DE19748018A1 - Kraftstoff-Direkteinspritzsteuergerät für einen Verbrennungsmotor - Google Patents

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftstoff- Direkteinspritzsteuergerät für einen Verbrennungsmotor, mit dem der Kraftstoff, hier insbesondere Benzin, direkt in einen Zylinder eingespritzt wird. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Kraftstoff-Direkteinspritzsteuergerät für einen Verbrennungsmotor, mit dem eine für einen Übergangsbetrieb geeignete bzw. passende oder zweckentsprechende Kraftstoffmenge leicht erzielbar ist.

Stand der Technik

Ein beispielhafter Stand der Technik wird anhand des in Fig. 7 gezeigten Blockdiagramms erläutert, welches das Gesamtsystem eines typischen Kraftstoff- Direkteinspritzsteuergeräts für einen Verbrennungsmotor zeigt.

Das hierin veranschaulichte System beinhaltet: einen Motor 1, der u. a. eine Anzahl von Zylindern 1a bis 1d umfaßt, ein Saugrohr 2, das Luft zu den Zylindern 1a bis 1d des Motors 1 zuführt, ein an der Einlaßöffnung des Saugrohrs 2 angeordneten Luftfilter 3, eine Drosselklappe 4, die im Saugrohr 2 eingebaut ist und die die Ansaugluftmenge Q einstellt, und einen Resonanzbehälter, der im Ansaugkrümmer des Saugrohrs 2 vorhanden ist.

Des weiteren beinhaltet das System: einen Drosselklappen- Stellungssensor 6, der die Stellung O der Drosselklappe 4 erfaßt, einen Drosselklappenansteller 7, der die Drosselklappe 4 der Drosselklappe öffnet und schließt, ein Kraftstoffeinspritzventil 8, das Kraftstoff direkt in die Zylinder 1a bis 1d einspritzt, eine Zündspuleneinheit 9, die in jedem der Zylinder 1a bis 1d geschaffen ist, und eine Zündkerze 10, die durch die Zündspuleneinheit 9 betrieben gezündet wird.

Außerdem umfaßt das System: ein Gaspedal 11, das durch Auftreten eines Fahrers betätigt wird, einen Gaspedalstellungssensor 12, der den Betätigungsgrad α des Gaspedals 11 erfaßt, einen Kurbelwinkelsensor 13, der auf einer Kurbelwelle des Motors 1 vorhanden ist und der ein Kurbelwinkelsignal SGT ausgibt, einen Zylinderidentifizierungssensor 14, der auf einer mit der Kurbelwelle verblockten Nockenwelle geschaffen ist und der ein Zylinderidentifikationssignal SGC ausgibt, einen Sauerstoffkonzentrationssensor 15, der den Sauerstoffgehalt bzw. die Sauerstoffkonzentration X im aus dem Motor 1 ausgestoßenen Abgas erfaßt, und einen Katalysator 16, der die Abgase reinigt.

Die Sensoren 6 und 13 bis 15 bilden die verschiedenen Sensoren zur Ausgabe von Betriebsinformationen. Weitere Sensoren, wie beispielsweise ein Luftströmungssensor und ein Saugrohr-Drucksensor zum Erfassen der Einlaßluftmenge Q sind ebenso vorhanden, obwohl sie nicht dargestellt sind.

Ein elektronisches Steuergerät 20 besteht aus einem Mikrocomputer. Hiermit werden verschieden Steuerbeträge oder -mengen gemäß den Betriebsinformationen O, SGT, SGC und X, die von den verschiedenen Sensoren 6 und 13 bis 15 erhalten werden, berechnet, um so den Motor 1 gemäß Steuersignalen J, G und R, die auf den berechneten Steuerwerten bzw. -Beträgen basieren, zu steuern.

Beispielsweise berechnet das elektronische Steuergerät 20 den Ziel-Stellungsbetrag der Drosselklappe 4 aus der Eindrücktiefe/Betätigungsbetrag α des Gaspedals 11 und steuert den Drosselklappenansteller 7 gemäß einem Stellungssteuersignal R, wodurch eine Feetback-Regelung durchgeführt wird, so daß die Stellung Θ der Drosselklappe 4 mit der Zielstellung übereinstimmt.

Das elektronische Steuergerät 20 berechnet von dem Kurbelwinkelsignal SGT die Motordrehzahl Ne, berechnet aus der Drehzahl Ne und dem Betätigungsbetrag α des Gaspedals das Ziel-Motordrehmoment, berechnet aus der Drehzahl Ne und dem Ziel-Motordrehmoment To die Ziel-Kraftstoffeinspritzmenge Fo, und betreibt das Kraftstoffeinspritzventil 8 gemäß dem Einspritzsignal J, das auf der Ziel-Kraftstoffeinspritzmenge Fo basiert.

Das elektronische Steuergerät 20 berechnet auch die Zündzeitpunkte für die Zylinder 1a bis 1d, und zwar im wesentlichen gemäß dem Kurbelwinkelsignal SGT und dem Zylinderidentifikationssignal SGC und bewirkt die Zündung der Zündkerze 10 über die Inbetriebsetzung der Zündspuleneinheit 9 gemäß dem Zündsignal G.

Die Fig. 8 ist ein Blockdiagramm, das detailliert die spezifische Konfiguration des in Fig. 7 gezeigten elektronischen Steuergerätes 20 zeigt.

Das elektronische Steuergerät 20, das in der Fig. 8 gezeigt ist, beinhaltet: einen Mikrocomputer 21, Eingang-Interfaces (I/Fs) 22 und 23, die verschiedene Arten von Betriebsinformationen in den Mikrocomputer 21 übernehmen, eine Leistungsschaltung 24, die dem Mikrocomputer 21 elektrischen Strom zuführt, und einen Ausgang I/F 25, der die Steuersignale R, J und G, die vom Mikrocomputer 21 erhalten werden, ausgibt. Ein Zündschalter verbindet zum Startzeitpunkt eine im Wagen befindliche Batterie 26 mit dem elektronischen Steuergerät 20.

Der Mikrocomputer 21 ist mit folgenden Einrichtungen versehen: eine CPU 31, die im wesentlichen das Kraftstoffeinspritzventil 8 und die Zündspule 9 gemäß einem vorbestimmten Programm steuert, ein "free-running"-Zähler 32 zum Erfassen des Drehzyklusses vom Kurbelwinkelsignal SGT, einen Timer(Zeitgeber) 33 zum messen der Zeit zur Ausführung verschiedener Steuerungsarten, und einen Analog-Digital- Wandler 34 zum wandeln eines von der Eingabe IF 23 erhaltenen Analogsignals in ein Digitalsignal, ein RAM 35, der als Arbeitsbereich der CPU 31 verwendet wird, ein ROM 36, in dem ein Betriebsprogramm für die CPU 31 gespeichert wurde, einen Ausgang 37, durch den verschiedene Betriebssteuersignale, wie beispielsweise J, R und G ausgegeben werden, und einen gemeinsamen Bus 38 zum Verbinden der CPU 31 mit den vorhandenen Elementen 32 bis 37.

