wird, wenn sich der TPS in einem normalen Betriebszustand befindet. Wenn das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S16 Nein ist, wird bestimmt, daß die Drosselspannung VTH gleich der oder größer als die zulässige Minimalspannung VTH2 (z.B. 0,5V) ist, und das Verfahren geht zu Schritt S18 über.
In Schritt S18 wird in Übereinstimmung mit den Ergebnissen der Bestimmungen „Die Leitung ist nicht unterbrochen.", „VTH ist gleich einem oder unterschreitet den zulässigen Maximalspannungswert." und „VTH ist gleich einem oder überschreitet den zulässigen Minimalspannungswert", in den Schritten S12, S14 und S16 bestimmt, daß der TPS 29 normal arbeitet, und ein Ausfallflag FTPS wird auf einen Wert 0 eingestellt, der den normalen Betriebszustand anzeigt. Wenn bestimmt wird, daß der TPS 29 beeinträchtigt ist, wird das Flag FTPS auf einen Wert 1 eingestellt, der den Ausfall des TPS 29 anzeigt.
Wenn das Ausfallflag FTPS im Schritt S18 auf den Wert 0 eingestellt wird, geht das Verfahren zu Schritt S20 über. Dann wird die Sollleistung, d.h. der Sollwert Pet des mittleren Wirkdrucks in Übereinstimmung mit der Motordrehzahl Ne und der Drosselspannung VTH eingestellt, wie oben beschrieben.
In Schritt S22 stellt die ECU (das Kraftstoffeinspritzungs-Regelungsmittel) das Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis in Übereinstimmung mit der Motordrehzahl Ne und dem Sollwert Pet des mittleren Wirkdrucks ein.
Wenn andererseits zumindest irgendeines der Ergebnisse der Bestimmungen in den Schritten S12, S14 und S16 Ja ist, geht das Verfahren zu Schritt S24 über. Das bedeutet, daß, wenn das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S12 Ja ist, so daß die Unterbrechung der Signalleitung für TPS 29 festgestellt wird, oder wenn das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S14 Ja ist, so daß eine den zulässigen Maximalwert VTH1 (z.B. 4,5V) überschreitende Drosselspannung VTH festgestellt wird, was beispielsweise durch einen Kurzschluß auf der Stromversorgungsseite hervorgerufen wird, oder wenn das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S16 Ja ist, so daß eine den zulässigen Minimalwert VTH2 (z.B. 0,5V) unterschreitende Drosselspannung VTH festgestellt wird, was beispielsweise durch einen Kurzschluß auf der Erdungsseite hervorgerufen wird, abgeschätzt werden kann, daß irgendeine Beeinträchtigung oder eine Abnormalität beim TPS 29 vorliegt. In diesem Fall geht das Verfahren zu Schritt S24 über.
In Schritt S24 wird das Ausfallflag FTPS auf einen Wert von 1 eingestellt, der anzeigt, daß der TPS 29 beeinträchtigt ist, wodurch gespeichert wird, daß der TPS aufgrund einer Beeinträchtigung oder dergleichen nicht normal arbeitet. Nachdem das Ausfallflag FTPS auf den Wert 1 eingestellt worden ist, schreitet das Verfahren zu Schritt S26 fort.
In Schritt S26 wird wenigstens das #2ABV 27 völlig geschlossen und die Öffnung von #1ABV 24 auf der Grundlage der Motordrehzahl Ne oder dergleichen auf die gleiche Weise wie im Falle eines herkömmlichen Verbrennungsmotors geregelt. Dann stellt die ECU (das Kraftstoffeinspritzungs-Regelungsmittel) zwangsweise das Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis AFt auf einen Wert ein, der gleich dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoffverhältnis AFs ist oder nahe daran liegt, um so das Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis zu regeln, daß es im wesentlichen ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoffverhältnis wird.
