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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzregelung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Bei Kraftfahrzeugmotoren sind normalerweise die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen in einem Ansaugkrümmer eines Ansaugrohrs angebracht, so daß der Kraftstoff den Zylindern zusammen mit der angesaugten Luft zugeführt wird.
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DE 41 10 618 A1 zeigt z. B. ein Kraftstoffeinspritz-Steuersystem für eine Brennkraftmaschine, wobei die Kraftstoffeinspritzmenge durch Betriebsbedingungen der Maschine bestimmt wird. Die Kraftstoffeinspritzmenge wird mit einem kleineren Bezugswert für eine Schichtladung und einem größeren Bezugswert für eine homogene Ladung verglichen. Wenn die Kraftstoffeinspritzmenge zwischen den beiden Bezugswerten liegt, wird ein Kombinationsmodussignal erzeugt und eine Kombinationsladung festgelegt, wobei der Kraftstoff zweimal (zu einem früheren und zu einem späteren Einspritzzeitpunkt) eingespritzt wird.
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7 zeigt schematisch den Aufbau einer herkömmlichen Kraftstoffregelung für einen Motor, bei welchem Einspritzvorrichtungen im Ansaugrohr vorgesehen sind.
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In 7 weist ein Motor 1 mehrere Zylinder auf. Zur Vereinfachung ist jedoch nur ein Zylinder dargestellt.
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Ein Ansaugrohr 1a und ein Auspuffrohr 1b stehen mit einem Brennraum des Motors 1 in Verbindung, und eine Kurbelwelle 1c ist an einem Ende des Motors 1 angeordnet.
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Das Ansaugrohr 1a führt die angesaugte Luft und Kraftstoff dem Motor 1 zu, und das Auspuffrohr 1d stößt nach Verbrennung dem Motor 1 Auspuffgase aus. Die mit dem Motor 1 verbundene Kurbelwelle 1c dreht sich. Das am Außenumfang des Motors 1 vorgesehene Kühlwasser 1d kühlt den Motor 1.
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Ein Luftflußsensor 2, der an einer Einlaßöffnung des Ansaugrohrs 1a vorgesehen ist, mißt die Menge der vom Motor 1 angesaugten Luft als Ansaugluftmengendaten Qa.
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Eine Drosselklappe 3, die im Ansaugrohr 1a vorgesehen ist, wird infolge ihres Anschluß an ein Gaspedal (nicht dargestellt), welches von einem Fahrer betätigt wird, geöffnet bzw. geschlossen, wodurch die Menge Qa der von dem Motor 1 angesaugten Luft eingestellt wird.
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Ein Drosselklappenöffnungssensor 4, der für die Drosselklappe 3 vorgesehen ist, stellt die Lage der Drosselklappe 3 fest, also einen Drosselklappenöffnungsgrad (θ).
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Ein Kurbelwellensensor 5, der für die Kurbelwelle 1c vorgesehen ist, gibt ein Impulssignal oder Kurbelwinkelsignal SGT synchron zur Umdrehung der Kurbelwelle 1c aus. Das Kurbelwinkelsignal SGT ist ein Maß für die Drehzahl des Motors 1 sowie für die Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle 1c.
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Ein Wassertemperatursensor 6 dient zur Feststellung der Temperatur Tw des Kühlwassers 1d, um festzustellen, wann der Motor 1 warmgelaufen ist.
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Ein Sauerstoffsensor 7, der im Auslaßrohr 1b vorgesehen ist, stellt die Sauerstoffkonzentration Do der Auspuffgase fest, die von dem Motor 1 in das Auspuffrohr 1b ausgestoßen werden.
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Eine Steuer- oder Regelschaltung 8, die durch einen Mikrocomputer gebildet wird, empfängt Daten (Qa, θ, SGT, Tw, Do, usw.), die von verschiedenen Sensoren festgestellt werden, die an verschiedenen Stolen am Umfang des Motors angebracht sind, gibt Treibersteuersignale an verschiedene Betätigungsglieder (Zündkerzen und Einspritzvorrichtungen, die nachstehend noch genauer erläutert werden) aus, in Abhängigkeit vom Betriebszustand, und führt verschiedene nacheinander ablaufende Treibersteueroperationen (Zündzeitpunktsteueroperation und Kraftstoffeinspritzsteueroperation) für jeden der Zylinder des Motors 1 durch. Der Motor 1 erfährt daher eine Verbrennung zu gewünschten Zündzeitpunkten und mit einem gewünschten Luft-Kraftstoff-Verhältnis.
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Eine Zündkerze 9, die im Brennraum des Zylinders des Motors 1 angeordnet ist, wird durch ein Zündsteuersignal P von der Steuerschaltung 8 betrieben.
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Ein Bypasskanal (Umwegleitung) BP ist so für das Ansaugrohr 1a vorgesehen, daß die Drosselklappe 3 umgangen wird.
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Ein Luftbypassventil 10, welches in dem Bypasskanal BP vorgesehen ist, wird durch ein Bypasssteuersignal B von der Steuerschaltung 1 betrieben, und öffnet bzw. schließt den Bypasskanal BP so, daß die Menge der Luft eingestellt wird, welche die Drosselklappe 3 umgeht, um hierdurch das Drehmoment zu regeln, während das Fahrzeug fährt, und die Drehzahl des Motors im Leerlauf zu regeln (wenn die Drosselklappe 3 vollständig geschlossen ist).
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Eine Einspritzvorrichtung 11 ist im Ansaugkrümmer an einem Ort stromabwärts des Ansaugrohrs 1a vorgesehen, und wird durch ein Einspritzsteuersignal J von der Steuerschaltung 8 betrieben, so daß dem Motor 1 Kraftstoff zugeführt wird.
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Ein EGR-Rohr (Auspuffgasrückführrohr) EP, welches das Ansaugrohr 1a mit dem Auspuffrohr 1b verbindet, schickt die von dem Motor ausgestoßenen Auspuffgase zurück in den Brennraum, damit die Auspuffgase erneut verbrannt werden, um schädliche Stickoxide (NOx) zu verringern.
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Ein EGR-Ventil 12, welches in dem EGR-Rohr EP vorgesehen ist, wird durch ein EGR-Steuersignal E von der Steuerschaltung 8 so betrieben, daß die Menge der Auspuffgase gesteuert wird, die vom Auspuffrohr 1d zurück in das Ansaugrohr 1a fließen.
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Ein Zylinderidentifizierungssensor 13, der an der Nockenwelle des Motors 1 angebracht ist, schickt an die Steuerschaltung 8 ein Zylinderidentifizierungssignal SGC zur Feststellung jenes Zylinders, in welchem die Verbrennung stattfindet, synchron zum Betrieb des Einlaßventils des Motors 1.