Der Eingang I/F 22 formt die Wellenformen des Kurbelwinkelsignals SGT und des Zylinderidentifikationssignals SGC und führt die geformten Wellenformen als Interrupt-Signal dem Mikrocomputer 21 zu. Wenn ein Interrupt-Signal von der Eingabe I/F 22 erhalten wurde, liest die CPU 31 im Mikrocomputer 21 den Wert auf den Zähler 32, berechnet den Pulszyklus des Kurbelwinkelsignals SGT aus der Differenz zwischen dem vorliegenden Wert und dem früheren Wert, und speichert ihn als den der tatsächlichen Motordrehzahl Ne entsprechenden Wert in den Speicher RAM 35.

Die CPU 31 erfaßt zum Interrupt-Zeitpunkt auch den Signalpegel des Zylinderidentifikationssignals SGC, um zu erfassen, welcher der Zylinder 1a bis 1d dem zu diesem Zeitpunkt erfaßten Kurbelwinkelsignal SGT entspricht.

Der Eingang I/F 23 führt die Erfassungssignale, wie beispielsweise die Drosselklappenstellung ϑ, den Zylinderdruck P, den Gaspedalbetätigungsbetrag α und die Sauerstoffkonzentration X der CPU 31 im Mikrocomputer 21 über den Analog-Digital-Wandler 34 zu.

Die Ausgabe I/F 25 verstärkt die aus der CPU 31 über den Ausgang 37 ausgegebenen verschiedenen Steuersignale und leitet diese an den Drosselklappenansteller 7, das Kraftstoffeinspritzventil 8, die Zündspuleneinheit 9 etc. weiter.

Die Fig. 9A bis 9D zeigen Zeitabläufe, in denen Steuerzeitpunkte (Steuerzeiten) des Einspritzsignals J und des Einspritzsignals G, die durch das elektronische Steuergerät 20 erzeugt wurden, veranschaulicht sind. In den dargestellten Zeitabläufen sind die Verhältnisse zwischen den Puls-Wellenformen des Zylinderidentifikationssignals SGC und des Kurbelwinkelsignals SGT sowie auch das Kraftstoffeinspritztiming des Kraftstoffeinspritzventils 8 und die Motortakte, nämlich Ansaugtakt, Verdichtungstakt, Verbrennungs- und Ausdehnungstakt (Arbeitstakt) sowie Auspufftakt dargestellt.

Fig. 9A zeigt die Puls-Wellenform des Zylinderidentifikationssignals SGC. Die Fig. 9B zeigt die Puls-Wellenform des Kurbelwinkelsignals SGT. Fig. 9C wiederum zeigt das Einspritzsignal J zum Betreiben des Kraftstoffeinspritzventils 8 des Zylinders #1, schließlich zeigt die Fig. 9D die Motortakte des Zylinders #1.

Das Zündsignal G für die Zündspuleneinheit 9 wird zum Zündzeitpunkt der Zündkerze 10 ausgegeben, d. h. direkt vor dem Verbrennungs- und Expansionshub (Arbeitstakt) gemäß Fig. 9D.

In Fig. 9B bezeichnet T(n-3) den Abstand ansteigender Flanken des Kurbelwinkelsignals SGT, der für Rechenoperationen benutzt wird. Er wird vom dritten und vierten Puls berechnet, d. h. die den Zylindern #3 und #4 entsprechenden Pulse vor dem gegenwärtigen Puls, der dem Zylinder #1 entspricht. Iu(i) und Id(i) (i = n, n-1, n-2,. . .) bezeichnen jeweils die ansteigende Flanke und die abfallende Flanke des Kurbelwinkelsignals SGT, wobei i=n für den Zeitpunkt des Kompressionshubes des Zylinders #l steht, was dem Zündzeitpunkt entspricht.

B5°, d. h. 5° vor dem oberen Totpunkt (TDC), entspricht der Kurbelwinkelstellung an der abfallenden Flanke Id(n) des Kurbelwinkelsignals SGT des Zylinders #1. B75° bezeichnet die Kurbelwinkelposition der ansteigenden Flanke Iu(n) des Kurbelwinkelsignals SGT des Zylinders #1. B185° bezeichnet die Kurbelwinkelstellung der abfallenden Flanke Id(n-1) des Kurbelwinkelsignals SGT des Zylinders #2. Schließlich bezeichnet B255° die Kurbelwinkelposition der ansteigenden Flanke Iu(n-1) des Kurbelwinkelsignals SGT des Zylinders #2.

Mit anderen Worten, die Flanken Iu(i) und Id(i) des Kurbelwinkelsignals SGT bezeichnen die Referenzkurbelwinkelstellungen der Zylinder #1 bis #4. Die ansteigende Flanke Iu(i) bezeichnet B75° und die abfallende Flanke Id(i) bezeichnet B5°.

Die CPU 31 im Mikrocomputer 21 erfaßt zur Feststellung der Kurbelwinkelstellung des Motors 1 durch eine Flankenunterbrechung eine Spannungsänderung an jeder Flanke des Kurbelwinkelsignals SGT.

In Fig. 9C bezeichnet t1 den Anstiegszeitpunkt des Einspritzsignals J, t2 bezeichnet den Abfallzeitpunkt des Einspritzsignals J und Tinj bezeichnet die Pulsbreite des Einspritzsignals J vom Zeitpunkt t1 bis zum Zeitpunkt t2, d. h. die Zeitspanne, in der das Kraftstoffeinspritzventil 8 betrieben wird, oder die Zeitspanne, während der Kraftstoff eingespritzt wird.

Der Anstiegszeitpunkt t1 des Einspritzsignals J wird durch einen Timer (Zeitgeber) so gesetzt, daß Kraftstoff während der ersten Hälfte des Ansaugtaktes oder Ansaughubes zugeführt wird.

Beispielsweise berechnet die CPU 31 die in einen Zylinder einzuspritzende Kraftstoffeinspritzmenge Fo unter Steuerung vom Zyklus T(n-3) des Kurbelwinkelsignals SGT, die Ansaugluftmenge Q(n-3) etc. und berechnet auch den Zeitpunkt Tinj zum Betreiben des Kraftstoffeinspritzventils 8, um die Ziel-Kraftstoffmenge Fo festzulegen.

In diesem Fall wird das Kraftstoffeinspritzventil 8 nur für die Betriebszeit Tinj im Ansaughub (Ansaugtakt) betrieben.

Die CPU 31 im elektronischen Steuergerät 20 bestimmt die Zuordnung des Kurbelwinkelsignals SGT zu den Zylindern gemäß dem Zylinderidentifikationssignal SGC und spritzt unter Anwendung des Einspritzsignals J, das auf dem Kraftstoffeinspritzzeitpunkt bzw. dem Kraftstoffeinspritztiming basiert, eine vorbestimmte Kraftstoffmenge Fo in das Kraftstoffeinspritzventil 8 des zu steuernden Zylinders ein.

Die CPU 31 gibt das auf dem Zündzeitpunkt basierende Zündsignal G an die Zündspuleneinheit 9 des zu steuernden Zylinders aus. Dies hat zur Folge, daß die Zündspuleneinheit 9 die durch Verstärkung der Batteriespannung erzielte Hochspannung an die Zündkerze abgibt, um den Kraftstoff zu dem berechneten Steuerungszeitpunkt zu zünden und zu verbrennen.

