DE19809009A1 - Zwischenzylindereinspritzungs- Treibstoffsteuerung für einen Verbrennungsmotor - Google Patents
Zwischenzylindereinspritzungs- Treibstoffsteuerung für einen VerbrennungsmotorInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine
Treibstoffeinspritzungssteuerung, welche für Motoren
gewöhnlicher Kraftfahrzeuge verwendet wird, wie eine
Zwischenzylindereinspritzungs-Treibstoffsteuerung für einen
Verbrennungsmotor, um das Drehmoment zu steuern, welches von
einem Motor erzeugt wird, indem Treibstoff direkt in die
Zylinder eingespritzt wird. Insbesondere bezieht sich die
Erfindung auf eine Zwischenzylindereinspritzungs-Treib
stoffsteuerung für einen Verbrennungsmotor, welche eine
anormale Erhöhung des Motordrehmoments (Laufgeschwindigkeit)
unterdrückt, indem die Treibstoffeinspritzmenge (Breite des
Antriebspulses für die Einspritzer) abgeschnitten wird.
Bei für Kraftfahrzeuge verwendeten Verbrennungsmotoren sind
Treibstoffeinspritzer im allgemeinen in einem Ansaugkrümmer
eines Ansaugrohrs angeordnet, so daß der Treibstoff den
Zylindern zusammen mit der angesaugten Luft zugeführt wird.
Fig. 6 ist ein Diagramm, welches den Aufbau einer
konventionellen Treibstoffsteuerung (Treibstoffcontroller) für
einen Verbrennungsmotor veranschaulicht, welcher Einspritzer
hat, die in dem Ansaugrohr vorgesehen sind.
In Fig. 6 wird ein Verbrennungsmotor 1 durch eine Vielzahl von
Zylindern gebildet. Hier wird der Einfachheit halber nur ein
Zylinder gezeigt.
Ein Ansaugrohr 1a und ein Abgasrohr 1b sind über eine
Verbrennungskammer des Motors 1 verbunden, und eine
Kurbelwelle 1c ist mit einem Ende des Motors 1 gekoppelt.
Das Ansaugrohr 1a liefert die angesaugte Luft und den
Treibstoff an den Motor 1, und das Abgasrohr 1b saugt Abgase
nach der Verbrennung in dem Motor 1 ab. Die Kurbelwelle 1c
dreht sich, da sie mit dem Motor 1 verbunden ist. Das
Kühlwasser 1d, welches die Peripherie des Motors 1 umgibt,
kühlt den Motor 1.
Eine Luftflußsensor 2, welcher in einem Einlaßanschluß des
Ansaugrohrs 1a vorgesehen ist, mißt die Menge der von dem Motor
1 angesaugten Luft als Ansaugluftmenge-Daten Qa.
Ein Drosselventil 3, welches in dem Ansaugrohr 1a vorgesehen
ist, wird geöffnet und geschlossen, da es mit einem Gaspedal
(nicht gezeigt) in Verbindung steht, welches von einem Fahrer
betätigt wird, um die Menge Qa der von dem Motor 1 angesaugten
Luft einzustellen.
Ein Drossel-Öffnungssensor 4, welcher für das Drosselventil 3
vorgesehen ist, erfaßt eine Position des Drosselventils 3, d. h.
erfaßt einen Drosselöffnungsgrad θ.
Ein Kurbelwinkelsensor, welcher in Beziehung zu der Kurbelwelle
1b vorgesehen ist, gibt ein Pulssignal bzw. Kurbelwinkelsignal
SGT synchron mit der Umdrehung der Kurbelwelle 1c aus. Das
Kurbelwinkelsignal SGT stellt die Laufgeschwindigkeits-Daten
des Motors 1 und die Winkelpositions-Daten der Kurbelwelle 1c
dar.
Ein Wassertemperatursensor 6 zur Erfassung der Temperatur Tw
des Kühlwassers 1d arbeitet als eine Vorrichtung zur Erfassung
des Warmzustands des Motors 1.
Ein Sauerstoffsensor 7, welcher in dem Abgasrohr 1b vorgesehen
ist, erfaßt die Sauerstoffkonzentration Do in den von dem Motor
1 in das Abgasrohr 1b abgelassenen Abgasen.
Eine Steuerschaltung 8, welche durch einen Mikrocomputer
gebildet wird, empfängt Daten (Qa, θ, SGT, Tw, Do, usw.),
welche von verschiedenen Sensoren erfaßt werden, die an
verschiedenen peripheren Abschnitten des Motors montiert sind,
gibt Antriebssteuersignale an verschiedene Stellglieder
(Zündkerzen und Einspritzer, welche später beschrieben werden)
aus, abhängig von den Betriebsbedingungen, und führt eine
Anzahl von Sequenzantriebs-Steuervorgängen (Zündzeit
punkt-Steuervorgang und Treibstoffeinspritz-Steuervorgang) für jeden
der Zylinder des Motors 1 durch. Somit wird der Motor 1 durch
Verbrennung zu gewünschten Zündzeitpunkten und bei einem
gewünschten Luft/Treibstoffverhältnis betrieben.
Eine Zündkerze 9, welche in der Verbrennungskammer in dem
Zylinder des Motors 1 vorgesehen ist, wird durch ein
Zündsteuersignal P aus der Steuerschaltung 8 betrieben.