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Meßsignale Qa, θ, SGT, Tw, Do und SGC, die von den Sensoren 2, 4–7 und 13 erhalten werden, werden der Steuerschaltung 8 zugeführt. Betätigungsglieder 9–12 werden durch Steuersignale P, B, J und E betrieben, die von der Steuerschaltung 8 ausgegeben werden.
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Bei der in 7 dargestellten, herkömmlichen Einrichtung wird bei Ausgabe eines Eispritzsteuersignals J von der Steuerschaltung 8 die Einspritzvorrichtung 11 in Abhängigkeit von der Treiberimpulsbreite des Einspritzsteuersignals J betrieben, und wird Kraftstoff in einer Menge entsprechend dem Einspritzsteuersignal J ins Ansaugrohr 1a eingespritzt.
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Wenn der Kraftstoff außerhalb des Zylinders eingspritzt wird, bleibt jedoch Kraftstoff zum Teil an der Innenwand des Ansaugrohrs 1a und an den Einlaßventilen des Motors haften, bevor er dem Zylinder des Motors 1 zugeführt wird. Ein derartiges Anhaften des Kraftstoffes tritt insbesondere bei niedriger Temperatur (zu Beginn des Betriebs) auf, bei welcher die Verdampfung des Kraftstoffs geringer ist, oder während eines Übergangszustandes, in welchem eine Anpassung der Kraftstoffmenge erforderlich ist, was zum Ausstoß von Auspuffgasen führt, die schädliche Bestandteile in großer Menge enthalten.
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Daher wurde bereits eine Zylinderdirekteinspritzungs-Kraftstoffregelung zur Direkteinspritzung von Kraftstoff in die Zylinder des Motors vorgeschlagen.
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Die Zylinderdirekteinspritzungs-Kraftstoffregelung wird als ideal für einen Motor angesehen, und hat folgende Auswirkungen (1) bis (4), wenn sie bei einem Benzinmotor für übliche Kraftfahrzeuge verwendet wird.
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(1) Verringerung der Menge giftiger Gase im Auspuffgas
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Der Kraftstoff wird direkt in der Nähe der Zündkerze 9 (vergleiche 7) in den Brennraum eingespritzt. Daher kann das Luft-Kraftstoffverhältnis erhöht werden (magere Verbrennung), ohne daß es erforderlich ist, eine Verzögerung bei der Zufuhr des Kraftstoffs zu berücksichtigen, was es ermöglicht, die Mengen toxischer Gase HC und CO zu verringern.
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(2) Verbesserung des Kraftstoff-Wirkungsgrades
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Der Kraftstoff wird in Abhängigkeit vom Zündzeitpunkt unmittelbar vor der Zündung eingespritzt. Daher wird eine zündbare Mischung um die Zündkerze 9 herum zum Zeitpunkt der Zündung erzeugt, und wird die Verteilung der Kraftstoff-Gasmischung ungleichförmig, was es ermöglicht, eine geschichtete Verbrennung durchzuführen. Dies wiederum ermöglicht es, das anscheinende Luft-Kraftstoff-Verhältnis wesentlich zu erhöhen (ein mageres Luft-Krafstoff-Verhältnis zu erzielen), bzw. die Menge des zugeführten Kraftstoffs in bezug auf die vom Zylinder des Motors 1 angesaugte Luftmenge zu erhöhen.
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Infolge der geschichteten Verbrennung führt darüber hinaus die Auspuffgasrückführung (EGR), die in beträchtlichem Ausmaß durchgeführt wird, zu keinem besonders negativen Einfluß auf die Verbrennung, was es ermöglicht, die Menge Qa der angesaugten Luft zu erhöhen. Daher sinken die Pumpverluste ab, und wird der Kraftstoffwirkungsgrad verbessert.
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(3) Erhöhung der Ausgangsleistung des Motors 1
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Die Kraftstoff-Luftmischung konzentriert sich um die Zündkerze 9 herum, und daher nimmt die Menge an entferntem Gas (Kraftstoff-Luftmischung im Bereich entfernt von der Zündkerze 9) ab, die ein Klopfen hervorruft. Infolge der geschichteten Verbrennung besteht daher eine verringerte Klopfneigung, und kann das Verdichtungsverhältnis des Motors 1 erhöht werden.
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Darüber hinaus verdampft Kraftstoff im Zylinder, und übernimmt der verdampfte Kraftstoff von der Luft in dem Zylinder die Verdampfungswärme. Dies führt zu einer Erhöhung der Dichte der angesaugten Luft, zu einer entsprechenden Höhe des Volumenwirkungsgrades, und daher erzeugt der Motor 1 eine erhöhte Ausgangsleistung.
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(4) Verbesserung des Regelverhaltens
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Da der Kraftstoff direkt in den Zylinder eingespritzt wird, wird die Zeitverzögerung verringert, die zwischen dem Zeitpunkt der Bereitstellung des Kraftstoffs und der Erzeugung der Ausgangsleistung des Motors 1 auftritt, durch Verbrennung des Kraftstoffs, verglichen mit dem Fall der Einrichtung gemäß 7. Hierdurch erhält man einen Motor, der schnell auf Anforderungen eines Fahrers reagiert.
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Bei der Zylinderdirekteinspritzungs-Kraftstoffregelung ist ein magerer Betriebszustand vorhanden, in welchem der Kraftstoff in sehr geringen Mengen während des Verdichtungshubs zugeführt wird, um eine sehr magere, geschichtete Verbrennung zur Verbesserung der Emissionen und des Kraftstoffwirkungsgrades zu erreichen, sowie ein stöchiometrischer Betriebszustand, in welchem der Kraftstoff in der erforderlichen Menge während des Ansaughubs durchgeführt wird, um eine erhöhte Ausgangsleistung zu erzielen, durch Verbrennung eines üblichen, homogenen Kraftstoff-Luftgemisches.
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Bei der Verdichtungshubeinspritzung (im Magerbetrieb) erfolgt der Betrieb auf der mageren Seite, verglichen mit dem Betrieb bei Ansaughubeinspritzung (stöchiometrischer Betrieb). Daher muß die Luftmenge Qa, die dem Motor 1 zugeführt wird, vergrößert werden, in Bezug auf einen vorbestimmten Drosselklappenöffnungsgrad θ (Gaspedalbetätigung). Die Menge Qa der angesaugten Luft, die normalerweise durch die Gaspedalbetätigung gesteuert wird, also nur durch den Fahrer, muß daher durch ein anderes System erhöht werden.
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8 zeigt schematisch den Aufbau einer herkömmlichen Zylinderdirekteinspritzungs-Kraftstoffregelung eines Motors, die beispielsweise in der japanischen Patentoffenlegungsschrift (Kokai)
JP 04-187 819 A beschrieben ist, wobei die gleichen Bauteile wie voranstehend beschrieben durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet sind, und nachstehend nicht erneut erläutert werden.