Der Grund, weshalb das #2ABV 27 völlig geschlossen ist, wenn der TPS 29 beeinträchtigt ist, ist derjenige, daß die Kraftstoffeinspritzungsmenge in Abhängigkeit von der Ansaugluftmenge Qa, wie später beschrieben, bestimmt wird. Genauer gesagt wird im Zweitstadium-Einspritzungsmagerbereich oder dem Erststadium-Einspritzungsmagerbereich eine Bypassluftregelung durchgeführt während eine benötigte Soll-Ansaugluftmenge für gewöhnlich in Übereinstimmung mit dem Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis und der Soll-Leistung, d.h. der Kraftstoffeinspritzungsmenge, berechnet wird, die auf der Grundlage der Motordrehzahl Ne und der Drosselspannung VTH bestimmt wird. Der Öffnungsgrad des #2ABV 27 wird so geregelt, daß die Summe der Luftmenge, die durch das Drosselventil 28 und durch das #1ABV 24 angesaugt wird, und die durch das #2ABV 27 angesaugte Luftmenge gleich der berechneten Soll-Ansaugluftmenge wird. Wenn jedoch der TPS 29 ausfällt, kann schnell-ansprechend keine genaue Bypassluftmenge festgesetzt werden, weil keine genaue Drosselspannung VTH erhalten werden kann. Zum Zeitpunkt des Ausfalls des TPS 29 kann, wenn ein Versuch zur Regelung des Öffnungsgrades des #2ABV 27 unternommen wird, so daß die Ansaugluftmenge 4a, die der Ausgabe des Luftstromsensors 32 entspricht, gleich der Soll-Ansaugluftmenge wird, eine unerwünschte Selbstregelung auftreten, oder der Öffnungsgrad des #2ABV 27 kann auf einen überhöhten Wert eingestellt werden, da die Bewegungsstellung des Drosselventils immer auf eine Änderung der Gaspedal-Betätigungsgröße, die vom Fahrer durchgeführt wird, anspricht, und da der Öffnungsgrad des #2ABV 27 mit einer Regelungs-Ansprechverzögerung behaftet ist. Daraus folgt, daß aufgrund einer Veränderung der Motorleistung ein Stoß eintreten oder aber die Motorleistung in unerwünschter Weise ansteigen kann, was zu einem verschlechterten Fahrverhalten führt, wenn der Öffnungsgrad des #2ABV 27 auf der Grundlage der Ansaugluftmenge Qa zu dem Zeitpunkt geregelt wird, wenn das Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis AFt auf das stöchiometrische Luft-Kraftstoffverhältnis AFs verändert wird, unter der Bedingung, daß der TPS 29 ausgefallen ist. Aus diesem Grund ist es ratsam, die Regelung des Öffnungsgrades des 2ABV 27 einzustellen, so daß das #2ABV 27 völlig geschlossen wird.
Andererseits ist es nicht unumgänglich notwendig, das #1ABV 24 aus dem Grund zu schließen, daß das #1ABV 24 einen kleinen Öffnungsdurchmesser aufweist, so daß die dadurch hindurchströmende Luftmenge gering ist. Ein anderer Grund liegt darin, daß der Öffnungsgrad des #1ABV 27 auf der Grundlage der Motordrehzahl Ne oder dergleichen auf dieselbe Weise wie im Falle des herkömmlichen Ansaugrohr-Einspritzungs-Verbrennungsmotors geregelt wird. Jedoch ist es wünschenswert, das #1ABV 24 zusammen mit dem #2ABV 27 völlig zu schließen, wenn der TPS 29 beeinträchtigt ist, sofern der Öffnungsgrad des #1ABV 24 in Übereinstimmung mit einem anderen Parameter als der Motordrehzahl Ne geregelt wird. Wenn das Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis AFt durch die Regelung vom #1ABV 24 und #2 ABV 27 auf das stöchiometrische Luft-Kraftstoffverhältnis AFs eingestellt wird, ist es möglich, den Motor 1 in einem sicher stabilisierten Betriebszustand zu erhalten und ein geeignetes Fahrverhalten beizubehalten, selbst wenn der TPS beeinträchtigt ist. Darüber hinaus ist es möglich, den Ausstoß von schädlichen Abgasbestandteilen zu verhindern, weil der Abgasreinigungswirkungsgrad des Drei-Wege-Katalysators beim stöchiometrischen Luft-Kraftstoffverhältnis AFs am höchsten ist.
Um das Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis Aft so einzustellen, daß es gleich dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoffverhältnis AFs ist, ist es des weiteren notwendig, die Kraftstoffeinspritzungsmenge so einzustellen, daß das stöchiometrische Luft-Kraftstoffverhältnis AFs erreicht wird. Wenn jedoch der TPS 29 beeinträchtigt ist, können der Sollwert Pet des mittleren Wirkdrucks und das Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis AFt nicht in Übereinstimmung mit der Drosselspannung VTH, die vom TPS 29 geliefert wird, erhalten werden. Daher wird, wenn der TPS 29 beeinträchtigt ist, das Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis in Übereinstimmung mit der Motordrehzahl Ne und der Ansaugluftmenge Qa, die aus der Ausgabe des Luftstromfühlers 32 (AFt = AFs = fAS (Ne,Qa) erhalten werden, auf das stöchiometrische Luft-Kraftstoffverhältnis eingestellt, wie im Falle der Luft-Kraftstoffverhältnisrückkopplungsregelung, die im Stöchio-Rückkopplungsbereich durchgeführt wird. Dann wird eine Kraftstoffeinspritzungsmenge in Übereinstimmung mit dem so eingestellten Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis AFt eingestellt. Als Ergebnis kann das Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis AFt, selbst wenn der TPS beeinträchtigt ist, auf einen Wert eingestellt werden, der gleich oder nahe dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoffverhältnis AFs ist, um so die Regelung des Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis auf ein fast stöchiometrisches Luft-Kraftstoffverhältnis zu ermöglichen.