Ein Umgehungsdurchgang BP (Bypass) ist so im Verhältnis zum
Ansaugrohr 1a vorgesehen, daß das Drosselventil 3 umgangen
wird.
Ein Luftumgehungsventil 10 (Luftbypassventil), welches in dem
Umgehungsdurchgang BP vorgesehen ist, wird von einem Um
gehungs-Steuersignal B (Bypass-Steuersignal) aus der Steuerschaltung 8
betrieben, es öffnet und schließt den Umgehungsdurchgang BP, um
so die Menge der das Drosselventil 3 umgehenden Luft
einzustellen, damit das Drehmoment gesteuert wird während das
Fahrzeug läuft, und die Laufgeschwindigkeit des Motors während
des Leerlaufbetriebs (wenn das Drosselventil 3 vollständig
geschlossen ist) gesteuert wird.
Ein Einspritzer 11 ist in dem Ansaugkrümmer an einer Position
auf der stromabwärts liegenden Seite des Ansaugrohrs 1a
montiert, und wird durch ein Einspritzsteuersignal J aus der
Steuerschaltung 8 betrieben, um dem Motor 1 Treibstoff
zuzuführen.
Ein Abgasrückflußrohr EP, welches das Ansaugrohr 1a mit dem
Abgasrohr 1b verbindet schickt die aus dem Motor abgegebenen
Abgase zurück an die Verbrennungskammer, um so die Abgase
erneut zu verbrennen, zur Verminderung von NOx.
Ein Abgasrückflußventil 12 (EGR-Ventil; EGR = Exhaust Gas
Reflux), welches in dem Abgasrückflußrohr EP vorgesehen ist,
wird von einem Abgasrückfluß-Steuersignal E aus der
Steuerschaltung 8 betrieben, um die aus dem Abgasrohr 1b in das
Ansaugrohr 1a zurückfließende Abgasmenge zu steuern.
Ein Zylinderidentifikationssensor 13, welcher an der
Nockenwelle des Motors 1 angebracht ist, schickt ein
Zylinderidentifikationssignal SGC an die Steuerschaltung 8, um
die Zylinder zu identifizieren, in welchen die Verbrennung
synchron mit dem Betrieb des Ansaugventils des Motors 1
stattfindet.
Erfassungssignale Qa, θ, SGT, Tw, Do und SGC, welche aus den
Sensoren 2, 4 bis 7 und 13 erhalten werden, werden in die
Steuerschaltung 8 eingegeben. Stellglieder (Stellorgane) 9 bis
12 werden von den Steuersignalen P, B, J und E betrieben,
welche aus der Steuerschaltung 8 ausgegeben werden.
In einer konventionellen Vorrichtung, welche wie in Fig. 6
gezeigt aufgebaut ist, wenn ein Einspritzsteuersignal J aus der
Steuerschaltung 8 ausgegeben wird, wird der Einspritzer 11
abhängig von der Antriebspulsbreite des Einspritzsteuersignals
J betrieben, und Treibstoff einer Menge, welche dem
Einspritzsteuersignal J entspricht, wird in das Ansaugrohr 1a
eingespritzt.
Wenn Treibstoff außerhalb des Zylinders eingespritzt wird,
haftet der Treibstoff jedoch teilweise an den Innenwänden des
Ansaugrohrs 1a und an den Ansaugventilen des Motors an, bevor
er in den Zylinder des Motors 1 angesaugt wird. Treibstoff
haftet insbesondere dann an, wenn die Temperatur niedrig ist
(zu Beginn des Betriebs), wobei der Treibstoff weniger
verdampft, oder während einer Übergangsbetriebsbedingung, bei
welcher ein Ansprechen für die Treibstoffmenge erforderlich
ist, was zur Emission von Abgasen führt, die schädliche
Komponenten in großen Mengen enthalten.
Daher wurde in der Vergangenheit eine
Zwischenzylindereinspritzungs-Treibstoffsteuerung
vorgeschlagen, um Treibstoff direkt in die Zylinder des Motors
einzuspritzen.
Die Zwischenzylindereinspritzungs-Treibstoffsteuerung erregt
Aufmerksamkeit als ein idealer Motor, und bietet die folgenden
Wirkungen (1) bis (4), wenn sie für Benzinmotoren in
allgemeinen Kraftfahrzeugen verwendet wird.
Der Treibstoff wird nahe der Zündkerze 9 (siehe Fig. 6) direkt
in die Verbrennungskammer eingespritzt. Daher kann das
Luft/Treibstoffverhältnis verringert werden (magere
Verbrennung) ohne daß eine Verzögerung im Transport des
Treibstoffs berücksichtigt werden muß, was die Möglichkeit
eröffnet, die Mengen an giftigem HC-Gas und CO-Gas zu
verringern.
Der Treibstoff wird abhängig von dem Zündzeit kurz vor der
Zündung eingespritzt. Daher wird zum Zeitpunkt der Zündung eine
entzündliche Treibstoffwolke um die Zündkerze 9 gebildet, und
die Verteilung des Mischgases, welches Treibstoff enthält, wird
ungleichmäßig, was die Schaffung einer geschichteten
Verbrennung (stratified combustion) ermöglicht. Dies ermöglicht
eine größere Verringerung des auftretenden
Luft/Treibstoffverhältnisses (macht das
Luft/Treibstoffverhältnis mager) der Menge des zugeführten
Treibstoffs zur Menge der in den Zylinder des Motors 1
angesaugten Luft.