Somit wird Kraftstoff direkt in die Zylinder 1a bis 1d eingespritzt und der direkt eingespritzte Kraftstoff verbrennt, um den Motor 1 zu betreiben.

Die spezifische Betriebsweise eines herkömmlichen Kraftstoff- Direkteinspritzsteuergerätes für einen Verbrennungsmotor, das wie in den Fig. 7 und 8 gezeigt konfiguriert ist, wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeitdarstellungen der Fig. 9A bis 9D, die schematischen Darstellungen der Fig. 10 bis 13 und die Flußdiagramme der Fig. 14 bis 16 beschrieben.

Die Fig. 10 zeigt die Beziehungen zwischen dem Kraftstoffeinspritzmodus, der Motordrehzahl Ne und des Ziel- Motordrehmomentes To. Die schraffierte Fläche, in der das Ziel-Motordrehmoment To ToA oder kleiner ist und die Motordrehzahl Ne NeB oder geringer ist, gibt zu erkennen, daß der Motor 1 eine kleinere Kraftstoffmenge pro Zyklus verbraucht.

Folglich kann in der vorbeschriebenen Fläche die Betriebs zeit Tinj des Kraftstoffeinspritzventils 8 auf einen kleineren Wert gesetzt werden und es wird der Verdichtungshub- Einspritzmodus durchgeführt, indem Kraftstoff während des Verdichtungshubes des Motors 1 eingespritzt wird. Im Verdichtungshub- bzw. Verdichtungstakt- oder Kompressionstakt-Einspritzmodus findet die Verbrennung lokal in den Zylindern 1a bis 1d statt, nämlich in der Nähe der Zündkerzen 10, was relativ zu dem Zylindervolumen weniger Kraftstoff benötigt. Dies ist dahingehend vorteilhaft, daß die Betriebsweise wirtschaftlicher ist und eine einfachere Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zur Verbrennung erzielt werden kann.

Die Fig. 11 zeigt ein Schaubild, in dem die Beziehung zwischen dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F und dem motorerzeugten Drehmoment Te veranschaulicht ist. Hierbei ist mit der durchgezogenen Linie die im Kompressionshub- Einspritzmodus beobachtete Kurve dargestellt und die Punkt- Strich-Linie stellt die im Ansaughub-Einspritzmodus erfaßte Kurve dar.

Aus der Fig. 11 ist offensichtlich, daß die Einspritzung während des Kompressionshubes ermöglicht, daß das motorerzeugte Drehmoment Te gemäß dem Luft-Kraftstoff- Verhältnis A/F gesteuert werden kann, auch dann, wenn das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis (14,7) auf einen Wert für eine magere Mischung gesetzt wird.

Umgekehrt kann, wie aus der Darstellung gemäß der Fig. 10 ersichtlich ist, wenn das Ziel-Motordrehmoment To ToA überschreitet oder wenn die Motordrehzahl Ne NeB überschreitet, die Einspritzung der vorbestimmten Kraftstoffmenge Fo im Kompressionshub nicht vollendet werden. Aus diesem Grund wird die Einspritzung im Ansaughub durchgeführt, so daß der Kraftstoff während der Zeitspanne vom Ansaughub zum Verdichtungshub eingespritzt wird.

Im Ansaughub-Einspritzmodus werden die gleichen Kraftstoffeinspritz- und Verbrennungszustände erzielt werden, wie die, die in einem nicht gezeigten Motor beobachtet werden, in den Kraftstoff in der Nähe der Einlaßöffnung eingespritzt wird, so daß eine Verbrennung unter Ausnutzung des gesamten Zylindervolumens ausgeführt wird, was den Vorteil einer höheren Motorleistung bringt.

Die Fig. 12 und 13 zeigen schematisch die Verbrennungszustände, die bei verschiedenen Kraftstoffeinspritzmodi erzeugt werden. Die Fig. 12 zeigt schematisch den im Kompressionshub-Einspritzmodus zu beobachtenden Verbrennungszustand. Die Fig. 13 schließlich zeigt den im Ansaughub-Einspritzmodus beobachteten Verbrennungszustand.

Die schematischen Darstellungen zeigen eine Verbrennungskammer 40 in einem Zylinder des Motors 1, ein Einlaßventil 41, das die Verbrennungskammer 40 mit dem Resonanzbehälter 5 verbindet, ein Abgasventil, das die Verbrennungskammer 40 mit einem Auspuffrohr verbindet, ein Verbrennungsbereich 50, in dem im Kompressionshub- Einspritzmodus eine Verbrennung stattfindet, und einen Verbrennungsbereich 51, in dem im Ansaughub-Einspritzmodus eine Verbrennung stattfindet.

Wie es in der Fig. 12 gezeigt ist, wird im Kompressionshub- Einspritzmodus eine kleine Kraftstoffmenge in die Verbrennungskammer 40 eingespritzt, da der Kraftstoff sich in der Umgebung der Zündkerze 10 konzentriert, denn nur der Bereich um die Zündkerze 10 wird als Schicht aus konzentrierter Mischung (siehe den Verbrennungsbereich 50) verbrannt.

Zu diesem Zeitpunkt ändert sich, sogar wenn die gleiche Ansaugluftmenge Q des Motors 1 verwendet wird, das erzeugte Drehmoment Te des Motors 1 in Abhängigkeit der in die Nähe zur Zündkerze 10 eingespritzten Kraftstoffmenge. Folglich wird die Kraftstoffeinspritzmenge Fo gemäß dem Ziel- Motordrehmoment To verändert.

Im Ansaughub-Einspritzmodus wird während des Ansaughubes Kraftstoff eingespritzt und im gesamten Innenraum des Zylinders zerstäubt, so daß die Verbrennung im gesamten Innenraum des Zylinders erfolgt, wie es auch in der Fig. 13 gezeigt ist (siehe den Verbrennungsbereich 51).

Allgemein gilt, wenn die Kraftstoffeinspritzmenge Fo erhöht wird, während das Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F in der Nähe des eine Verbrennung ermöglichenden stöchiometrischen Luft- Kraftstoff-Verhältnisses (14,7) gesetzt wird, dann wird der Ansaughub-Einspritzmodus, wie in der Fig. 13 gezeigt ist, angewandt, da die Kraftstoffeinspritzung während des Kompressionshubes nicht vollendet werden kann und der Kraftstoff während des Kompressionshub-Einspritzmodus nicht ausreichend im Zylinder zerstäubt werden kann.

Die Fig. 14 bis 16 zeigen die Steuerungsverarbeitungen, die durch das Kraftstoff-Direkteinspritzsteuergerät ausgeführt werden, um das Kraftstoffeinspritzventil 8 zu betreiben. Die Fig. 14 veranschaulicht hierbei die Interrupt-Routine an der ansteigenden Flanke Iu(n-2) des Kurbelwinkelsignals SGT. Ferner veranschaulicht die Fig. 15 die zeitliche Interrupt- Routine zum Anstiegszeitpunkt t1 des Einspritzsignals J und die Fig. 16 stellt die zeitliche Interrupt-Routine zum Abfallzeitpunkt t2 des Einspritzsignals J dar.