Unter Bezugnahme auf 4 wird die Einstellungsweise des Soll-Zündzeitpunktes zum Zeitpunkt des Zweitstadium-Einspritzungsmagerbetriebs beschrieben.
In Schritt S30 in 4 wird eine Bestimmung im Hinblick darauf durchgeführt, ob das Ausfallflag FTPS bei der Soll-Luft- Kraftstoffverhältnis-Einstellungsroutine auf einen Wert von 1 eingestellt worden ist. Das bedeutet, daß bestimmt wird, ob der TPS 29 beeinträchtigt ist oder nicht.
Wenn das Ergebnis der Bestimmung in Schritt 30 Ja ist, d.h. wenn das Ausfallflag FTPS auf den Wert 1 eingestellt worden ist, wird festgestellt, daß TPS 29 beeinträchtigt ist. In diesem Fall schreitet das Verfahren mit dem Schritt S32 fort.
Wenn der TPS 29 wie oben beschrieben beeinträchtigt ist, kann der Sollwert Pet des mittleren Wirkdrucks nicht in Übereinstimmung mit der Drosselspannung VTH, die von dem TPS 29 geliefert wird, erhalten werden. Daher bestimmt in Schritt S32 die ECU (das zweite Zündzeitpunkt-Regelungsmittel) den Soll-Zündzeitpunkt Sa in Übereinstimmung mit der Ansaugluftmenge Qa, die aus der Ausgabe des Luftstromsensors erhalten wurde, und mit der Motordrehzahl Ne (Sa = f ss(Ne, Qa)), wie im Falle des Soll-Luft-Kraftstoffverhältnisses AFt.
Wenn andererseits das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S30 Nein ist, d.h. wenn das Ausfallflag FTPS keinen Wert von 1 sondern einen Wert von 0 aufweist, darin wird festgestellt, daß der TPS 29 normal arbeitet. In diesem Fall schreitet das Verfahren mit Schritt S34 fort, wo die ECU (das erste Zündzeitpunkt-Regelungsmittel) wie üblich den Soll-Zündzeitpunkt Sa aus der Motordrehzahl Ne und aus dem Sollwert Pet des mittleren Wirkdrucks bestimmt, der auf der Drosselspannung VTH beruht.
Wie in 5 gezeigt, wird, wenn TPS 29 beeinträchtigt ist, d.h. wenn das Ausfallflag FTPS einen Wert von 1 aufweist (Schritt S40) die Einschleusung des EGR-Gases unterdrückt (Schritt S42). Das bedeutet, daß, wenn TPS 29 beeinträchtigt ist, einem stabilisierten Motorbetrieb eine Priorität gegenüber einer verbesserten Kraftstoffausnutzung erteilt wird. Aus diesem Grund wird die Einschleusung des EGR-Gases unterdrückt, während die Zweitstadium-Einspritzungsmagerbetriebsweise in Schritt S26 in 3 unterdrückt wird, obwohl der Motor natürlich im Zweitstadium-Einspritzungsmagermodus betrieben werden sollte, um die Kraftstoffausnutzung zu verbessern. Als Ergebnis wird eine benötigte Menge an frischer Ansaugluft sichergestellt, so daß eine Verminderung der Kraftstoffmenge, die anderenfalls zum Zeitpunkt, in dem das Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis AFt auf das stöchiometrische Luft-Kraftstoffverhältnis AFs eingestellt wird, hervorgerufen würde, ausgeschaltet wird, wodurch vorzugsweise ein Leistungsabfall des Motors 1 verhindert wird. Wenn andererseits das Ausfallflag FTPS einen Wert von 0 aufweist, d.h. wenn der TPS 29 normal arbeitet, wird eine EGR-Gaseinschleusungsregelung wie üblich auf die obengenannte Weise (Schritt S44) durchgeführt.