Ferner, aufgrund der geschichteten Verbrennung beeinflußt der
Abgasrückfluß, welcher in großen Mengen durchgeführt wird, die
Zündung nicht mehr so negativ, was die Erhöhung der
Ansaugluftmenge Qa ermöglicht. Daher nimmt der Pumpverlust ab
und der Treibstoffverbrauch wird verringert.
Die Mischluft konzentriert sich um die Zündkerze 9, und
folglich nimmt das Endgas (Mischgas in einem von der Zündkerze
9 entfernten Gebiet) ab, was eine Verringerung des Klopfens
bewirkt. Aufgrund der geschichtete Verbrennung tritt daher
weniger Klopfen auf, und das Verdichtungsverhältnis des Motors
1 kann erhöht werden.
Ferner verdampft der Treibstoff in dem Zylinder, und der
verdampfte Treibstoff entnimmt der Luft in dem Zylinder die
Verdampfungswärme. Daher nimmt die Dichte der Ansaugluft zu,
die Volumeneffizienz wird erhöht und der Motor 1 erzeugt eine
höhere Ausgangsleistung.
Da der Treibstoff direkt in den Zylinder eingespritzt wird,
wird die Zeitverzögerung zwischen dem Zuführen des Treibstoffs
und der Erzeugung einer Ausgangsleistung durch den Motor 1
durch Verbrennen des Treibstoffs im Vergleich mit dem Fall der
Vorrichtung in der Fig. 6 verkürzt. Dies ermöglicht die
Verwirklichung eines Motors, welcher schnell auf die Wünsche
eines Fahrers anspricht.
Bei der Zwischenzylindereinspritzungs-Treibstoffsteuerung
existiert ein Magerbetriebsmodus, in welchem der Treibstoff in
sehr kleiner Menge während des Verdichtungstakts zugeführt
wird, um eine sehr magere geschichtete Verbrennung zu schaffen,
zur Verbesserung der Emissionen und des Treibstoffverbrauchs,
und ein stöchiometrischer Betriebsmodus, in welchem der
Treibstoff in einer erforderlichen Menge während des
Ansaugtakts zugeführt wird, um eine erhöhte Leistung zu
erzeugen, unter Verlaß auf die Zündung eines gewöhnlichen,
homogenen Mischgases.
In dem Verdichtungstakt-Einspritzmodus (magerer Betrieb) wird
der Betrieb im Vergleich mit dem Ansaugtakt-Einspritzmodus
(stöchiometrischer Betrieb) auf der mageren Seite durchgeführt.
Daher muß die Luft Qa in einer erhöhten Menge 1 relativ zu
einem gegebenen Drosselöffnungsgrad θ (Gaspedal-Öffnungsgrad)
zugeführt werden. Daher muß die Menge Qa der angesaugten Luft,
welche gewöhnlich nur durch die Gaspedalbetätigung des Fahrers
gesteuert wird, durch ein weiteres System erhöht werden.
Fig. 7 ist ein Diagramm, welches den Aufbau einer
konventionellen Zwischenzylindereinspritzungs-Treib
stoffsteuerung eines Verbrennungsmotors veranschaulicht,
welche z. B. in der japanischen Patentveröffentlichung (Kokai)
Nr. 186034/1987 offenbart ist, wobei in der Figur die gleichen
Bestandteile wie die oben beschriebenen durch gleiche
Bezugszeichen bezeichnet werden, deren Beschreibung aber nicht
wiederholt wird.
Die hier gezeigte Treibstoffsteuervorrichtung korrigiert die
Treibstoffeinspritzmenge abhängig von einer Veränderung im
Treibstoffdruck, um eine Fluktuation im Motordrehmoment zu
unterdrücken.
In Fig. 7 betreibt die Steuerschaltung 8A z. B. die Menge des
zugeführten Treibstoffs im Verhältnis zur Steuerung des
Treibstoffs und der Einspritzzeit, sie gibt ein
Einspritzsteuersignal J abhängig von dem betriebenen Ergebnis
aus, treibt den Einspritzer 11A zumindest entweder während des
Ansaugtakts oder des Verdichtungstakts an, um dadurch den
Treibstoff einzuspritzen. Hier wird ein zu steuernder Zylinder
auf der Grundlage eines Zylinderidentifikationssignals SGC
identifiziert, um den Einspritzer 11A jedes Zylinders zu
steuern.
Der Einspritzer 11A ist nicht in dem Ansaugrohr 1a montiert,
sondern ist direkt in der Verbrennungskammer eines Zylinders
des Motors 1 montiert, und wurde dafür ausgelegt bei hoher
Geschwindigkeit und unter hohem Druck zu arbeiten, um
Hochdrucktreibstoff innerhalb einer kurzen Zeitperiode während
des Ansaugtakts oder des Verdichtungstakts einzuspritzen.