Zu allererst berechnet die CPU 31 in dem elektronischen Steuergerät 20 mit der Interrupt-Routine von Fig. 14 (Schritt S1) den Pulszyklus T(n-3) des Kurbelwinkelsignals SGT, wie es in der Fig. 9 gezeigt ist, aus der Differenz zwischen dem Zeitpunkt der jetzigen Anstiegsflanke Iu(n-2) und dem Zeitpunkt der vorangehenden Anstiegsflanke Iu(n-3) in Synchronisation mit dem Kurbelwinkelsignal SGT.

Auf der Grundlage der vom Luftstromsensor, dem Saugrohrdrucksensor etc., die nicht gezeigt sind, erhaltenen Informationen, berechnet die CPU 31 dann in Schritt S2 die Ansaugluftmenge Q(n-3) zum Zyklus T(n-3) zwischen den Anstiegsflanken Iu(n-3) und Iu(n-2). Im Schritt S3 wird dann die Kraftstoffeinspritzmenge Fo(n-2) aus verschiedenen Betriebsinformationen berechnet, nämlich diejenigen Parameter des Motors 1, beinhaltend den Zyklus T(n-3) des Kurbelwinkelsignals SGT und die Ansaugluftmenge Q(n-3).

Des weiteren berechnet die CPU in Schritt S4 die Betriebs zeit Tinj für das Kraftstoffeinspritzventil 8 aus der berechneten Kraftstoffeinspritzmenge Fo(n-2) und sie setzt in Schritt S5 den Timer dergestalt, daß der Timer-Interrupt durch den Mikrocomputer 21 zum Zeitpunkt t1 auftritt, an dem die Kraftstoffeinspritzung gestartet wird. Dann verläßt sie die Timer-Interrupt-Routine von Fig. 14.

Die CPU 31 gibt das Einspritzsignal J zum Zeitpunkt t1 aus, um das Kraftstoffeinspritzventil 8 in Schritt S6 gemäß der in den Schritten S3 bis S5 durch die Timer-Interrupt-Routine von Fig. 15 berechneten Kraftstoffmenge zu betreiben.

Dann setzt die CPU in Schritt S7 den Zeitgeber (Timer) so, daß der Timer-Interrupt zum Einspritzendzeitpunkt t2 auftritt, wenn die Betriebszeit Tinj für das Kraftstoffeinspritzventil 8 den jetzigen Zeitpunkt t1 überschritten hat. Dann wird die Timer-Interrupt-Routine von Fig. 15 verlassen.

Wie zuvor beschrieben, wird in dem bekannten Kraftstoff- Direkteinspritzsteuergerät für einen Verbrennungsmotor beispielsweise die Kraftstoffeinspritzmenge Fo(n-2) eines zu steuernden Zylinders berechnet, indem lediglich der Zyklus T(n-3) und die Ansaugluftmenge Q(n-3) vom vorhergehenden Verbrennungs- und Expansionshub bis zum Auspuffhub verwendet werden, diese Werte unterscheiden sich aber im Ansaughub. Dies hat zu dem Problem geführt, daß während eines Beschleunigungsvorgangs die tatsächliche Kraftstoffeinspritzmenge F unzureichend wird, was die Beschleunigungsleistung nachteilig beeinflußt, während hingegen in einem Abbremsvorgang zuviel Kraftstoff zugeführt wird, was eine Verzögerung erschwert.

Des weiteren besteht das Problem, daß es bei kaltem Motor 1 schwierig ist, den Kraftstoff zu verdampfen und auch die Verbrennung dazu neigt, unstabil zu sein, und nachdem der Motor gestartet wurde solange schädliche Auspuffgase produziert werden, bis der Katalysator 16 heißgelaufen ist und aktiviert wird.

Darstellung der Erfindung

Demgemäß besteht das der Erfindung zugrundeliegende technische Problem darin, ein Kraftstoff- Direkteinspritzsteuergerät für einen Verbrennungsmotor zu schaffen, das während eines Übergangsbetriebes eine geeignete Kraftstoffmenge bereitstellt, wobei der aktuellste Betriebszustand, der auf die Einlaßluftmenge und dem Kurbelwinkelzyklus basiert, in der Berechnung der in den Direkteinspritzmotor einzuspritzenden Kraftstoffeinspritzmenge berücksichtigt wird.

Ein weiteres der Erfindung zugrundeliegendes technisches Problem besteht darin, ein Kraftstoff- Direkteinspritzsteuergerät für einen Verbrennungsmotor zu schaffen, das während eines Übergangsbetriebes in einfacher Weise eine geeignete oder passende Kraftstoffmenge bereitstellt, die Verdampfung des Kraftstoffes fördert und bei kaltem Motor möglichst sofort einen Katalysator aktiviert.

Ein weiteres der Erfindung zugrundeliegendes technisches Problem besteht darin, ein Kraftstoff- Direkteinspritzsteuergerät für einen Verbrennungsmotor zu schaffen, das während eines Übergangsbetriebes in einfacher Weise eine passende Kraftstoffmenge bereitstellt und die Motorleistung stabilisiert.

Diese technischen Probleme werden gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung durch ein Gerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dieses Kraftstoff- Direkteinspritzsteuergerät für einen Verbrennungsmotor besitzt ein Kraftstoffeinspritzventil zum Direkteinspritzen von Kraftstoff in jeden Zylinder des Verbrennungsmotors und führt die für einen einzelnen Hub/Takt eines jeden Zylinders benötigte Kraftstoffmenge dadurch zu, daß für jedes Kraftstoffeinspritzventil ein Einspritzsignal mit einer Pulsbreite angelegt wird, die der Betriebszeit eines jeden Kraftstoffeinspritzventils entspricht, wobei das Einspritzsignal, das für einen einzelnen Takt eines jeden Zylinders gilt, in drei Pulse unterteilt ist und die für einen einzelnen Takt erforderliche Kraftstoffmenge in drei Teilmengen unterteilt ist, wobei ein erstes Einspritzsignal und ein zweites Einspritzsignal jeweils während eines Ansaugtakts und ein drittes Einspritzsignal während eines Kompressionstakts am Kraftstoffeinspritzventil eines jeden Zylinders angelegt werden, wobei die Kraftstoffmenge, die auf das zweite Einspritzsignal hin zugeführt wird, entsprechend dem Betriebszustand des Verbrennungsmotors korrigiert wird.