Wie oben eingehend erklärt, umfaßt die Regelungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform die ECU 70, die als Ausfallerfassungsmittel, Kraftstoffeinspritzungs-Regelungsmittel, als Zündzeitpunkt-Regelungsmittel, als Einspritzungsmodus-Auswahlmittel (Luft-Kraftstoffverhältnis-Modusauswahlmittel), Luftbypassventil-Soll-Öffnungsgradstellmittel und als Ansaugluftmengen-Regelungsmittel zur Regelung der Öffnungsgrade der Luftbypassventile dient. Die Regelungsvorrichtung arbeitet so, daß sie das Luft-Kraftstoffverhältnis auf variable Weise regelt, beispielsweise zu dem Zeitpunkt, wenn sich der Motor im Zweitstadium-Einspritzungs-Magerbetriebsbereich befindet, indem sie üblicherweise die Soll-Leistung oder den Sollwert Pet des mittleren effektiven Druckes in Übereinstimmung mit der von dem Drosselstellungsfühler (TPS) 29 gelieferten Drosselspannung VTH bestimmt, um so das Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis AFt mit schnellem Ansprechverhalten einzustellen. Zu diesem Zeitpunkt wird der Soll-Zündzeitpunkt Sa ebenfalls eingestellt. Wenn andererseits ein Ausfall oder eine Abnormalität beim TPS 29 festgestellt wird, arbeitet die Regelungsvorrichtung so, daß das Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis zwangsweise so eingestellt wird, daß es gleich dem oder annähernd gleich dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoffverhältnis AFs ist. Zusätzlich arbeitet die Regelungsvorrichtung derart, daß sie das Soll-Luft- Kraftstoffverhältnis AFt oder die Kraftstoffeinspritzungsmenge und den Soll-Zündzeitpunkt Sa anstatt auf der Grundlage der Ausgabe des TPS 29 auf der Grundlage der Ansaugluftmenge Qa und der Motordrehzahl Ne bestimmt.
Gemäß der Regelungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform, wird daher, selbst wenn der TPS 29 beeinträchtigt ist, eine Regelung vorgenommen, so daß das Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis AFt gleich einem im wesentlichen stöchiometrischen Luft-Kraftstoffverhältnis wird, wodurch dem Motor 1 die Fortführung eines stabilisierten Betriebs erlaubt wird. Als Ergebnis kann ein mit dem Motor bestücktes Fahrzeug kontinuierlich gefahren werden, ohne daß das Fahrverhalten schlechter wird, während der Ausstoß schädlicher Abgasbestandteile unterdrückt wird.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorangegangene Ausführungsform beschränkt, sondern kann vielmehr in verschiedenster Weise abgewandelt werden. Beispielsweise werden bei der Ausführungsform der Sollwert Pet des mittleren Wirkdrucks und das Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis AFt üblicherweise in Übereinstimmung mit der Ausgabe (Drosselspannung VTH) des Drosselstellungsfühlers (TPS) erhalten. Alternativ kann ein Gaspedalstellungsfühler (durch Bezugszeichen 80 in 1 angezeigt) als Parametererfassungsmittel verwendet werden. Der Gaspedalstellungsfühler wird so betrieben, daß er eine Betätigungsgröße eines Gaspedals (mit Bezugszeichen 81 in 1 angegeben) erfaßt, wodurch er anstelle des TPS als Motordrehzahl-Erfassungsglied dient, und wobei er so betrieben wird, daß er eine Ausgabe erzeugt, die die Betätigungsgröße (erster Parameter) des Gaspedals anzeigt. Genauer gesagt, kann der gleiche Effekt wie derjenige der Ausführungsform erhalten werden, indem das Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis AFt und der Soll-Zündzeitpunkt Sa üblicherweise in Übereinstimmung mit einer Ausgabe des Gaspedalstellungsfühlers (APS) eingestellt werden, und indem bei Beeinträchtigung des APS das Soll-Luft- Kraftstoffverhältnis AFt und der Soll-Zündzeitpunkt Sa in Übereinstimmung mit der Ansaugluftmenge Qa mittels einer Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis-Einstellungsroutine und einer Soll-Zündzeitpunkt-Einstellungsroutine erhalten werden, die denjenigen, die in den 3 und 4 gezeigt sind, ähneln.
Bei der obigen Ausführungsform wird das Luft-Kraftstoffverhältnis auf einen Wert geregelt, der gleich oder annähernd gleich dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoffverhältnis ist, wenn der TPS beeinträchtigt ist. Alternativ kann beliebig der Erststadium-Einspritzungsmagerbereich, der Stöchio-Rückkopplungsbereich oder der Regelkreisbereich, die zum Erststadium-Einspritzungsmodus gehören, ausgewählt werden, wenn der TPS ausfällt, sofern der gewählte Modus eine solcher ist, bei dem das Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis AFt oder dergleichen in Übereinstimmung mit der Ansaugluftmengeninformation Qa, die vom Luftstromsensor 32 geliefert wird, und mit der Motordrehzahl Ne eingestellt wird. Alternativ kann beim Auftritt eines TPS-Ausfalls der Motorbetrieb im Zweitstadium-Einspritzungsmagerbereich schlicht verboten werden.