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Diese Veröffentlichung schlägt eine Gegenmaßnahme bei dem Motor 1 vor, um die Verbrennung zu verbessern.
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In 8 stellt die Steuerschaltung 8a beispielsweise die Menge an zugeführtem Kraftstoff und den Einspritzzeitpunkt ein, gibt ein Einspritzsteuersignal J in Abhängigkeit von der Einstellung aus, und betreibt die Einspritzvorrichtung 11A zumindest entweder während des Ansaughubs oder des Verdichtungshubs, um dann den Kraftstoff einzuspritzen. Der Zylinder, bei welchem die Regelung erfolgen soll, wird auf der Grundlage eines Zylinderidentifizierungssignals SGC identifiziert, damit die Einspritzvorrichtung 11A jedes der Zylinder geregelt werden kann.
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Die Einspritzvorrichtung 11A ist nicht im Ansaugrohr 1A angebracht, sondern direkt im Brennraum eines Zylinders des Motors 1 angeordnet, und ist so ausgelegt, daß sie mit hoher Geschwindigkeit und unter hohem Druck arbeitet, um Kraftstoff mit hohem Druck innerhalb eines kurzen Zeitraums während des Ansaughubes oder des Verdichtungshubes einzuspritzen.
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Ein Einspritztreiber 14, der zwischen der Steuerschaltung 8A und der Einspritzvorrichtung 11A vorgesehen ist, wandelt das Einspritzsteuersignal J von der Steuerschaltung 8A in ein Einspritzsteuersignal K für einen Betrieb mit hohem Druck und hoher Geschwindigkeit um, um hierdurch die Einspritzvorrichtung 11A ensprechend zu betreiben.
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In Reaktion auf das Einspritzsteuersignal J von der Steuerschaltung 8A gibt der Einspritztreiber 14 ein Einspritzsteuersignal K mit erhöhter elektrischer Energie aus, damit Kraftstoff mit einem Druck eingespritzt wird, der den Druck in dem Zylinder überwindet.
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Das Luftbypassventil 10A arbeitet so, daß das Drehmoment während des Magerbetriebs geregelt wird, auch in dem Zustand, wenn das Fahrzeugt fährt, und regelt zusätzlich die Drehzahl des Motors im Leerlaufzustand, in welchem die Drosselklappe 3 vollständig geschlossen ist, und ist so ausgelegt, daß der Bereich zum Steuern oder Regeln der Ansaugluft durch den Bypasskanal erhöht wird.
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Als nächstes wird der Betrieb bei der herkömmlichen Zylinderdirekteinspritzungs-Kraftstoffregelung für einen Motor (Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung) gemäß 8 beschrieben.
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Bei der voranstehend geschilderten Zylinderdirekteinspritzungseinrichtung wird ein Regelvorgang für eine geschichtete Verbrennung (äußerst magerer Betriebszustand) durchgeführt, damit Kraftstoff dem Zylinder unmittelbar vor der Zündung zugeführt wird (Verdichtungshubeinspritzung), und wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F so geregelt, daß es nicht kleiner als 30 ist, also äußerst mager. Das Luft-Kraftstoff-Verhältnis bei der Verbrennung liegt in der Praxis in der Nähe eines stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (14, 7).
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Anders als bei der mageren Verbrennung (Ansaughubeinspritzbetriebsart, bei welcher die angesaugte Luft und der Krafstoff homogen miteinander vermischt werden, und dann die Kraftstoff-Luftmischung bei einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis von etwa 20 verbrannt wird) bei der herkömmlichen Einrichtung gemäß 7 wird daher der Betrieb in der Nähe eines Luft-Kraftstoffverhältnisses von 16 durchgeführt (bei welchem NOx in großer Menge ausgestoßen wird). Daher wird eine erhebliche Auspuffgasrückführung (EGR) durchgeführt, um den Ausstoß an NOx zu verringern.
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Bei der voranstehend geschilderten Zylinderdirekteinspritzungs-Kraftstoffregelung gemäß 8 wird die geschichtete Verbrennung, die durch die Kraftstoffeinspritzung und die Feinregelung des Zündzeitpunkts erzielt wird, mit dem Einsatz der Auspuffgasrückführung (EGR) in beträchtlichem Ausmaß kombiniert, was zu einer Beeinträchtigung der Verbrennung des Motors 1 führt, um eine magere Verbrennung durch Einspritzung im Verdichtungshub zu erzielen.
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Bei dem Betriebszustand, in welchem eine hohe Motorausgangsleistung erforderlich ist, beispielsweise während der Beschleunigung, wird andererseits eine Verbrennung mit einer homogenen Mischung wie bei dem konventionellen Motor gemäß 7 durchgeführt, auf der Grundlage einer stöchiometrischen (fetten) Verbrennung durch Einspritzung im Ansaughub.
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Wenn sich der Betriebszustand ändert, von Zustand der Einspritzung im Verdichtungshub (äußerst magere Verbrennung) zum Zustand der Einspritzung im Ansaughub (fetter Betrieb), werden im allgemeinen nicht nur das Luft-Kraftstoff-Verhältnis und das Ausmaß der Auspuffgasrückführung korrigiert, sondern werden auch der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt und der Zündzeitpunkt korrigiert. In diesem Fall wird darüber hinaus das Luftbypassventil 10A so gesteuert, daß die Ansaugluftmenge Qa verringert wird, um eine Änderung des Drehmoments (Erhöhung der Ausgangsleistung) zu unterdrücken, die durch eine Änderung vom Magerbetrieb zum fetten Betrieb hervorgerufen wird.
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Wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis plötzlich in Richtung auf fett geändert wird, tritt darüber hinaus ein Schock infolge einer Änderung des Drehmoments auf. Um dies zu verhindern, wird normalerweise das Luft-Kraftstoff-Verhältnis allmählich abgesenkt, durch eine Übergangsregelung, die als Übergangs- bzw. Nachlaufbetrieb bezeichnet wird, bis herunter auf ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis, bei welchem die Verbrennung in Betrieb mit Verdichtungshubeinspritzung (mager) erfolgt, wobei dann eine Änderung auf den Betrieb mit Ansaughubeinspritzung erfolgt, um ein fetteres Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu erreichen. Bei der Umschaltung des Betriebszustandes (Übergangs- bzw. Nachlaufbetrieb), die voranstehend beschrieben wurde, muß jedoch eine Beeinträchtigung der Verbrennung vermieden werden, wenn eine externe Belastung in einem Zustand einwirkt, in welchem das Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf fett eingestellt wird, in solchem Ausmaß, daß die Verbrennung stattfinden kann; daher ist es nicht immer zulässig, daß das Luft-Kraftstoff-Verhältnis fett wird. Daher wird es schwierig, eine Korrektur bezüglich einer Änderung des Drehmoments infolge der externen Belastung durchzuführen.