Mit Hilfe dieser Anordnung kann der aktuellste Betriebszustand, nämlich die Ansaugluftmenge und der Kurbelwinkelzyklus, beim Berechnen der Kraftstoffmenge für die zweite Einspritzung reflektiert bzw. berücksichtigt werden, so daß die Kraftstoffmenge durch das zweite Einspritzsignal eingestellt werden kann, wodurch während des Übergangsbetriebes eine passende Kraftstoffmenge eingespritzt wird. Somit kann sogar während des Übergangsbetriebes bei einem Beschleunigungsvorgang wie auch bei einem Verzögerungs- bzw. einem Abbremsvorgang der neueste Motorzustand in der einzuspritzenden Kraftstoffmenge widergespiegelt bzw. berücksichtigt werden. Dies macht es möglich, eine passende oder zweckmäßige Kraftstoffmenge sicherzustellen, um so eine unzulängliche Beschleunigung oder erfolglose Verzögerung zu verhindern.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Kraftstoff-Direkteinspritzsteuergerät für einen Verbrennungsmotor geschaffen, das ein Kraftstoffeinspritzventil zum direkten Einspritzen von Kraftstoff in jeden Zylinder des Verbrennungsmotors besitzt, und das die für einen einzelnen Hub/Takt eines jeden Zylinders benötigte Kraftstoffmenge durch Anlegen eines Einspritzsignals mit einer Pulsbreite, die der Betriebsdauer eines jeden Kraftstoffeinspritzventils entspricht, an jedes Kraftstoffeinspritzventil zuführt, wobei das für einen einzelnen Takt eines jeden Zylinders geltende Einspritzsignal in drei Pulse unterteilt ist und die für einen einzelnen Takt notwendige Kraftstoffmenge in drei Teilmengen unterteilt ist, wobei ein erstes Einspritzsignal während des Auspufftakts, ein zweites Einspritzsignal während des Ansaugtakts und ein drittes Einspritzsignal während eines Kompressionstakts am Kraftstoffeinspritzventil eines jeden Zylinders angelegt wird.

Somit wird der zuerst eingespritzte Kraftstoff durch die Auspuffgase erhitzt, so daß die Kraftstoffvergasung beschleunigt wird und ein Teil des Kraftstoffs, der unverbrannt als solcher abgegeben wird, verbrennt, um einen Katalysator zu erwärmen und zu aktivieren. Dies macht es möglich, die Motorleistung sicherzustellen, insbesondere, wenn der Motor kalt ist. Außerdem verbessert dies die Verbrennungseffizienz, wenn der Motor kalt ist, und ermöglicht auch, daß ein Teil des im Auspufftakt eingespritzten Kraftstoffs in der Nähe des Katalysators verbrennt, was die Aktivierung des Katalysators zum Startzeitpunkt des Motors beschleunigt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung korrigiert das Kraftstoff- Direkteinspritzsteuergerät für einen Verbrennungsmotor die in Erwiderung auf das zweite Einspritzsignal gemäß dem Betriebszustand des Verbrennungsmotors zugeführte Kraftstoffmenge. Dies macht es möglich, die dem Betriebszustand des Motors angepaßte Ausgangsleistung bereitzustellen, wobei die im Übergangsbetriebszustand zuzuführende passende Kraftstoffmenge sichergestellt wird.

Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung setzt das Kraftstoff- Direkteinspritzsteuergerät für einen Verbrennungsmotor die in Erwiderung auf das dritte Einspritzsignal zuzuführende Kraftstoffmenge auf einen festen Wert. Dies erlaubt eine stabile Ausgangsleistung, ohne den Verbrennungszustand des Motors zu beeinflussen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Im folgenden sind zur weiteren Erläuterung und zum besseren Verständnis mehrere Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben und erläutert. Es zeigt:

Fig. 1A-1D Flußdiagramme, die den Kraftstoffeinspritzvorgang gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulichen,

Fig. 2 ein Flußdiagramm, das die Interrupt-Routine an der ansteigenden Flanke eines Kurbelwinkelsignals des Kraftstoffeinspritzvorganges gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht,

Fig. 3 ein Flußdiagramm, das die Zeitgeber/Timer- Interrupt-Routine zum Zeitpunkt t11 des Kraftstoffeinspritzvorgangs gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht,

Fig. 4 ein Flußdiagramm, das die Zeitgeber-Interrupt- Routine zum Zeitpunkt t3 des Kraftstoffeinspritzvorgangs gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht,

Fig. 5 ein Flußdiagramm, das die Zeitgeber-Interrupt- Routine zum Zeitpunkt t5 des Kraftstoffeinspritzvorgangs gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht,

Fig. 6A-6D Flußdiagramme, die den Kraftstoffeinspritzvorgang gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulichen,

Fig. 7 ein Blockschaltbild, das die Gesamtgestaltung eines typischen Kraftstoff- Direkteinspritzsteuergerätes für einen Verbrennungsmotor zeigt,

Fig. 8 ein Blockschaltbild, das eine spezifische Konfiguration einer elektronischen Steuereinheit, wie sie in der Fig. 7 gezeigt ist, zeigt,

Fig. 9A-9D Flußdiagramme, die einen Kraftstoffeinspritzvorgang veranschaulichen, der durch ein herkömmliches Kraftstoff- Direkteinspritzsteuergerät für einen Verbrennungsmotor ausgeführt wird,

Fig. 10 eine schematische Darstellung, die ein typisches Verhältnis zwischen der Motordrehzahl, dem Ziel-Motordrehmoment und dem Kraftstoffeinspritzmodus zeigt,

Fig. 11 ein charakteristisches Diagramm, das das typische Verhältnis zwischen dem Kraftstoff- Luft-Verhältnis und dem Drehmoment zeigt, das durch einen Motor in einem Verdichtungshub- Einspritzmodus und einem Ansaughub- Einspritzmodus erzeugt wurde,

Fig. 12 eine schematische Darstellung, die den typischen Verbrennungszustand veranschaulicht, der im Verdichtungshub-Einspritzmodus beobachtet wird,

Fig. 13 eine schematische Darstellung eines typischen Verbrennungszustandes, der im Ansaughub- Einspritzmodus beobachtet wird,

Fig. 14 ein Flußdiagramm, das die Interrupt-Routine an der ansteigenden Flanke eines Kurbelwinkelsignals des Kraftstoffeinspritzvorgangs veranschaulicht, der durch ein herkömmliches Kraftstoff- Direkteinspritzsteuergerät für einen Verbrennungsmotor implementiert wird,

Fig. 15 ein Flußdiagramm, das die Zeitgeber-Interrupt- Routine zum Zeitpunkt t1 des Kraftstoffeinspritzvorganges veranschaulicht, der durch ein herkömmliches Kraftstoff- Direkteinspritzsteuergerät für einen Verbrennungsmotor implementiert wird und

Fig. 16 ein Flußdiagramm, das die Zeitgeber-Interrupt- Routine zum Zeitpunkt t2 des Kraftstoffeinspritzvorganges veranschaulicht, der durch ein herkömmliches Kraftstoff- Direkteinspritzsteuergerät für einen Verbrennungsmotor implementiert wird.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung 1. Ausführungsform

Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Der Aufbau des Gesamtsystems der ersten Ausführungsform der Erfindung dem, der in den Fig. 7 und 8 gezeigt ist und wurde bereits beschrieben. Entsprechend wird, was den grundsätzlichen Aufbau des Systems betrifft, auf die Beschreibungseinleitung verwiesen.

Die Fig. 1A-1D zeigen Zeitablaufdiagramme, die das Kraftstoffeinspritzverfahren gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung veranschaulichen. Wie bei dem zuvor beschriebenen Fall veranschaulichen die Zeitablaufdiagramme einen Fall, bei dem die ansteigende Flanke des Kurbelwinkelsignals SGT, das dem Verdichtungstakt bzw. -hub des Zylinders #1 entspricht, durch Iu(n) bezeichnet ist. Entsprechend ist das Augenmerk auf die Kraftstoffeinspritzung des Zylinders #1 gerichtet.