Obwohl ein Direkteinspritzungs-4-Zylinder-Benzinmotor als Motor 1 bei der Ausführungsform verwendet wird, kann die vorliegende Erfindung mit jedweder Art Motor verwendet werden, der geregelt werden kann, wenn das Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis verändert wird. Beispielsweise kann ein Ansaugrohr-Einspritzungsmotor wie ein Magerverbrennungsmotor verwendet werden, in dem ein mageres Luft-Kraftstoffverhältnis in veränderlicher Weise über einen großen Bereich geregelt werden kann.
Nachfolgend wird eine kurze Erklärung im Hinblick auf den Fall abgegeben, in dem die vorstehende Regelungsvorrichtung in einem herkömmlichen Magerverbrennungsmotor ohne Luftbypassleitung 26 angewendet wird, wobei diese Erklärung nicht Teil. der beanspruchten Erfindung ist. Der Magerverbrennungsmotor ist mit einem fetten Luft-Kraftstoffverhältnis, einem stöchiometrischen Luft-Kraftstoffverhältnis, einem mageren Luft-Kraftstoffverhältnis und dergleichen betreibbar. In diesem Fall kann eine stabile Verbrennung mit Schichtladung durchgeführt werden, indem eine fettes Luft-Kraftstoffgemisch um eine Zündkerze herum eingefangen wird, indem eine Wirbelströmung verwendet wird oder indem das Einspritzungssystem beeinflußt wird, so daß das Luft-Kraftstoffverhältnis innerhalb eines Mager-Luft-Kraftstoffverhältnisbereiches (z.B. A/F = 18-24) variabel geregelt werden kann. Bei einem solchen Magerverbrennungsmotor können das Luft-Kraftstoffverhältnis und der Zündzeitpunkt genau und bei gutem Ansprechverhalten in Übereinstimmung mit der Motordrehzahl Ne und dem Drosselöffnungsgrad θ TH eingestellt werden, der durch eine Drosselspannung VTH dargestellt wird, die vom TPS 29 geliefert wird, der an dem Drosselventil des Motors angebracht ist, wodurch der Motor mit einem mageren Luft-Kraftstoffverhältnis stabil betreibbar ist, um so die Kraftstoffausnutzung zu verbessern, selbst wenn sich der Motor in einem Schichtladungszustand befindet, in dem die Verbrennung instabil sein kann, wenn das Luft-Kraftstoffverhältnis oder der Zündzeitpunkt unpassend wird. Wenn festgestellt wird, daß der TPS 29 bei einem Magerverbrennungsmotor dieses Typs beeinträchtigt ist, wird das Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis auf das im wesentlichen stöchiometrische Luft-Kraftstoffverhältnis eingestellt, wie im Falle der obigen Ausführungsform, wodurch der Verbrennungszustand des Motors stabilisiert werden kann. In diesem Fall kann das Luft-Kraftstoffverhältnis in Übereinstimmung mit der Ansaugluftmenge Qa und der Motordrehzahl Ne oder in Übereinstimmung mit der Ausgabe eines Abgasfühlers wie etwa eines Sauerstoffühlers eingestellt werden.
Bei dem obengenannten Magerverbrennungsmotor kann ein Gaspedalstellungsfühler 80 (im folgenden mit APS bezeichnet) an einem Ort in der Nähe des Gaspedals 81 (Motordrehzahlstellglied) bereitgestellt sein, wie in 6 gezeigt, und zwar anstelle der Luftbypassleitung 26, die den Drosselkörper 23 und das zweite Bypassventil 27 überbrückt, um die Luftbypassleitung zu öffnen und zu schließen, die bei der vorangegangenen Ausführungsform verwendet werden. In diesem Fall wird ein elektrisch betriebenes Drosselventil 82 im Drosselkörper bereitgestellt, und der Öffnungsgrad des Drosselventils 82 wird von der ECU 70 in Übereinstimmung mit einer Gaspedalspannung VAC und ihrer Veränderung geregelt, wobei die Spannung VAC von dem APS (Parametererfassungsmittel) ausgegeben wird und eine Gaspedal-Betätigungsgröße θAC (erster Parameter) anzeigt. Die vorliegende Erfindung ist nämlich auf den ebengenannten Motor des elektronischen Gaspedal-Typs (im folgenden mit DBW- Driveby-wire bezeichnet) anwendbar, bei dem der Öffnungsgrad des elektrisch betriebenen Drosselventils in Abhängigkeit von der Gaspedal-Betätigungsgröße geregelt wird.