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Im Magerbetrieb, bei welchem eine äußerst magere, geschichteter Verbrennung dadurch erzielt wird, daß der Kraftstoff im Verdichtungshub zugeführt wird, besteht andererseits eine Korrelation zwischen der Ausgangsleistung des Motors 1 und der zugeführten Kraftstoffmenge. Wenn daher eine externe Last auf den Motor 1 einwirkt, und die Motordrehzahl abgesunken ist, kann eine Änderung der Drehzahl dadurch unterdrückt werden, daß das Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F auf fett eingestellt wird.
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Weiterhin wurde für herkömmliche Motoren vorgeschlagen, eine Änderung der Drehzahl durch Korrektur beispielsweise des Zündzeitpunktes zu unterdrücken. Beim Verdichtungshubeinspritzbetrieb führt jedoch eine Änderung des Zündzeitpunktes zu einer Änderung der Phase in bezug auf den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt, was zu einer Änderung des Verbrennungszustandes führt. Daher ist eine Korrektur auf der Grundlage des Zündzeitpunktes nicht möglich, und aus diesem Grund wird die Drehzahländerung durch Korrektur des Kraftstoffes unterdrückt.
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Wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis jedoch im Verdichtungshubeinspritzbetrieb zu fett gewählt wird, führt dies zu einer weniger stabilen Verbrennung. Um die Änderung der Drehzahl infolge der externen Last zu unterdrücken, kann daher, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis so fett gewählt wird, daß ein Bereich mit instabiler Verbrennung erreicht wird, die Änderung der Drehzahl infolge einer instabileren Verbrennung weiter zunehmen. Bei der voranstehend geschilderten, herkömmlichen Zylinderdirekteinspritzungs-Kraftstoffregelung für einen Motor wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf fett gesetzt, um eine Änderung der Drehzahl zu unterdrücken, wenn eine externe Last einwirkt. Allerdings wird die Drehzahländerung weiter verstärkt, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in den Bereich gelangt ist, in welchem die Verbrennung instabil ist.
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Die vorliegende Erfindung wurde zur Lösung der voranstehend geschilderten Schwierigkeiten entwickelt, und ihre Aufgabe besteht in der Bereitstellung einer Zylinderdirekteinspritzungs-Kraftstoffregelung für einen Motor. Die Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Wenn eine Umschaltung vom Betrieb mit Verdichtungshubeinspritzung auf den Betrieb mit Ansaughubeinspritzung erfolgt, überschreitet das Luft-Kraftstoff-Verhältnis den Bereich der stabilen Verbrennung auf der Grundlage der Einspritzung im Verdichtungshub infolge zeitlicher Beschränkungen. Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht daher in der Bereitstellung einer Zylinderdirekteinspritzungs-Kraftstoffregelung für einen Motor, welche die Verbrennung stabilisiert, ohne das Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu beschränken, oder die Regelparameter zu korrigieren.
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Eine Zylinderdirekteinspritzungs-Kraftstoffregelung für einen Motor (eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung) gemäß der vorliegenden Erfindung weist auf:
verschiedene Sensoren zur Ausgabe von Daten, welche Betriebszustände des Motors anzeigen;
Einspritzvorrichtungen zum direkten Einspritzen des Kraftstoffs in die Zylinder des Motors; und
eine Steuer- oder Regeleinheit zur Festlegung der Kraftstoffmengen, die den Zylindern zugeführt werden sollen, auf der Grundlage der Betriebszustände, und zum Steuern oder Regeln der Einspritzvorrichtungen in einer Betriebsart mit Verdichtungshubeinspritzung oder einer Betriebsart mit Ansaughubeinspritzung auf der Grundlage der zugeführten Kraftstoffmengen; wobei
die verschiedenen Sensoren einen Ansaugluftmengensensor zur Ausgabe von Daten entsprechend der von dem Motor angesaugten Luftmenge umfassen, sowie einen Kurbelwinkelsensor zur Ausgabe von Daten, welche der Drehzahl des Motors und dem Kurbelwinkel entsprechen; und
die Steuer- oder Regeleinheit aufweist:
eine Drehzahländerungsunterdrückungsvorrichtung zur Unterdrückung einer Änderung der Drehzahl, hervorgerufen durch eine Änderung der externen Last im Betriebszustand mit Verdichtungshubeinspritzung, durch Korrektur der gelieferten Kraftstoffmenge;
eine Fett-Bestimmungsvorrichtung zur Erzeugung eines ein fettes Gemisch anzeigenden Signals, wenn ein Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf der Grundlage der korrigierten Menge zugeführten Kraftstoffs auf jener Seite liegt, die fetter ist, als ein vorbestimmter unterer Grenzwert;
eine Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Beschränkungsvorrichtung zur Begrenzung des geregelten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Motors auf den unteren Grenzwert in Reaktion auf das ein fettes Gemisch anzeigende Signal;
eine Abweichungsbetrageinstellvorrichtung zur Einstellung des Ausmaßes der Abweichung zwischen dem unteren Grenzwert und dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis in Reaktion auf das ein fettes Gemisch anzeigende Signal; und
eine Parameterkorrekturvorrichtung zum Korrigieren von Steuer- oder Regelparametern des Motors in Richtung auf Erhöhung der Ausgangsleistung in Abhängigkeit vom Ausmaß der Abweichung.
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Bei der Zylinderdirekteinspritzungs-Kraftstoffregelung für einen Motor gemäß der vorliegenden Erfindung sind die Regelparameter zumindest entweder der Zündzeitpunkt für den Motor, der Zeitpunkt zum Betreiben der Einspritzvorrichtung, oder die Ansaugluftmenge.
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Bei der Zylinderdirekteinspritzungs-Kraftstoffregelung für einen Motor gemäß der vorliegenden Erfindung sperrt die Steuer- oder Regeleinheit die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Beschränkungsvorrichtung und die Parameterkorrekturvorrichtung in einer Übergangs- bzw. Nachlaufbetriebsart, unmittelbar nachdem von der Betriebsart mit Verdichtungshubeinspritzung auf die Betriebsart mit Ansaugeinspritzung umgeschaltet wurde.