Die in den Fig. 1A-1D gezeigten Zeitablaufdiagramme entsprechen denen, die in den Fig. 9A-9D gezeigt sind, außer daß ein Einspritzsignal J von Fig. 1C in drei Pulse J1-J3 unterteilt ist.

J1 bezeichnet das erste Einspritzsignal in einem Ansaugtakt. J2 bezeichnet das zweite Einspritzsignal im Ansaugtakt und J3 bezeichnet das dritte Einspritzsignal in einem Verdichtungstakt.

Die Bezeichnungen t1a, t3 und t5 bezeichnen jeweils die Anstiegszeitpunkte der Kraftstoffeinspritzsignale J1 bis J3. Die Zeichen t2a, t4 und t6 bezeichnen jeweils die Abfallzeitpunkte der Einspritzsignale J1 bis J3 und Tinj1 bis Tinj3 bezeichnen die Pulsbreiten der Einspritzsignale J1 bis J3, d. h. die Betriebszeiten eines Kraftstoffeinspritzventils 8.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 7 und 8 und den in den Fig. 2 bis 5 gezeigten Zeitablaufdiagrammen wird nun der Kraftstoffeinspritzprozeß gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei dem die drei Einspritzsignale J1 bis J3 verwendet werden, beschrieben.

Fig. 2 umfaßt das Zeitablaufdiagramm, das die Interrupt- Routine an der ansteigenden Flanke Iu(n-2) des Kurbelwellensignals SGT zeigt. S1 bis S3 sind die gleichen Schritte, wie die zuvor beschriebenen. Fig. 3 umfaßt das Zeitablaufdiagramm, das die Zeitgeber-Interrupt-Routine zum Zeitpunkt t1a veranschaulicht, an dem die erste Kraftstoffeinspritzung ausgeführt wird. Die Fig. 4 zeigt das Zeitablaufdiagramm, das die Zeitgeber-Interrupt-Routine zum Zeitpunkt t3 veranschaulicht, bei die zweite Kraftstoffeinspritzung ausgeführt wird. Und Fig. 5 zeigt schließlich das Zeitablaufdiagramm, das die Zeitgeber- Interrupt-Routine zum Zeitpunkt t5 veranschaulicht, zu dem die dritte Einspritzung ausgeführt wird.

Die in Fig. 2 gezeigte Interrupt-Routine wird zusätzlich zu Iu(n-2) an den ansteigenden Flanken Iu(n-1) und Iu(n) des nächsten Kurbelwinkelsignals SGT ausgeführt.

Wenn ein Interrupt an der ansteigenden Flanke Iu(n-2) des Kurbelwinkelsignals SGT auftritt, berechnet die in Fig. 8 gezeigte CPU 31 den vorhergehenden Zyklus T(n-3) des Kurbelwinkelsignals SGT vom Zeitpunkt Iu(n-2), zu dem der vorliegende Interrupt aufgetreten ist, und vom Zeitpunkt Iu(n-3), an dem der vorhergehende Interrupt aufgetreten ist, in der gleichen Weise, wie zuvor beschrieben (Schritt S1).

Dann berechnet die CPU 31 in Schritt S2 die Einlaßluftmenge Q(n-3) und berechnet auch aus dem berechneten Zyklus T(n-3) des Kurbelwinkelsignals SGT und aus der in Schritt S3 berechneten Einlaßluftmenge Q(n-3) die Kraftstoffeinspritzmenge Fo (n-2).

Des weiteren berechnet die CPU 31 entsprechend den nachfolgenden Gleichungen (1) bis (3) die Pulsbreiten, d. h. die Antriebs- oder Betriebszeiten Tinj1(n-2) bis Tinj3(n-2) der Einspritzsignale J1 bis J3, die den drei unterteilten Teilmengen der Ziel-Kraftstoffeinspritzmenge Fo (n-2) entsprechen (Schritt S14).

Tinj1(n-2) = 0,8 × Tinj(n-2) (1)
Tinj2(n-2) = 0,2 × Tinj(n-2) - τ (2)
Tinj3(n-2) = τ (3).

Mit anderen Worten: das erste Einspritzsignal J1 führt 80% der Ziel-Kraftstoffmenge Fo(n-2) zu, während das zweite und dritte Einspritzsignal J2 und J3 die restlichen 20% des Kraftstoffs zuführen. Die dritte Kraftstoffeinspritzzeit oder der Zeitpunkt Tinj3(n-2) ist, wie in dem vorhergehenden beschriebenen Fall, ein fester Wert τ.

Die CPU 31 berechnet auch gemäß der Gleichung (4) die Gesamtantriebs- oder Betriebszeiten Tinj (n-2) des Kraftstoffeinspritzventils 8 um die Summe der drei Betriebszeiten Tinj1(n-2) bis Tinj3(n-2) zu erhalten.

Tinj(n-2) = Tinj1(n-2) + Tinj2(n-2) + Tinj3(n-2) (4).

Somit setzt die CPU 31 in Schritt S14 die Gesamtbetriebszeit Tinj(n-2) entsprechend der Ziel-Kraftstoffmenge Fo(n-2) und der Betriebszeiten Tinj1(n-2) bis Tinj3(n-2), die durch Dividieren der Ziel-Kraftstoffmenge Fo(n-2) durch drei erhalten wurden. Dann verläßt sie die Interrupt-Routine gemäß Fig. 2 an der ansteigenden Flanke Iu(n-2).

Im folgenden Schritt führt die CPU 31 gemäß der Zeitgeber- Interrupt-Routine von Fig. 3 zum Zeitpunkt t1a die erste Kraftstoffeinspritzung durch.

Mit anderen Worten: das Kraftstoffeinspritzventil 8 wird durch Anstieg des ersten Einspritzsignals J1 zum Zeitpunkt t1a im frühen Zeitpunkt oder zu Beginn des Ansaugtakts des Zylinders #1 betätigt (Schritt S15).

Nachfolgend setzt die CPU 31 in Schritt S16 den Abfallzeitpunkt t2a des ersten Einspritzsignals J1, das heißt, der Zeitpunkt, zu dem der Betrieb des Kraftstoffeinspritzventils 8 gestoppt wird. Dann verläßt sie die Zeitgeber-Interrupt-Routine von Zeitpunkt t1a, wie sie in Fig. 3 gezeigt ist.

Der erste Einspritzendzeitpunkt t2a wird unter Verwendung der ersten Betriebsdauer Tinj1(n-2), die in Schritt S14, wie er in der Fig. 2 gezeigt ist, berechnet wurde, gemäß der nachfolgenden Gleichung (5) berechnet.

t2a = t1a + Tinj1 (n-2) (5).

Zum Abfallzeitpunkt t2a des ersten Einspritzsignals J1 wird die Zeitgeber-Interrupt-Routine von Zeitpunkt t2a, nicht gezeigt, in der gleichen Weise, wie es in Verbindung mit der Fig. 16 beschrieben wurde, ausgeführt, um den Betrieb des Kraftstoffeinspritzventils 8 anzuhalten.