Ein Einspritzer-Treiber 14 (injector driver), welcher zwischen
der Steuerschaltung 8A und dem Einspritzer 11A eingefügt ist,
wandelt das Einspritzsteuersignal J aus der Steuerschaltung 8A
in ein Einspritzsteuersignal K für den Hochgeschwindig
keits- und Hochdruckbetrieb, um dadurch den Einspritzer 11A zu
betätigen.
Ansprechend auf das Einspritzsteuersignal J aus der
Steuerschaltung 8A gibt der Einspritzer-Treiber 14 ein
Einspritzsteuersignal K mit verstärkter großer elektrischer
Leistung aus, um Treibstoff mit einem Druck einzuspritzen,
welcher den Druck in dem Zylinder überwindet.
Das Luftumgehungsventil 10A arbeitet um das Drehmoment während
des Magerbetriebs zu steuern, einschließlich wenn das Fahrzeug
fährt, zusätzlich zur Steuerung der Laufgeschwindigkeit des
Motors während der Leerlaufbedingung, in welcher das
Drosselventil 3 vollständig geschlossen ist, und wurde
ausgelegt um den Steuerungsbereich der durch den
Umgehungsdurchgang angesaugten Luft zu erhöhen.
Unten wird der Betrieb der konventionellen
Zwischenzylindereinspritzungs-Treibstoffsteuerung für einen
Verbrennungsmotor, welche in Fig. 7 gezeigt wird, unter
Bezugnahme auf ein Flußdiagramm in Fig. 8, ein Zeitdiagramm in
Fig. 9 und Diagramme in den Fig. 10 bis 13 beschrieben.
Unter Bezugnahme auf Fig. 9 wird eine Maximalmenge Qmax von
Ansaugluft, welche eine obere Grenze der Ansaugluftmenge Qa
ist, ausschließlich abhängig von den Betriebsbedingungen, wie
dem Drosselöffnungsgrad θ, usw. betrieben.
In diesem Fall wird das Luft/Treibstoffverhältnis A/F so
gesteuert, daß es ein Ziel-Luft/Treibstoffverhältnis A/Fo wird,
und die zugeführte Treibstoffmenge F nimmt abhängig von einer
Erhöhung in der Ansaugluftmenge Qa zu.
Wenn die Ansaugluftmenge Qa anormal über die Maximalmenge Qmax
von angesaugter Luft zunimmt, und die Motorlaufgeschwindigkeit
Ne eine erste maximale Laufgeschwindigkeit Nmax1 (siehe eine
durchgezogene Linie) überschreitet, wird der Treibstoff
unterbrochen und die Treibstoffzuführmenge F wird auf 0
gesetzt.
Wenn die Motorlaufgeschwindigkeit Ne aufgrund der
Treibstoffunterbrechung unter eine zweite maximale
Laufgeschwindigkeit Nmax2 (siehe eine gepunktete Linie) fällt,
wird die Treibstoffzuführmenge F erneut eingestellt und die
Motorlaufgeschwindigkeit Ne nimmt zu.
Die zweite maximale Laufgeschwindigkeit Nmax2 wurde um ungefähr
100 U/min niedriger eingestellt als die erste maximale
Laufgeschwindigkeit Nmax1.
Somit wird durch Schaffen einer Hysterese zwischen der ersten
maximalen Laufgeschwindigkeit Nmax1 und der zweiten maximalen
Laufgeschwindigkeit Nmax2 ein Pendeln unterdrückt.
Begleitend zu einer Erhöhung der Ansaugluftmenge Qa nimmt die
Motorlaufgeschwindigkeit Ne ab einer Zeit t1 zusammen mit dem
Motordrehmoment Te zu.
Da das Motordrehmoment Te und die Motorlaufgeschwindigkeit Ne
aufgrund der Unterbrechung des Treibstoffs unterdrückt werden,
wird die Ansaugluftmenge Qa zu einem Zeitpunkt t2 unterdrückt,
aufgrund einer Abnahme der Motorlaufgeschwindigkeit Ne.
Fig. 10 ist ein Diagramm einer zweidimensionalen Karte bzw.
Abbildung (map) zum Betreiben eines Ziel-Motordrehmoments To,
wobei die Abszisse die Motorlaufgeschwindigkeit Ne wiedergibt,
und die Ordinate den Drosselöffnungsgrad θ.
In Fig. 10 wird ein Ziel-Motordrehmoments To1 ausschließlich
abhängig von der erfaßten Motorlaufgeschwindigkeit Ne1 und dem
Drosselöffnungsgrad θ1 berechnet.
Fig. 11 ist ein Diagramm, welches eine Beziehung zwischen dem
Luft/Treibstoffverhältnis A/F und dem Motordrehmoment Te
veranschaulicht, und zeigt Charakteristikkurven wenn die
Ansaugluftmenge Qa auf vorbestimmte Werte Q1 bis Q3 eingestellt
wird.
In diesen Charakteristikkurven wird das Motordrehmoment Te in
der Nähe (A/F = 13) des stöchiometrischen
Luft/Treibstoffverhältnisses (A/F = 14.7) zu einem Maximum,
unabhängig von der Ansaugluftmenge Qa. Mit der Maximalmenge Q3
von angesaugter Luft erhöht sich das Motordrehmoment T4 auf ein
Maximum.