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Weiterhin stellt bei der Zylinderdirekteinspritzungs-Kraftstoffregelung für einen Motor gemäß der vorliegenden Erfindung die Steuer- oder Regeleinheit einen ersten Schwellenwert ein, entsprechend einem Luft-Kraftstoff-Verhältnisbereich, in welchem die Stabilität der Verbrennung verloren geht, sowie einen zweiten Schwellenwert, der auf der fetteren Seite im Vergleich zum ersten Schwellenwert liegt, und schaltet dann, wenn sich das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis plötzlich vom ersten Schwellenwert weiter in Richtung fett geändert hat, infolge einer Änderung der äußeren Last in einer Übergangs- bzw. Nachlaufbetriebsart der Verdichtungshubeinspritzung, sofort die Übergangs- bzw. Nachlaufbetriebsart der Verdichtungshubeinspritzung auf eine Übergangs- bzw. Nachlaufbetriebsart der Ansaughubeinspritzung, und stellt das geregelte Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf jene Seite ein, die fetter ist als der zweite Schwellenwert.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele erläutert, aus welchen weitere Vorteile hervorgehen. Es zeigt:
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1 ein Funktionsblockschaltbild einer Steuer- oder Regelschaltung gemäß einer Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
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2 ein Flußdiagramm zur Erläuterung einer Regelablaufoperation bei der Ausführungsform 1 gemäß der vorliegenden Erfindung;
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3 ein Zeitablaufdiagramm zur Erläuterung der Regelablaufoperation bei der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
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4 eine Darstellung eines zweidimensionalen Kennfeldes zur Berechnung des Ausmaßes einer Korrektur durch eine Parameterkorrekturvorrichtung (Schritt S11 in 2) von 1;
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5 ein Flußdiagramm zur Erläuterung einer Regelablaufoperation gemäß einer Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung;
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6 ein Zeitablaufdiagramm zur Erläuterung des Regelablaufs gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung;
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7 eine Darstellung zur Erläuterung des Aufbaus einer herkömmlichen Kraftstoffregelung für einen Motor auf der Grundlage eines Systems zum Einspritzen von Kraftstoff in das Ansaugrohr; und
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8 eine schematische Darstellung des Aufbaus einer üblichen Zylinderdirekteinspritzungs-Kraftstoffregelung für einen Motor.
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Ausführungsform 1
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Eine Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.
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1 ist ein Funktionsblockschaltbild, welches eine Regelschaltung 8B gemäß einer Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung darstellt, wobei der übrige, nicht dargestellte Aufbau jenem entspricht, der in 8 gezeigt ist.
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Zur Vereinfachung ist jeder Block so dargestellt, daß eine Parallelverarbeitung erfolgt. Es wird jedoch darauf hingewiesen, daß in der Praxis die Blöcke nacheinander abgearbeitet werden, synchron mit einem Kurbelwinkelsignal SGT, wie im Flußdiagramm von 2 dargestellt (das später noch genauer erläutert wird).
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In 1 umfassen verschiedene Sensoren 20 den voranstehend geschilderten (vergleiche 8) Ansaugluftmengensensor 2, den Drosselklappenöffnungsgradsensor 4, den Kurbelwinkelsensor 5, und den Wassertemperatursensor 6, und diese Sensoren schicken verschiedene Meßsignale als Daten, welche den jeweiligen Betriebszustand angeben, an eine Regelschaltung 8B.
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Weiterhin umfassen die verschieden Sensoren 20 Betätigungsschalter für externe Lasten, beispielsweise motorbetriebene Fensterheber, und kann das Betriebsmeßsignal als Betriebszustandsdaten der Regelschaltung 8B zugeführt werden.
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Die Regelschaltung 8B umfaßt eine Regelbetriebsartbestimmungsvorrichtung 81 zur Festlegung der Regelbetriebsart M in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen, eine Drehzahländerungserfassungsvorrichtung 82 zur Feststellung einer Änderung Nd der Drehzahl in Abhängigkeit von den Betriebszuständen, und eine Kraftstoffzufuhrmengeneinstellvorrichtung 83 zur Festlegung der Menge F zugeführten Kraftstoffs auf der Grundlage der Betriebsbedingungen und der Regelbetriebsart M.
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Zusammen mit der Drehzahländerungserfassungsvorrichtung 82 bildet die Kraftstoffzufuhrmengeneinstellvorrichtung 83 eine Drehzahländerungsunterdrückungsvorrichtung zur Unterdrückung einer Änderung Nd der Drehzahl, die durch eine Änderung der externen Last in der Betriebsart mit Verdichtungshubeinspritzung hervorgerufen wird, durch Korrektur der Menge F zugeführten Kraftstoffs.
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Die Regelschaltung 8B ist mit einer Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Einstellvorrichtung 84 zur Einstellung eines Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses A/Fo auf der Grundlage des Betriebszustandes (der Menge Qa an Ansaugluft) und der Menge F zugeführten Kraftstoffs versehen, und mit einer Bestimmungsvorrichtung 85 zur Feststellung des fetten Zustands eines Gemisches, durch Vergleich des Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses A/Fo mit einem vorbestimmten unteren Grenzwert α.
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Die Bestimmungsvorrichtung 85 für ein fettes Gemisch erzeugt ein „fettes” Signal RC, wenn das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/Fo auf der Grundlage der korrigierten Menge F an zugeführtem Kraftstoff auf der Seite liegt, die fetter ist, als der untere Grenzwert α. Die Bestimmungsvorrichtung 85 für ein fettes Gemisch weist weiterhin eine Abweichungsausmaßeinstellvorrichtung auf, zur Einstellung des Ausmaßes der Abweichung ΔA/F zwischen dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/Fo und dem unteren Grenzwert α in Reaktion auf das Signal RC für ein fettes Gemisch, und gibt das Ausmaß der Abweichung ΔA/F gleichzeitig mit dem Signal RC für ein fettes Gemisch aus.
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Die Regelschaltung 8B weist weiterhin eine Luft-Kraftstoff-Beschränkungsvorrichtung 86 zur Beschränkung des geregelten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses A/F auf den unteren Grenzwert α auf, in Reaktion auf die Menge F des zugeführten Kraftstoffs und das Signal RC für ein fettes Gemisch, eine Parametereinstellvorrichtung 87 mit einer Einspritzvorrichtungssteuer- oder Regelvorrichtung zur Ausgabe eines Einspritzsteuersignals J in Abhängigkeit von dem geregelten Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F, sowie eine Parameterkorrekturvorrichtung 88 zum Korrigieren der Steuer- oder Regelparameter des Motors in Richtung auf die Erhöhung der Ausgangsleistung hin, in Abhängigkeit von dem Ausmaß der Abweichung ΔA/F.
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Die Parametereinstellvorrichtung 87 stellt nicht nur das Einspritzregelsignal J für die Einspritzvorrichtung 11A ein, sondern auch verschiedene Regelparameter entsprechend den Betriebszuständen des Motors 1 und der Regelbetriebsart M, und gibt ein Zündsignal P für die Zündkerze 9 und ein Bypassregelsignal B für das Luft-Bypassventil 10A aus.