Dann wird die gleiche Interrupt-Routine, wie sie in der Fig. 2 gezeigt ist, an der ansteigenden Flanke Iu(n-1) des Kurbelwinkelsignals SGT ausgeführt, um den Kurbelwinkelzyklus T(n-2) und die Einlaßluftmenge Q(n-2) festzulegen. Dann wird die Betriebszeit Tinjk(n-1) für den k-ten Betrieb (k = 1, 2, 3) des Kraftstoffeinspritzventils 8 - wie bei den obigen Gleichungen (2) bis (4) - gemäß den Gleichungen (6) bis (8) berechnet,

Tinj1(n-1) = 0,8 × Tinj(n-1) (6)
Tinj2(n-1) = 0,2 × Tinj(n-1) - τ (7)
Tinj3(n-1) = τ (8).

Die Gleichungen (6)-(8) sind mit den Gleichungen (1)-(3) identisch, außer daß die berechnete Prozeßzeit (n-2) durch die tatsächliche Zeit (n-1) ersetzt wurde.

Die Gesamtbetriebszeit Tinj (n-1), die der tatsächlichen Ziel- Kraftstoffmenge Fo(n-1) entspricht, ist die Summe der Betriebszeiten Tinj1(n-1) bis Tinj3(n-1), die durch Anwendung der Gleichungen (6)-(8) erhalten wurden.

Dann verläßt die CPU 31 die zweite Kraftstoffeinspritzung durch die Zeitgeber-Interrupt-Routine von Zeitpunkt t3 von Fig. 4.

Mit anderen Worten: das Kraftstoffeinspritzventil 8 wird durch den Anstieg des zweiten Einspritzsignals J2 zum Zeitpunkt t3 in der letzten Hälfte des Ansaugtakts des Zylinders #1 betrieben (Schritt S17).

Nachfolgend setzt die CPU 31 die Kraftstoffmenge auf einen Wert gemäß einer Betriebszustandsänderung und berechnet den Zeitunterschied ΔTinj (n-1) zwischen der vorhergehenden Gesamtbetriebszeit Tinj (n-2) und der tatsächlichen/­ gegenwärtigen Gesamtbetriebszeit Tinj (n-1) gemäß der nachfolgend gezeigten Gleichung (9), um die Kraftstoffeinspritzmenge F für einen Übergangsbetrieb zu korrigieren (Schritt S18).

ΔTinj(n-1) = Tinj(n-1) - Tinj(n-2) (9).

Unter Verwendung des gemäß der obigen Gleichung berechneten Betriebszeitunterschiedes ΔTinj (n-1) korrigiert die CPU 31 die Betriebszeit Tinj2(n-2) für das Kraftstoffeinspritzventil 8 basierend auf dem zweiten Einspritzsignal J2 gemäß der Gleichung (10), um so die aktualisierte zweite Betriebszeit Tinj 2 (n-1) zu erhalten (Schritt S19).

Tinj2(n-1) = Tinj2(n-2) + ΔTinj(n-1) (10).

Daraufhin setzt die CPU 31 in Schritt S20 die Abfallzeit t4 des zweiten Einspritzsignals J2, d. h. der Zeitpunkt, zu dem der Betrieb des Kraftstoffeinspritzwinkels 8 anzuhalten ist, entsprechend der Gleichung (11). Dann verläßt sie die Zeitgeber-Interrupt-Routine von t3, wie sie in der Fig. 4 gezeigt ist.

t4 = t3 + Tinj2(n-1) (11).

Wenn die Zeitfestlegung für das zweite Einspritzsignal J2 beendet wurde, wird die nicht gezeigte Zeitgeber-Interrupt- Routine zum Abfallen des Einspritzsignals J2 von Zeitpunkt t4 durchgeführt, wie es im obigen Fall beschrieben ist.

Dann führt die CPU 31 die dritte Kraftstoffeinspritzung die Zeitgeber-Interrupt-Routine von Zeitpunkt t5 aus, wie sie in der Fig. 5 gezeigt ist.

Mit anderen Worten: das Kraftstoffeinspritzventil 8 wird durch den Anstieg des dritten Einspritzsignals J3 zum Zeitpunkt t5 betrieben (Schritt S21).

Hiernach setzt die CPU 31 in Schritt S22 den Abfallzeitpunkt t6 des dritten Einspritzsignals J3 gemäß der unten gegebenen Gleichung (12), d. h. den Zeitpunkt, zu dem der Betrieb des Kraftstoffeinspritzventils 8 anzuhalten ist, und verläßt die in Fig. 5 gezeigte Zeitgeber-Interrupt-Routine von Zeitpunkt t5.

t6 = t5 + τ (12).

Somit werden die drei Einspritzsignale J1 bis J3 für einen zu steuernden Zylinder derart verwendet, daß das erste Einspritzsignal J1 in der ersten Hälfte des Ansaugtakts, das zweite Einspritzsignal J2 in der zweiten Hälfte des Ansaugtakts und das dritte Einspritzsignal J3 im Verdichtungstakt ausgegeben wird. Dies macht es möglich, die aktuellste Kraftstoffeinspritzmenge Fo(n-1) zu berechnen, die aus dem aktualisiertesten Kurbelwinkelzyklus T(n-1), der Einlaßluftmenge Q(n-1), etc. zum Zeitpunkt berechnet werden, an dem die Kraftstoffeinspritzung auf das zweite Einspritzsignal J2 hin gestartet wird.

Die Kraftstoffmenge F1, die auf das erste Einspritzsignal J1 hin eingespritzt wird, d. h. die Pulsbreite Tinj1, ist ein auf dem vorhergehenden Betriebszustand basierender bekannter Wert. Die Kraftstoffmenge F3, die auf das dritte Einspritzsignal J3 hin eingespritzt wird, d. h. die Pulsbreite τ, ist ein fester Wert. Das Einstellen der Kraftstoffmenge F2, die in Erwiderung auf das zweite Einspritzsignal J2 entsprechend dem tatsächlichen Betriebszustand eingespritzt wird, ermöglicht es, die Gesamtkraftstoffeinspritzmenge F mit der Ziel-Kraftstoffmenge Fo, die auf dem letzten Betriebszustand des Motors basiert, in Überdeckung zu bringen.

Folglich kann in der Steuerung sogar bei einem Übergangsbetrieb - also während eines Beschleunigungs- oder Verzögerungsvorgangs, d. h. bei letzterem einem Bremsvorgang, der letzte oder neueste Betriebszustand des Motors berücksichtigt werden, was es möglich macht, eine unzulängliche Beschleunigung oder eine Verschlechterung in der Verzögerungsleistung zu verhindern.

Außerdem wird, da Kraftstoff im Verdichtungshub in Erwiderung auf das dritte Einspritzsignal J3 eingespritzt wird, eine Schicht aus einem relativ fetten Gemisch um die Zündkerze 10 herum ausgebildet, wie es in der Fig. 12 gezeigt ist, was eine zuverlässige, leichte Zündung des Kraftstoffs erlaubt.