Strichpunkt-Kettenlinien sind Charakteristiklinien, die
erhalten werden, indem die Luft/Treibstoffverhältnisse A/F1 bis
A/F3 und die Motordrehmomente T1 bis T3 aufgetragen werden,
wenn die Treibstoffzuführmenge F an einem vorbestimmten Wert
auf jeder der charakteristischen Kurven festgelegt wird.
Wenn die Treibstoffzuführmenge F konstant eingestellt ist, wie
durch eine Punktstrich-Kettenlinie angegeben, nimmt das
Motordrehmoment Te leicht zu, begleitet von einer Erhöhung der
Ansaugluftmenge von Q1 auf Q3. Eine Fluktuation im
Motordrehmoment Te wird jedoch im Vergleich mit dem Fall, daß
das Luft/Treibstoffverhältnis A/F konstant eingestellt ist,
unterdrückt.
Hier wird ein Zustand angenommen, bei welchem die
Ansaugluftmenge erhöht wird, indem Luft durch das
Luftumgehungsventil in dem Leerlaufbetriebszustand, in welchem
das Drosselventil θ vollständig geschlossen ist, geleitet wird.
Daher stellen die Charakteristikkurven der Mengen Q2 und Q3 von
angesaugter Luft der Fig. 11 die Fälle dar, in welchen die
Ansaugluftmenge Qa aufgrund eines anormalen Zustandes in dem
Ansaugsystem zugenommen hat.
Fig. 12 ist ein Diagramm einer zweidimensionalen Karte bzw.
Abbildung (map) zur Berechnung eines Ziel-
Luft/Treibstoffverhältnis A/Fo und einer Maximalmenge Qmax der
Ansaugluft, wobei die Abszisse die Motorlaufgeschwindigkeit Ne
darstellt, und die Ordinate das Motordrehmoment Te.
In Fig. 12 werden das Ziel-Luft/Treibstoffverhältnis A/Fo und
die Maximalmenge Qmax der Ansaugluft ausschließlich in
Abhängigkeit von der erfaßten Motorlaufgeschwindigkeit Ne1 und
des Motordrehmoments Te1 berechnet.
Repräsentativ gezeigt wird hier eine Betriebskarte zum
betreiben des Ziel-Luft/Treibstoffverhältnisses A/Fo und der
Maximalmenge Qmax der Ansaugluft in dem stöchiometrischen
Betriebsmodus. Je nach Bedarf kann jedoch eine Betriebskarte in
einem anderen Betriebsmodus eingestellt werden, wie einem
Magerbetriebsmodus.
Fig. 13 ist ein Diagramm, welches die Charakteristik einer
maximalen Laufgeschwindigkeit Nmax darstellt, welche in
Abhängigkeit von dem Drosselöffnungsgrad θ eingestellt wird,
wobei eine durchgezogene Linie die Charakteristik einer ersten
maximalen Geschwindigkeit Nmax1 darstellt, und eine
gestrichelte Linie die Charakteristik einer zweiten maximalen
Laufgeschwindigkeit Nmax2 darstellt.
In Fig. 13 ist die erste maximale Geschwindigkeit Nmax1 bei
einem Drosselöffnungsgrad θi (beinahe 0) nahe der
Leerlaufbetriebsbedingung auf ungefähr 2500 U/min eingestellt,
und die erste maximale Laufgeschwindigkeit Nmax1 bei einem
maximalen Drosselöffnungsgrad θ ist auf ungefähr 5000 bis 6000
U/min eingestellt.
In Fig. 8 empfängt die Steuerschaltung 8A zunächst
verschiedene Sensorsignale, d. h. einen Drosselöffnungsgrad θ,
eine Motorlaufgeschwindigkeit Ne, eine Ansaugluftmenge Qa, usw.
(Schritt S1), und berechnet, wie in Fig. 10 gezeigt, ein
Ziel-Motordrehmoment To aus dem Drosselöffnungsgrad θ und der
Motorlaufgeschwindigkeit Ne (Schritt S2).
Aus der vorliegenden Betriebsbedingung wird danach bestimmt ob
der Ansaugtakt-Einspritzmodus (stöchiometrisch) oder der
Verdichtungstakt-Einspritzmodus (mager) gewählt wird (Schritt
S3), und es wird bestimmt, ob die vorliegende Betriebsbedingung
in dem mageren Modus ist oder nicht (Schritt S4).
Wenn die Betriebsbedingung beispielsweise eine stationäre
Laufbedingung ist, welche nicht eine Übergangsbedingung wie
Beschleunigung oder Abbremsung ist, dann wird sie als diejenige
bestimmt, in welcher der Magerbetrieb durchgeführt werden kann,
d. h. sie wird als Magermodus bestimmt.
Abhängig von dem in Schritt S4 bestimmten Ergebnis werden ein
Ziel-Luft/Treibstoffverhältnis A/Fo und eine maximale Menge
Qmax der Ansaugluft aus der Motorlaufgeschwindigkeit Ne und dem
Drehmoment Te betrieben, indem eine Betriebskarte (siehe Fig.
12) für den stöchiometrischen oder mageren Betrieb verwendet
wird.