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Ein Parameterkorrektursignal HC, welches von der Parameterkorrekturvorrichtung 88 in Reaktion auf das Ausmaß der Abweichung ΔA/F ausgegeben wird, wird in die Parametereinstellvorrichtung 87 eingegeben. Der Regelparameter, der durch das Parameterkorrektursignal HC korrigiert werden soll, umfaßt zumindest eine der folgenden Größen: Zündzeitpunkt für den Motor 1, Zeitpunkt zum Betreiben der Einspritzvorrichtung 11A, oder Menge Qa der Ansaugluft.
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Funktionen der Vorrichtungen 81–86 und 87 in der Regelschaltung 8B können in der Parametereinstellvorrichtung 87 enthalten sein.
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Der Regelablaufbetrieb der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung gemäß 1 wird nachstehend unter Bezugnahme auf das Flußdiagramm von 2, das Zeitablaufdiagramm von 3, das Eigenschaftsdiagramm von 4 sowie die voranstehend erläuterte 8 beschrieben.
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4 stellt die Beziehung zwischen dem Ausmaß der Abweichung ΔA/F und dem Ausmaß der Korrektur der Parameter dar, wobei eine gestrichelte Linie Jk das Ausmaß der Korrektur des Kraftstoffeinspritzzeitpunktes darstellt, und eine durchgezogene Linie Pk das Ausmaß der Korrektur des Zündzeitpunktes.
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In 2 liest die Regelbetriebsartbestimmungsvorrichtung 81 in der Regelschaltung 8B zuerst verschiedene Sensorsignale, welche die Daten bezüglich der Betriebszustände angeben, also liest einen Drosselklappenöffnungsgrad θ, eine Motordrehzahl Me, eine Ansaugluftmenge Qa, und eine Kühlwassertemperatur Tw (Schritt S1), und bestimmt eine Regelbetriebsart auf der Grundlage der Betriebszustände (Schritt S2).
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Um festzustellen, ob es sich beim vorliegenden Betriebszustand um den Betrieb mit Ansaughubeinspritzung (fette oder stöchiometrische Betriebsart) oder um den Betrieb mit Verdichtungshubeinspritzung (magere Betriebsart) handelt, stellt die Regelbetriebsartbestimmungsvorrichtung 81 beispielsweise fest, ob eine magere Betriebsart angenommen wird (S3).
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Während beispielsweise eines stabilen Fahrzustandes, in welchem weder der Beschleunigungs- noch der Verzögerungsübergangszustand vorhanden ist, gibt die Regelbetriebsartbestimmungsvorrichtung 81 eine Regelbetriebsart M aus, in welcher der magere Betrieb durchgeführt werden kann, also gibt die magere Betriebsart aus.
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Wenn im Schritt S3 festgestellt wird, daß die magere Betriebsart angenommen wird (also Antwort JA), einschließlich einer Übergangs- bzw. Nachlaufbetriebsart der Verdichtungshubeinspritzung, dann stellen die Kraftstoffzufuhrmengeneinstellvorrichtung 83, die Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Einstellvorrichtung 84 und die Parametereinstellvorrichtung 87 ein Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/Fo und einen Soll-Zündzeitpunkt (und einen Soll-Kraftstoffeinspritzzeitpunkt) als Soll-Parameterwerte für die magere Betriebsart ein (Schritt S4). Dann geht das Programm zum Schritt S6 über.
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Wenn festgestellt wird, daß die fette oder stöchiometrische Betriebsart angenommen wird (also NEIN), werden das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/Fo und der Soll-Zündzeitpunkt (und der Soll-Kraftstoffeinspritzzeitpunkt) als Soll-Parameterwerte für die stöchiometrische Betriebsart eingestellt (Schritt S5). Dann geht das Programm zum Schritt S9 über.
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Im Schritt S6, der auf die Einstellung von Sollwerten für Regelparameter in der mageren Betriebsart folgt (Schritt S4), stellt die Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Einstellvorrichtung 84 fest, ob eine externe Last einwirkt oder nicht, und zwar in Abhängigkeit von einem Betätigungsschalter oder einer Änderung Nd der Motordrehzahl Ne.
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Wenn festgestellt wird, daß eine externe Last einwirkt (also JA), stellt die Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Einstellvorrichtung 84 eine Menge ΔA/F1 zum Korrigieren des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zur fetten Seite hin ein, in Abhängigkeit von der externen Last (Schritt S7). Dann geht das Programm zum Schritt S8 über.
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Wenn die externe Last beispielsweise zu einem Zeitpunkt t1 in 3 einwirkt, stellt die Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Einstellvorrichtung 84 ein Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/Fo auf A/F2 ein, welches verringert (angereichert) gegenüber dem Anfangswert A/F1 ist, und zwar um die Menge ΔA/F1, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu korrigieren.
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Wenn andererseits im Schritt S6 in 2 festgestellt wird, daß keine externe Last einwirkt (also NEIN), so geht das Programm zum Schritt S8 über.
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Die Bestimmungsvorrichtung 85 für ein fettes Gemisch stellt im Schritt S8 fest, ob das korrigierte Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/Fi fetter (kleiner) als ein vorbestimmter unterer Grenzwert α ist.
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Wenn festgestellt wird, daß das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/Fi auf jener Seite liegt, die fetter ist als der untere Grenzwert α, und daß gilt A/Fi ≥ α (also NEIN), dann geht das Programm zum Schritt S9 über.
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Wenn festgestellt wird, daß das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/Fi auf jener Seite liegt, die fetter als der untere Grenzwert α ist, und daß gilt A/Fi ≤ α (also JA), dann gibt die Bestimmungsvorrichtung 85 für ein fettes Gemisch ein Signal RC (fett) sowie das Ausmaß der Abweichung ΔA/F aus. Dann geht das Programm zum Schritt S10 über.
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Wenn das gewünschte Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/Fi nicht kleiner als der untere Grenzwert α in der stöchiometrischen Betriebsart oder in der mageren Betriebsart ist, erzeugt die Bestimmungsvorrichtung 85 für ein fettes Gemisch kein Signal RC, welches ein fettes Gemisch anzeigt.
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In diesem Fall erzeugt die Parameterkorrekturvorrichtung 88 kein Parameterkorrektursignal HC, und wird das Ausmaß der Korrektur der Regelparameter (Zündzeitpunkt, Kraftstoffeinspritzzeitpunkt, usw.) des Motors 1 im Schritt S9 auf Null gesetzt oder gelöscht. Das Programm geht dann zum Schritt S12 über.
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Wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F2 größer als der untere Grenzwert α ist (auf der mageren Seite), wie in einem Zeitraum von t1–t2, in welchem die externe Last einwirkt, wie in 3 gezeigt ist, führt die Parametereinstellvorrichtung 87 den Betrieb in Abhängigkeit von dem korrigierten Soll-Luft-Krafstoff-Verhältnis A/Fo nach Einwirken der externen Last durch, und korrigiert keines der folgenden Signale: Zündsteuersignal P, Einspritzsteuersignal J, oder Bypasssteuersignal B, die den Zündzeitpunkt P1, den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt J1 und die Ansaugluftmenge Q1 betreffen.