Eine Veränderung der dritten Kraftstoffeinspritzmenge F3 im Verdichtungstakt beeinflußt die Leistung des Motors 1 - und somit auch das erzeugte Drehmoment - beträchtlich. Bei dieser Ausführungsform jedoch wird die Pulsbreite Tinj3 des dritten Einspritzsignals J3 auf den festen Wert τ gesetzt, so daß die Einspritzmenge F3 im Verdichtungshub nicht variiert und die Verbrennungseffizienz des Motors 1 im Verdichtungshub nicht beeinflußt wird.

Aufgrund dessen kann die Abgabeleistung des Motors 1 durch die erste Kraftstoffmenge F1 und die zweite Kraftstoffmenge F2, die im Ansaughub eingespritzt werden, gesteuert werden, insbesondere durch die auf dem zweiten Einspritzsignal J2 basierende Kraftstoffmenge F2, die korrigiert wird.

2. Ausführungsform

In der zuvor beschriebenen ersten Ausführungsform werden von den drei Einspritzsignalen J1 bis J3 des erste Einspritzsignal J1 und das zweite Einspritzsignal J2 im Ansaugtakt ausgegeben. Alternativ hierzu kann jedoch auch das erste Einspritzsignal J1 im Auspufftakt ausgegeben werden und nur das zweite Einspritzsignal J2 im Ansaugtakt ausgegeben werden, wie es in den Fig. 6A bis 6D veranschaulicht ist.

Die Fig. 6A bis 6D sind Zeitablaufdiagramme, die die Kraftstoffeinspritzung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulichen. In Fig. 6C ist das Einspritzsignal J für das Kraftstoffeinspritzventil 8 des Zylinders #1 in drei Einspritzsignale J1 bis J3 für jeden Steuertakt unterteilt, wobei das erste Einspritzsignal J1 im Auspufftakt ausgegeben wird.

Der Rest des Betriebs ist der gleiche, wie er unter Bezugnahme auf die Fig. 1A bis 1D und Fig. 2-Fig. 5 bereits zuvor beschrieben wurde. Das zweite Einspritzsignal J2 wird im Ansaugtakt und das dritte Einspritzsignal J3 wird im Verdichtungstakt ausgegeben.

In dieser Ausführungsform wird das im Auspuffhub ausgegebene erste Einspritzsignal J1 dazu verwendet, Kraftstoff in einer Einspritzmenge F1 einzuspritzen, die unter Verwendung des Kurbelwinkelzyklusses T(n-3) berechnet wurde. Das zweite Einspritzsignal J2, das im Ansaughub ausgegeben wird, wird dazu verwendet, die Kraftstoffmenge F2 zu korrigieren, indem die aktualisierteste Kraftstoffmenge berücksichtigt wird, die auf dem Kurbelwinkelzyklus t(n-2) basierend berechnet wurde. Des weiteren wird das dritte Einspritzsignal J3, das im Verdichtungshub ausgegeben wurde, dazu verwendet, Kraftstoff in der fixierten Menge F3 einzuspritzen, die auf der festen Pulsbreite T basiert.

Somit kann, wie bei dem zuvor beschriebenen Fall, die Kraftstoffmenge unter Verwendung des zweiten Einspritzsignals J2 korrigiert werden.

Des weiteren wird der in dem Auspuffhub eingespritzte Kraftstoff durch Ausgabe des ersten Einspritzsignals J1 im Auspuffhub durch das Abgas erwärmt, so daß die Kraftstoffvergasung beschleunigt wird und die Verbrennungseffizienz oder Verbrennungsfähigkeit verbessert werden kann, besonders wenn der Motor 1 kalt ist.

Wenn ein Teil des im Auspuffhub eingespritzten Kraftstoffs durch eine Auslaßöffnung in ein Auspuffrohr ausgestoßen wird, ohne daß es in einem Zylinder verbleibt, dann wird außerdem unverbranntes Gas in der Nähe eines Katalysators 16 verbrannt, um den Katalysator 16 zu erwärmen. Aufgrund dessen kann die Aktivierung des Katalysators 16 nach dem Starten des Motors im kalten Zustand beschleunigt werden.

Claims (5)

1. Kraftstoff-Direkteinspritzsteuergerät für einen Verbrennungsmotor, das ein Kraftstoffeinspritzventil (8) zum Direkteinspritzen von Kraftstoff in jeden Zylinder eines Verbrennungsmotors (1) besitzt und das die für einen einzelnen Takt eines jeden Zylinders benötigte Kraftstoffmenge dadurch zuführt, daß jedem Kraftstoffeinspritzventil (8) ein Einspritzsignal mit einer Pulsbreite zugeführt wird, die der Betriebszeit oder Antriebszeit eines jeden Kraftstoffeinspritzventils (8) entspricht, wobei

• - das für einen einzelnen Takt eines jeden Zylinders zugeführte Einspritzsignal in drei Pulse unterteilt ist und die für einen einzelnen Takt benötigte Kraftstoffmenge in drei Teilmengen unterteilt ist,
• - ein erstes Einspritzsignal und ein zweites Einspritzsignal jeweils während eines Ansaugtakts und ein drittes Einspritzsignal während eines Verdichtungstakts zu dem Kraftstoffeinspritzventil (8) eines jeden Zylinders zugeführt werden und
• - die auf das zweite Einspritzsignal hin zugeführte Kraftstoffmenge entsprechend dem Betriebszustand des Verbrennungsmotors (1) korrigiert ist.

2. Kraftstoff-Direkteinspritzsteuergerät für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, bei dem die auf das dritte Einspritzsignal hin zugeführte Kraftstoffmenge auf einen festen Wert gesetzt ist.

3. Kraftstoff-Direkteinspritzsteuergerät für einen Verbrennungsmotor, das ein Kraftstoffeinspritzventil (8) zum Direkteinspritzen von Kraftstoff in jeden Zylinder eines Verbrennungsmotors (1) besitzt und das die für einen einzelnen Takt eines jeden Zylinders benötigte Kraftstoffmenge dadurch zuführt, daß jedem Kraftstoffeinspritzventil (8) ein Einspritzsignal mit einer Pulsbreite zugeführt wird, die der Betriebszeit oder Antriebszeit eines jeden Kraftstoffeinspritzventils (8) entspricht, wobei

• - das für einen einzelnen Takt eines jeden Zylinders zugeführte Einspritzsignal in drei Pulse unterteilt ist und die für einen einzelnen Takt benötigte Kraftstoffmenge in drei Teilmengen unterteilt ist und
• - ein erstes Einspritzsignal in einem Auspufftakt, ein zweites Einspritzsignal in einem Ansaugtakt und ein drittes Einspritzsignal in einem Verdichtungstakt dem Kraftstoffeinspritzventil (8) eines jeden Zylinders zugeführt wird.

4. Kraftstoff-Direkteinspritzsteuergerät für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 3, bei dem die auf das zweite Einspritzsignal hin zugeführte Kraftstoffmenge entsprechend dem Betriebszustand des Verbrennungsmotors (1) korrigiert ist.

5. Kraftstoff-Direkteinspritzsteuergerät für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 3, bei dem die auf das dritte Einspritzsignal hin zugeführte Kraftstoffmenge auf einen festen Wert gesetzt ist.