Wenn die Bedingung als Magermodus bestimmt wird (d. h. JA),
werden ein Ziel-Luft/Treibstoffverhältnis A/Fo und eine
maximale Menge Qmax der Ansaugluft für den Magermodus berechnet
(Schritt S5). Wenn die Bedingung als der stöchiometrische Modus
bestimmt wird (d. h. NEIN), werden ein Ziel-Luft/
Treibstoffverhältnis A/Fo und eine maximale Menge Qmax der
Ansaugluft für den stöchiometrischen Modus berechnet (Schritt
S6).
Als nächstes wird die Treibstoffzuführungsmenge F aus der
Ansaugluftmenge Qa und dem Ziel-Luft/Treibstoffverhältnis A/Fo
berechnet (Schritt S7), und es wird bestimmt ob die
Ansaugluftmenge Qa eine maximale Menge Qmax der Ansaugluft
überschritten hat (Schritt S8).
Wenn bestimmt wird, daß Qa < Qmax (d. h. JA), wird bestimmt, ob
die Motorlaufgeschwindigkeit Ne eine maximale
Laufgeschwindigkeit Nmax überschritten hat (d. h. JA) oder nicht
(Schritt S9).
Wenn bestimmt wird, daß Ne < Nmax (d. h. JA), wird der
Treibstoff unterbrochen (Schritt S10), wie in Fig. 9 gezeigt,
um zu verhindern, daß der Motor außer Kontrolle gerät.
Was den Schritt S9 anbetrifft, ist die Hysterese für die
maximale Laufgeschwindigkeit Nmax der Einfachheit halber nicht
abgebildet. Wie in den Fig. 9 und 13 gezeigt, besteht jedoch
eine Hysterese zwischen der ersten maximalen
Laufgeschwindigkeit Nmax1 zur Bestimmung von JA, und der
zweiten maximalen Laufgeschwindigkeit Nmax2 zur Bestimmung von
NEIN.
Andererseits, wenn bei Schritt S8 bestimmt wird, daß Qa ≦ Qmax
(d. h. NEIN), und bei Schritt S9, daß Ne ≦ Nmax (d. h. NEIN),
dann wird der Treibstoff nicht bei Schritt S10 unterbrochen,
und die Verarbeitungsroutine der Fig. 8 endet.
Indem die Zwischenzylindereinspritzungs-Treibstoffsteuerung auf
die oben beschriebene Weise verwendet wird, hält der Motor
nicht an (siehe Fig. 11), trotz eines sehr mageren
Verbrennungszustandes, welcher mit einem
Luft/Treibstoffverhältnis A/F von nicht weniger als 30
geschaffen wird. Dementsprechend kann die Ansaugluftmenge Qa
über einen vergrößerten Bereich gesteuert werden, und das
Motordrehmoment Te kann ebenfalls über einen vergrößerten
Bereich gesteuert werden.
Wenn das Motordrehmoment Te zu dem Zeitpunkt zu groß wird, daß
die Ansaugluftmenge Qa anormal zugenommen hat, muß daher die
Motorlaufgeschwindigkeit Ne von einer anormalen Erhöhung
abgehalten werden.
In dem Fall der Zwischenzylindereinspritzungs-Treib
stoffsteuerung wird insbesondere die Ansaugluftmenge durch
den Umgehungsdurchgang über einen größeren Bereich gesteuert,
und die Wirkung des Abgasrückflußgases muß aufgrund der mageren
Verbrennung ernst genommen werden. Dementsprechend neigt die
Ansaugluftmenge Qa dazu, anormal erhöht zu sein, aufgrund der
anormalen Bedingung in dem Umgehungs-Ansaugsystem bzw. in dem
Abgasrückflußsystem, und eine anormale Erhöhung der
Motorlaufgeschwindigkeit Ne bleibt nicht länger
vernachlässigbar.
Wie oben beschrieben, wird daher die Motorlaufgeschwindigkeit
Ne von einer anormalen Erhöhung abgehalten, indem der
Treibstoff unterbrochen wird, mit der maximalen
Laufgeschwindigkeit Nmax als Referenz.
Die erste maximale Laufgeschwindigkeit Nmax1 wurde jedoch in
dem Leerlaufbetrieb auf ungefähr 2500 U/min eingestellt. Wenn
die Ansaugluftmenge Qa anormal zugenommen hat aufgrund einer
anormalen Bedingung in dem Ansaugsystem einschließlich der
Abgasrückführung, nimmt die Motorlaufgeschwindigkeit Ne daher
anormal bis zu 2500 U/min zu, trotz dem, daß der Treibstoff
unterbrochen ist.
In der Vorrichtung (siehe Fig. 6), welche den Treibstoff in
den Ansaugkrümmer einspritzt, neigt der Motor jedoch dazu
anzuhalten, wenn die Ansaugluftmenge Qa erhöht wird. Daher wird
die Ansaugluftmenge nicht in starkem Maß gesteuert. Mit anderen
Worten, die Ansaugluftmenge Qa wird nicht zu groß, und die
Motorlaufgeschwindigkeit Ne nimmt nur in vernachlässigbarem Maß
anormal zu.