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Wenn andererseits das korrigierte Soll-Luft-Krafstoff-Verhältnis A/Fi nach Einwirken der externen Last auf jener Seite liegt, die fetter ist als der untere Grenzwert α, erzeugt die Bestimmungsvorrichtung 85 für ein fettes Gemisch das Signal RC für ein fettes Gemisch im Schritt S10, und stellt das Ausmaß der Abweichung ΔA/F (= A/Fi – α) ein.
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Weiterhin beschränkt im Schritt S10 die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Beschränkungsvorrichtung 86 das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/Fo auf den unteren Grenzwert α, in Reaktion auf das Signal RC für ein fettes Gemisch, und betrachtet dieses als das geregelte Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F.
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Dann stellt die Parameterkorrekturvorrichtung 88 das Ausmaß der Korrektur der Regelparameter (Schritt S11) in Reaktion auf das Ausmaß der Abweichung ΔA/F ein, und führt das Parameterkorrektursignal HC, welches das Ausmaß der Korrektur angibt, der Parametereinstellvorrichtung zu. Dann geht das Programm zum Schritt S12 über.
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In Reaktion auf das Parameterkorrektursignal HC, welches in Abhängigkeit vom Ausmaß der Abweichung ΔA/F festgelegt wird, korrigiert die Parametereinstellvorrichtung 87 die Regelparameter im Schritt S12. Weiterhin stellt die Parametereinstellvorrichtung 87 ein endgültig geregeltes Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F ein (Schritt S13), und damit endet der Betriebsablauf von 2.
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Wenn beispielsweise das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F4, welches vom Anfangswert A/F3 aus korrigiert wurde, kleiner ist (auf der fetteren Seite ist) als der untere Grenzwert α, wie im Zeitraum von t4–t5, in welchem die externe Last einwirkt, wie in 3 gezeigt ist, wird das geregelte Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf den unteren Grenzwert α festgelegt (darauf beschränkt).
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In diesem Fall führt die Parametereinstellvorrichtung 87 den Betrieb in Reaktion auf das Parameterkorrektursignal HC durch, welches in Abhängigkeit vom Ausmaß der Abweichung ΔA/F festgelegt wird, und stellt die Anfangswerte P2, J2 und Q2 für den Zündzeitpunkt, den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt bzw. die Ansaugluftmenge Qa auf den korrigierten Wert P3, J3, bzw. Q3 ein.
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3 zeigt den Fall, in welchem der Zündzeitpunkt, der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt und die Ansaugluftmenge Qa gleichzeitig korrigiert werden. Obwohl dies hier nicht gezeigt ist, kann ein EGR-Regelsignal E (vergleiche 8) ebenfalls korrigiert werden, um das Ausmaß der EGR (Abgasrückführung) einzustellen.
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Wie voranstehend geschildert, wird darüber hinaus das Ausmaß der Korrekturparameter so eingestellt, daß die Ausgangsleistung (Motordrehhmoment) mit zunehmendem Ausmaß der Abweichung ΔA/F zunimmt. In 4 wird beispielsweise das Ausmaß Pk der Korrektur des Zündzeitpunkts zu der Seite hin korrigiert, in welcher der Winkel in Richtung Frühzündung geht, mit steigendem Ausmaß der Abweichung ΔA/F.
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Wenn die externe Last auf den Motor 1 einwirkt, während Kraftstoff im Verdichtungshub eingespritzt wird, regelt die Zylinderdirekteinspritzungs-Kraftstoffregelung das Einspritzsteuersignal J, welches die Kraftstoffzufuhrmenge F festlegt, so, daß das Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F korrigiert wird.
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Wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F auf den unteren Grenzwert α beschränkt wird, wird hierbei das Einspritzsteuersignal J zur Festlegung des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts geregelt, wird das Zündsteuersignal P zur Festlegung des Zündzeitpunkts geregelt, wird das Bypasssteuersignal B zur Festlegung der Menge der Luft durch die Umwegleitung geregelt, und wird das EGR-Steuersignal E zur Festlegung des Ausmaßes der Abgasrückführung (EGR) geregelt, um zu verhindern, daß die Verbrennung negativ beeinflußt wird, und so einen zufriedenstellenden Betriebszustand des Motors beizubehalten.
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Wenn die externe Last während der Verdichtungshubeinspritzung (in der mageren Betriebsart) einwirkt, kann daher der Betrieb des Motors 1 kostengünstig aufrecht erhalten werden.
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Da die Betriebsleistung des Motors 1 durch die Regelschaltung 8B verbessert werden kann, unabhängig von einer Änderung der externen Last, müssen keine speziellen Bauteile zusätzlich vorgesehen werden.
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Ausführungsform 2
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Bei der voranstehend geschilderten Ausführungsform wurde nicht jener Fall in Betracht gezogen, in welchem die externe Last während der Übergangs- bzw. Nachlaufbetriebsart einwirkt. In der Übergangs- bzw. Nachlaufbetriebsart, unmittelbar nachdem die Betriebsart mit Verdichtungshubeinspritzung auf die Betriebsart mit Ansaughubeinspritzung umgeschaltet wurde, können allerdings die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Beschränkungsvorrichtung 86 und die Parameterkorrekturvorrichtung 88 gesperrt werden, um die Stabilität des Regelvorgangs aufrecht zu erhalten.
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Nachstehend wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen eine Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung geschildert.
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5 ist ein Flußdiagramm, welches den Regelablaufbetrieb bei der Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung erläutert, und 6 ist ein Zeitablaufdiagramm zur Erleichterung des Verständnisses des Regelablaufbetriebs bei der Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung.
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Im vorliegenden Fall stellt die Regelschaltung 8B in 1 einen ersten Schwellenwert β ein (nachstehend einfach als ”Schwellenwert” bezeichnet), entsprechend dem Luft-Kraftstoff-Verhältnisbereich, in welchem die Verbrennung instabil wird, sowie einen zweiten Schwellenwert γ (nachstehend einfach als ”Schwellenwert” bezeichnet) auf jener Seite, die fetter ist als der Schwellenwert β, und weist eine Übergangsbetriebsartbestimmungsvorrichtung sowie eine Parameterkorrektursperrvorrichtung (nicht gezeigt) auf.