Ein DBW-Motor kann an einem Ort in der Nähe des Drosselventils 82 mit dem TPS 29 ausgestattet sein. Bei einer solchen Anordnung können das Luft-Kraftstoffverhältnis und der Zündzeitpunkt mit schnellem Ansprechverhalten in Übereinstimmung mit der Motordrehzahl Ne und einer Drosselspannung VTH, die vom TPS 29 geliefert wird und die wie im Falle der obigen Ausführungsform den Drosselöffnungsgrad θ TH anzeigt, genau eingestellt werden, wodurch ein stabilisierter Motorbetrieb mit einem mageren Luft-Kraftstoffverhältnis durchgeführt werden kann, und zwar selbst dann, wenn der Motor in einem Zustand arbeitet, bei dem eine Schichtladung durchgeführt wird und bei dem eine instabile Verbrennung leicht hervorgerufen werden kann, wenn das Luft-Kraftstoffverhältnis oder der Zündzeitpunkt von seinem richtigen Wert abweicht.
Es ist wünschenswert, den Öffnungsgrad des Drosselventils auf einen größeren Wert als den Standardöffnungsgrad einzustellen, der der Betätigungsgröße des Gaspedals entspricht, wodurch die Menge der angesaugten Luft (Ansaugluftmengen-Regelungsmittel) gesteigert wird, so daß eine Ansaugluftmenge eingeschleust wird, die zur Erzielung eines mageren Luft-Kraftstoffverhältnisses für den zuvorgenannten Mager-Luft-Kraftstoffverhältnisbetrieb des Motors, d.h. für den Motorbetrieb in einem niedrigen oder mittleren Drehzahlbereich, notwendig ist.
Bei einem DBW-Motor dieses Typs wird, falls festgestellt wird, daß der TPS 29 an dem Drosselventil beeinträchtigt ist, der Öffnungsgrad des Drosselventils geregelt, so daß er gleich dem Standardöffnungsgrad ist, der der Betätigungsgröße des Gaspedals 81 entspricht, und das Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis wird auf ein im wesentlichen stöchiometrisches Luft-Kraftstoffverhältnis eingestellt. Darüber hinaus wird die Einschleusung von Ansaugluft, die zur Erzielung des mageren Luft-Kraftstoffverhältnisses notwendig ist, verhindert, wodurch der Verbrennungszustand des Motors in vorteilhafter Weise stabilisiert wird.

Claims

Regelungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor – mit Benzin-Direkteinspritzung, – mit einer Drosselklappe (28) zur Einstellung der Motordrehzahl, – einer Kraftstoffeinspritzungsvorrichtung (4), – und einem ersten und einem zweiten Luft-Bypass-Ventil (24, 27) zur Einstellung einer Ansaugluftmenge, wobei die Regelungsvorrichtung folgendes umfasst: – einen Kurbelwinkelfühler (17), der ein Signal Ne entsprechend der Motordrehzahl abgibt, – einen Drosselstellungsfühler (29), der ein Signal VTH entsprechend dem Öffnungsgrad der Drosselklappe (28) abgibt, – einen Luftstromfühler (32), der ein Signal Qa entsprechend der angesaugten Luftmenge abgibt, – eine elektronische Regeleinheit ECU (70), – die einen Sollwert für ein Einspritzungsventil (4) aus den Signalen der Motordrehzahl Ne und des Öffnungsgrads VTH der Drosselklappe (28) ermittelt, wenn kein Ausfall des Drosselstellungsfühlers (29) festgestellt wird – und die einen Sollwert für ein Einspritzungsventil (4) aus den Signalen der Motordrehzahl Ne und der angesaugten Luftmenge Qa ermittelt, das zweite Luft-Bypass-Ventil (27) schließt und mit dem ersten Luft-Bypass-Ventil (24) ein Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis einstellt, das dem stöchiometrischen Verhältnis nahe kommt, wenn ein Ausfall des Drosselstellungsfühlers (29) festgestellt wird.
Regelungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die elektronische Regeleinheit ECU (70) weiterhin ausgebildet ist, einen ersten Sollzündzeitpunkt (Sa, 32) in Übereinstimmung mit einem aus den Signalen der Motordrehzahl Ne und des Öffnungsgrads VTH der Drosselklappe (28) errechneten Sollwert Pet des mittleren Wirkdrucks und dem Signal der Motordrehzahl Ne einzustellen, wenn kein Ausfall des Drosselstellungsfühlers (29) festgestellt wird; einen zweiten Sollzündzeitpunkt (Sa, 34) in Übereinstimmung mit den Signalen der Motordrehzahl Ne und der angesaugten Luftmenge Qa einzustellen, wenn ein Ausfall des Drosselstellungsfühlers (29) festgestellt wird; und den Zündzeitpunkt einer Zündkerze (3) in Übereinstimmung mit dem ersten oder zweiten Sollzündzeitpunkt (Sa, 32, 34) zu regeln, wobei die Zündkerze (3) bereitgestellt wird, um Kraftstoff zu zünden, der einer Brennkammer (5) des Verbrennungsmotors zugeführt wird.
Regelungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die elektronische Regeleinheit ECU (70) weiterhin ausgebildet ist, ein Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis (AFt) auf einen Wert zu setzen, der im wesentlichen einem stöchiometrischen Luft-Kraftstoffverhältnis (Afs) gleich ist.
Regelungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die elektronische Regeleinheit ECU (70) weiterhin ausgebildet ist, ein Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis (AFt) oder eine benötigte Kraftstoffeinspritzungsmenge zur Erzielung des Soll-Luft-Kraftstoffverhältnisses (AFt) oder einen Ansteuerungszeitraum des Einspritzungsventils (4), der der benötigten Kraftstoffeinspritzungsmenge entspricht, in Übereinstimmung mit einem aus den Signalen der Motordrehzahl Ne und des Öffnungsgrads VTH der Drosselklappe (28) errechneten Sollwert Pet des mittleren Wirkdrucks einzustellen, wenn kein Ausfall des Drosselstellungsfühlers (29) festgestellt wird oder in Übereinstimmung mit dem Signal der angesaugten Luftmenge Qa einzustellen, wenn ein Ausfall des Drosselstellungsfühlers (29) festgestellt wird.
Regelungsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die elektronische Regeleinheit ECU (70) weiterhin ausgebildet ist, einen ersten Luft-Kraftstoffverhältnis-Modus zu wählen, in dem das Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis (AFt) auf ein mageres Luft-Kraftstoffverhältnis eingestellt wird, und das Einspritzungsventil (4) dementsprechend zu regeln, wenn kein Ausfall des Drosselstellungsfühlers (29) festgestellt wird, oder einen zweiten Luft-Kraftstoffverhältnis-Modus zu wählen, in dem das Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis (AFt) auf ein im wesentlichen stöchiometrisches Luft-Kraftstoffverhältnis (Afs) eingestellt wird, und das Einspritzungsventil (4) dementsprechend zu regeln, wenn ein Ausfall des Drosselstellungsfühlers (29) festgestellt wird.
Regelungsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die elektronische Regeleinheit ECU (70) weiterhin ausgebildet ist, einen ersten Sollzündzeitpunkt (Sa, 32) in Übereinstimmung mit wenigstens dem errechneten Sollwert Pet des mittleren Wirkdrucks einzustellen, wenn der erste Luft-Kraftstoffverhältnis-Modus vom Luft-Kraftstoffverhältnis-Modusauswahlmittel (70) ausgewählt wird; einen zweiten Sollzündzeitpunkt (Sa, 34) in Übereinstimmung mit dem Signal der angesaugten Luftmenge Qa einzustellen, wenn der zweite Luft-Kraftstoffverhältnis-Modus ausgewählt wird; und eine Zündkerze (3) in Übereinstimmung mit dem ersten oder zweiten Sollzündzeitpunkt (Sa, 32, 34) zu regeln.
Regelungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, wobei das erste und das zweite Luft-Bypass-Ventil (24, 27) elektrisch betreibbar sind, zum Öffnen und Schließen eines Luft-Bypass-Durchgangs (26), der ausgebildet wird, indem die Drosselklappe (28) in einem Ansaugdurchgang (25) des Verbrennungsmotors überbrückt wird, und über den die stromaufwärtige und die stromabwärtige Seite des Ansaugdurchgangs (25) in Bezug auf die Drosselklappe (28) miteinander verbunden sind, wobei der Luft-Bypass-Durchgang (26) eine Querschnittsfläche aufweist, die in einen Bereich ist, der zwischen ungefähr der Hälfte der Querschnittsfläche des Ansaugdurchgangs (25) und der Querschnittsfläche des Ansaugdurchgangs (25) liegt.
Regelungsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei der Verbrennungsmotor eine Brennkammer (5), ein Auspuffsystem (42, 43) und eine Abgasrückführungsvorrichtung (EGR) zur Rückführung von Abgas aus dem Auspuffsystem (42, 43) in die Brennkammer (5) umfaßt, und wobei die elektronische Regeleinheit ECU (70) weiterhin ausgebildet ist, den zweiten Luft-Kraftstoffverhältnis-Modus auszuwählen, und wobei die Abgasrückführungsvorrichtung (EGR) eine Rückführung des Abgases stoppt, wenn ein Ausfall des Drosselstellungsfühlers (29) festgestellt wird.
Regelungsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die elektronische Regeleinheit ECU (70) weiterhin ausgebildet ist, einen dritten Luft-Kraftstoffverhältnis-Modus auszuwählen, bei dem das Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis (AFt) auf ein vorbestimmtes Luft-Kraftstoffverhältnis zwischen dem mageren Luft-Kraftstoffverhältnis, das auf den ersten Luft-Kraftstoffverhältnis-Modus bezogen ist, und dem im wesentlichen stöchiometrischen Luft-Kraftstoffverhältnis, das auf den zweiten Luft-Kraftstoffverhältnis-Modus bezogen ist, gesetzt wird.