In der konventionellen Zwischenzylindereinspritzungs-Treib
stoffsteuerung für den Verbrennungsmotoren gemäß der
obigen Beschreibung wird die Motorlaufgeschwindigkeit Ne
dadurch von einer anormalen Erhöhung abgehalten, daß der
Treibstoff auf der Grundlage der maximalen Ansaugluftmenge Qmax
und der maximalen Laufgeschwindigkeit Nmax unterbrochen wird,
wodurch jedoch das Problem bleibt, daß es nicht möglich ist,
eine anormale Erhöhung der Motorlaufgeschwindigkeit Ne zu
unterdrücken, welche durch eine anormalen Erhöhung der
Ansaugluftmenge Qa verursacht wird, insbesondere während der
Leerlaufbetriebsbedingung.
Die vorliegende Erfindung wurde geschaffen, um das oben
erwähnte Problem zu lösen, und ihre Aufgabe ist es, eine
Zwischenzylindereinspritzungs-Treibstoffsteuerung für einen
Verbrennungsmotor zu schaffen, bei welcher ein oberer Grenzwert
der Treibstoffzuführungsmenge abhängig von der
Betriebsbedingung eingestellt wird, und die
Treibstoffzuführungsmenge (Antriebsbreite für den Einspritzer)
unterbrochen wird in Abhängigkeit vom Gaspedalöffnungsgrad
(erforderliches Drehmoment) eines Fahrers, um ein
fehlersicheres Verhalten gegenüber einer Erhöhung der
Ansaugluftmenge (Erhöhung des Motordrehmoments), welches von
einem defekten Umgehungsventil oder dergleichen bewirkt wird,
zu bieten, und um zuverlässig eine anormale Erhöhung der
Motorlaufgeschwindigkeit zu unterdrücken.
Eine Zwischenzylindereinspritzungs-Treibstoffsteuerung für
einen Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung
umfaßt:
verschiedene Sensoren zum Ausgeben von Daten, welche Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors darstellen;
Einspritzer zum direkten Einspritzen des Treibstoffs in die Zylinder des Verbrennungsmotors;
eine Steuereinheit zum Betreiben der Treibstoffmenge, welche den Zylindern zugeführt wird, auf der Grundlage der Betriebsbedingungen, und zur Steuerung der Einspritzer auf der Grundlage der Treibstoffzuführungsmengen; wobei
die verschiedenen Sensoren einen Ansaugluftmenge-Sensor enthalten, um Daten aus zugeben, welche der Menge der von dem Verbrennungsmotor angesaugten Luft entsprechen, und einen Kurbelwinkelsensor, um Daten aus zugeben, welche der Laufgeschwindigkeit des Verbrennungsmotors und dem Kurbelwinkel entsprechen; und
die Steuereinheit die Breite der Einspritzsteuersignale für die Einspritzer auf einen oberen Grenzwert begrenzen, welcher den Betriebsbedingungen entspricht.
verschiedene Sensoren zum Ausgeben von Daten, welche Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors darstellen;
Einspritzer zum direkten Einspritzen des Treibstoffs in die Zylinder des Verbrennungsmotors;
eine Steuereinheit zum Betreiben der Treibstoffmenge, welche den Zylindern zugeführt wird, auf der Grundlage der Betriebsbedingungen, und zur Steuerung der Einspritzer auf der Grundlage der Treibstoffzuführungsmengen; wobei
die verschiedenen Sensoren einen Ansaugluftmenge-Sensor enthalten, um Daten aus zugeben, welche der Menge der von dem Verbrennungsmotor angesaugten Luft entsprechen, und einen Kurbelwinkelsensor, um Daten aus zugeben, welche der Laufgeschwindigkeit des Verbrennungsmotors und dem Kurbelwinkel entsprechen; und
die Steuereinheit die Breite der Einspritzsteuersignale für die Einspritzer auf einen oberen Grenzwert begrenzen, welcher den Betriebsbedingungen entspricht.
In der Zwischenzylindereinspritzungs-Treibstoffsteuerung für
einen Verbrennungsmotor nach der vorliegenden Erfindung
umfassen die verschiedenen Sensoren ferner einen
Wassertemperatursensor, um Daten aus zugeben, welche die
Kühlwassertemperatur des Verbrennungsmotors darstellen, und die
Steuereinheit setzt den oberen Grenzwert auf einen niedrigen
Wert, wenn die Kühlwassertemperatur hoch ist.
In der Zwischenzylindereinspritzungs-Treibstoffsteuerung für
einen Verbrennungsmotor nach der vorliegenden Erfindung umfaßt
die Steuereinheit ferner:
eine Luft/Treibstoffverhältnis-Betriebsvorrichtung zum Betreiben eines praktischen Luft/Treibstoffverhältnisses auf der Grundlage der angesaugten Luft und der Menge des zugeführten Treibstoffs;
eine Ziel-Luft/Treibstoffverhältnis-Betriebsvorrichtung zum Betrieben eines Ziel-Luft/Treibstoffverhältnisses auf der Grundlage der Betriebsbedingungen; und
eine Ansaugsystemdefekt-Bestimmungsvorrichtung zur Bestimmung, daß das Ansaugsystem des Verbrennungsmotors defekt ist, auf der Grundlage der Größe einer Abweichung zwischen dem Luft/Treibstoffverhältnis und dem Ziel- Luft/Treibstoffverhältnis wenn die Pulsbreite zum Betreiben der Einspritzer auf den oberen Grenzwert begrenzt wurde.