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Wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/Fo plötzlich zu jener Seite hin abgenommen hat, die fetter ist als der Schwellenwert β, infolge einer Änderung der externen Last in der Übergangs- bzw. Nachlaufbetriebsart der Verdichtungshubeinspritzung, schaltet die Regelschaltung 8B sofort die Übergangs- bzw. Nachlaufbetriebsart der Verdichtungshubeinspritzung auf die Übergangs- bzw. Nachlaufbetriebsart der Ansaughubeinspritzung um, so daß das geregelte Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F auf die Seite eingestellt wird, die fetter ist als der Schwellenwert γ.
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In 5 sind die Schritte S1–S11 dieselben wie jene, die voranstehend erläutert wurden (vergleiche 2), und sind hier nicht dargestellt. Auch die Schritte S11 und S12 entsprechen jenen, die voranstehend bereits erläutert wurden.
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In 6 wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F von einem Anfangswert A/F11 in der Betriebsart mit Verdichtungshubeinspritzung auf einen Sollwert A/F12 in der Betriebsart mit Ansaughubeinspritzung über die Übergangs- bzw. Nachlaufbetriebsart umgeschaltet.
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Der Luft-Kraftstoff-Verhältnisbereich, in welchem die Verbrennung instabil wird, wird durch die Schwellenwerte β und γ festgelegt, und es kann kein geregeltes Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F im Bereich zwischen den Schwellenwerten β und γ eingestellt werden.
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Das Ausmaß der Abweichung ΔA/F2 beim Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist das Ausmaß der Verschiebung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses beim Einwirken der externen Last, und wird auf einen Wert eingestellt, mit welchem der Bereich übersprungen werden kann, in welchem die Verbrennung instabil ist.
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Die Übergangs- bzw. Nachlaufbetriebsart der Verdichtungshubeinspritzung, beginnend mit einem Zeitpunkt t11, wird auf die Übergangs- bzw. Nachlaufbetriebsart der Ansaughubeinspritzung zum Zeitpunkt t13 (vergleiche die gestrichelte Linie) umgeschaltet, wenn keine externe Last einwirkt. Die Übergangs- bzw. Nachlaufbetriebsart der Ansaughubeinspritzung wird hierbei während eines Zeitraums (vergleiche die gestrichelte Linie) durchgeführt, der vom Zeitpunkt t13 bis zum Zeitpunkt t15 reicht.
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Wenn die externe Last zum Zeitpunkt t12 während der Übergangs- bzw. Nachlaufbetriebsart der Verdichtungshubeinspritzung einwirkt, wird die Übergangs- bzw. Nachlaufbetriebsart der Verdichtungshubeinspritzung sofort auf die Übergangs- bzw. Nachlaufbetriebsart der Ansaughubeinspritzung umgeschaltet (vergleiche die durchgezogene Linie). In diesem Fall wird die Übergangs- bzw. Nachlaufbetriebsart der Ansaughubeinspritzung während eines Zeitraums durchgeführt, der vom Zeitpunkt t12 bis zum Zeitpunkt t14 geht.
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In 6 korrigiert die Regelschaltung 8B erst das Luft-Kraftstoff-Verhältnis (Schritte S6, S7) in der Betriebsart mit Verdichtungshubeinspritzung (mager) in Abhängigkeit von der externen Last, und stellt die Übergangsbetriebsartbestimmungsvorrichtung fest, ob die Übergangs- bzw. Nachlaufbetriebsart angenommen wird oder nicht (Schritt S21).
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Wenn festgestellt wird, daß die Übergangs- bzw. Nachlaufbetriebsart nicht angenommen wird (also NEIN), so geht das Programm zum Schritt S8 (vergleiche 2) über, in welchem die voranstehend geschilderte Verarbeitung durchgeführt wird, und dann geht das Programm zum Schritt S12 über.
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Wenn festgestellt wird, daß die Übergangs- bzw. Nachlaufbetriebsart angenommen wird (also JA), dann wird festgestellt, ob das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/Ft in der Übergangs- bzw. Nachlaufbetriebsart kleiner (fetter) als der Schwellenwert β ist, oder nicht (Schritt S22).
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Wenn festgestellt wird, daß gilt: A/Ft ≥ β (also NEIN), so wird das voranstehend erwähnte Ausmaß der Korrektur im Schritt S9 (vergleiche 2) auf Null zurückgesetzt, und geht das Programm zum Schritt S12 über.
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Wenn festgestellt wird, daß gilt A/Ft < β (also JA), dann wird festgestellt, ob das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/Ft in der Übergangs- bzw. Nachlaufbetriebsart kleiner (fetter) als der Schwellenwert γ ist, oder nicht (Schritt S23).
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Wird festgestellt, daß gilt: A/Ft < γ (also JA), so geht das Programm zum Schritt S25 über. Wenn ermittelt wird, daß das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/Ft auf jener Seite liegt, die magerer ist als der Schwellenwert γ, und daß gilt: A/Ft γ (also NEIN), dann wird das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/Fo auf den Schwellenwert γ auf der fetten Seite eingestellt (Schritt S24). Hierdurch erreicht man unter Vermeidung des instabilen Bereichs das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/Fo.
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Im Schritt S25 werden dann die Regelparameter, beispielsweise der Zündzeitpunkt usw., von den Sollparameterwerten für die Verdichtungshubeinspritzung auf die Sollparameterwerte für die Ansaughubeinspritzung geändert, und geht das Programm zum Schritt S12 über. In diesem Fall wird kein Parameter korrigiert.
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Wenn keine externe Last einwirkt, wird der Zündzeitpunkt (Regelparameter) in 6 von einem Sollwert P11 für die Verdichtungshubeinspritzung aus auf einen Sollwert P12 für die Ansaughubeinspritzung zum Zeitpunkt t13 verschoben, wie durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist. Wenn die externe Last einwirkt, wird der Sollwert P11 auf den Sollwert P12 für die Ansaughubeinspritzung zum Zeitpunkt t12 verschoben, wie durch eine durchgezogene Linie angedeutet ist.
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Es wird nunmehr angenommen, daß die externe Last zum Zeitpunkt t12 während der Übergangs- bzw. Nachlaufbetriebsart einwirkt. Wenn in diesem Fall das Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F auf den Schwellenwert B beschränkt wird, und der Zündzeitpunkt durch ein Korrekturausmaß Δθ korrigiert wird, wie durch die strichpunktierten Linien a und b angedeutet, wird es schwierig, eine lineare Regeloperation durchzuführen, da der Sollbezugswert nachläuft. Dann wird die Regeloperation instabil, und ergibt sich eine gesteigerte Neigung zu einer übermäßigen Korrektur.
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Jedoch wird es durch das sofortige Umschalten auf die Übergangs- bzw. Nachlaufbetriebsart der Ansaughubeinspritzung, wenn die externe Last einwirkt, um hierdurch die Korrektur der Parameter zu sperren, wie voranstehend erläutert wurde, möglich, verläßlich einen Zustand zu vermeiden, in welchem die Regeloperation instabil wird.