Regelungsvorrichtung nach Anspruch 9, wobei die elektronische Regeleinheit ECU (70) weiterhin ausgebildet ist, den zweiten oder dritten Luft-Kraftstoffverhältnis-Modus auszuwählen, und das Einspritzungsventil (4) derart zu regeln, daß das Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis (AFt) das im wesentlichen stöchiometrische Luft-Kraftstoffverhältnis wird, das auf den zweiten Luft-Kraftstoffverhältnis-Modus bezogen ist, oder das vorbestimmte Luft-Kraftstoffverhältnis wird, das auf den dritten Luft-Kraftstoffverhältnis-Modus bezogen ist, wenn ein Ausfall des Drosselstellungsfühlers (29) festgestellt wird.
Regelungsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die elektronische Regeleinheit ECU (70) weiterhin ausgebildet ist, in Übereinstimmung mit den Signalen der Motordrehzahl Ne und des Öffnungsgrads VTH der Drosselklappe (28) entweder eines ersten Einspritzungsmodus, in dem das Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis (AFt) auf ein mageres Luft-Kraftstoffverhältnis eingestellt wird, oder eines zweiten Einspritzungsmodus, in dem das Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis (AFt) auf ein im wesentlichen stöchiometrisches Luft-Kraftstoffverhältnis eingestellt ist, auszuwählen, das Einspritzungsventil (4) so zu regeln, daß der Kraftstoff hauptsächlich bei einem Kompressionshub des Verbrennungsmotors in Übereinstimmung mit dem Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis (AFt) eingespritzt wird, das in Übereinstimmung mit dem errechneten Sollwert Pet des mittleren Wirkdrucks eingestellt wurde, wenn der erste Einspritzungsmodus ausgewählt wird, und das Einspritzungsventil (4) so zu regeln, daß der Kraftstoff hauptsächlich beim Ansaughub des Verbrennungsmotors in Übereinstimmung mit dem Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis eingespritzt wird, das in Übereinstimmung mit dem Signal der angesaugten Luftmenge Qa eingestellt wurde, wenn der zweite Einspritzungsmodus ausgewählt wird.
Regelungsvorrichtung nach Anspruch 11, wobei die elektronische Regeleinheit ECU (70) weiterhin ausgebildet ist, den zweiten Einspritzungsmodus auszuwählen, wenn ein Ausfall des Drosselstellungsfühlers (29) festgestellt wird.
Regelungsvorrichtung nach Anspruch 11, wobei der Verbrennungsmotor eine Brennkammer (5), ein Auspuffsystem (42, 43) und eine Abgasrückführungsvorrichtung (EGR) zur Rückführung von Abgas aus dem Auspuffsystem (42, 43) in die Brennkammer (5) umfaßt, und wobei die elektronische Regeleinheit ECU (70) weiterhin ausgebildet ist, den zweiten Luft-Kraftstoffverhältnis-Modus auszuwählen, und wobei die Abgasrückführungsvorrichtung (EGR) eine Rückführung des Abgases stoppt, wenn ein Ausfall des Drosselstellungsfühlers (29) festgestellt wird.
Regelungsvorrichtung nach Anspruch 11, wobei die elektronische Regeleinheit ECU (70) weiterhin ausgebildet ist, einen dritten Luft-Kraftstoffverhältnis-Modus auszuwählen, bei dem das Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis (AFt) auf ein vorbestimmtes Luft-Kraftstoffverhältnis zwischen dem mageren Luft-Kraftstoffverhältnis, das auf den ersten Luft-Kraftstoffverhältnis-Modus bezogen ist, und dem im wesentlichen stöchiometrischen Luft-Kraftstoffverhältnis, das auf den zweiten Luft-Kraftstoffverhältnis-Modus bezogen ist, gesetzt wird.
Regelungsvorrichtung nach Anspruch 14, wobei die elektronische Regeleinheit ECU (70) weiterhin ausgebildet ist, den zweiten oder dritten Luft-Kraftstoffverhältnis-Modus auszuwählen, und das Einspritzungsventil (4) derart zu regeln, daß das Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis (AFt) das im wesentlichen stöchiometrische Luft-Kraftstoffverhältnis wird, das auf den zweiten Luft-Kraftstoffverhältnis-Modus bezogen ist, oder das vorbestimmte Luft-Kraftstoffverhältnis wird, das auf den dritten Luft-Kraftstoffverhältnis-Modus bezogen ist, wenn ein Ausfall des Drosselstellungsfühlers (29) festgestellt wird.