eine Luft/Treibstoffverhältnis-Betriebsvorrichtung zum Betreiben eines praktischen Luft/Treibstoffverhältnisses auf der Grundlage der angesaugten Luft und der Menge des zugeführten Treibstoffs;
eine Ziel-Luft/Treibstoffverhältnis-Betriebsvorrichtung zum Betrieben eines Ziel-Luft/Treibstoffverhältnisses auf der Grundlage der Betriebsbedingungen; und
eine Ansaugsystemdefekt-Bestimmungsvorrichtung zur Bestimmung, daß das Ansaugsystem des Verbrennungsmotors defekt ist, auf der Grundlage der Größe einer Abweichung zwischen dem Luft/Treibstoffverhältnis und dem Ziel- Luft/Treibstoffverhältnis wenn die Pulsbreite zum Betreiben der Einspritzer auf den oberen Grenzwert begrenzt wurde.
In der Zwischenzylindereinspritzungs-Treibstoffsteuerung für
einen Verbrennungsmotor nach der vorliegenden Erfindung
bestimmt die Ansaugsystemdefekt-Bestimmungsvorrichtung ferner,
daß das Ansaugsystem defekt ist, wenn eine Bedingung, bei
welcher die Größe der Abweichung größer ist als ein
vorbestimmter Wert, länger anhält als eine vorbestimmte
Zeitspanne.
In der Zwischenzylindereinspritzungs-Treibstoffsteuerung gemäß
der vorliegenden Erfindung umfaßt das Ansaugsystem ferner:
ein Drosselventil, welches in einem Ansaugrohr des Verbrennungsmotors angeordnet ist, um die Menge der Ansaugluft einzustellen;
einen Umgehungsdurchgang (Bypass), welcher für das Ansaugrohr vorgesehen ist, um so das Drosselventil zu umgehen; und
ein Luftumgehungsventil zur Einstellung der Menge von Ansaugluft, welche durch den Umgehungsdurchgang fließt.
ein Drosselventil, welches in einem Ansaugrohr des Verbrennungsmotors angeordnet ist, um die Menge der Ansaugluft einzustellen;
einen Umgehungsdurchgang (Bypass), welcher für das Ansaugrohr vorgesehen ist, um so das Drosselventil zu umgehen; und
ein Luftumgehungsventil zur Einstellung der Menge von Ansaugluft, welche durch den Umgehungsdurchgang fließt.
In der Zwischenzylindereinspritzungs-Treibstoffsteuerung für
einen Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung
enthält das Ansaugsystem ferner:
ein Abgasrückflußrohr zum Verbinden des Abgasrohrs des Verbrennungsmotors mit dessen Ansaugrohr; und
ein Abgasrückflußventil zur Einstellung der Menge von Abgasrückfluß-Gas, welches durch das Abgasrückflußrohr fließt.
ein Abgasrückflußrohr zum Verbinden des Abgasrohrs des Verbrennungsmotors mit dessen Ansaugrohr; und
ein Abgasrückflußventil zur Einstellung der Menge von Abgasrückfluß-Gas, welches durch das Abgasrückflußrohr fließt.
Fig. 1 ist ein funktionales Blockdiagramm, welches eine
Steuerschaltung gemäß einer ersten Ausführung der
vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
Fig. 2 ist ein Flußdiagramm, welches einen
Steuersequenzvorgang gemäß der ersten Ausführung der
vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
Fig. 3 ist ein Zeitdiagramm zur Erklärung des
Steuersequenzvorgangs gemäß der ersten Ausführung der
vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 ist ein Diagramm einer zweidimensionalen Karte (map)
zur Berechnung einer maximalen Menge zugeführten
Treibstoffs (oberer Grenzwert) durch eine Vorrichtung
zum Betreiben einer maximalen Menge von zugeführtem
Treibstoff in Fig. 1 (Schritt S12 in Fig. 2);
Fig. 5 ist ein Diagramm von Charakteristiken, welche den
Vorgang zur Berechnung einer Breite zum Antreiben des
Einspritzers durch die Einspritzer-Steuervorrichtung
der Fig. 2 veranschaulicht;
Fig. 6 ist ein Diagramm, welches den Aufbau einer
konventionellen Treibstoffsteuerung für einen
Verbrennungsmotor auf der Grundlage eines Systems zum
Einspritzen von Treibstoff in das Ansaugrohr
veranschaulicht;
Fig. 7 ist ein Diagramm, welches den Aufbau einer
allgemeinen Zwischenzylindereinspritzungs-Treib
stoffsteuerung für einen Verbrennungsmotor
veranschaulicht;
Fig. 8 ist ein Flußdiagramm, welches einen
Steuersequenzvorgang durch eine konventionelle
Zwischenzylindereinspritzungs-Treibstoffsteuerung für
einen Verbrennungsmotor veranschaulicht;
Fig. 9 ist ein Zeitdiagramm zur Erklärung des
Steuersequenzvorgangs durch die konventionelle
Zwischenzylindereinspritzungs-Treibstoffsteuerung für
den Verbrennungsmotor;
Fig. 10 ist ein Diagramm einer Karte (map) zum Betreiben
eines Ziel-Motordrehmoments durch die konventionelle
Zwischenzylindereinspritzungs-Treibstoffsteuerung für
den Verbrennungsmotor;
Fig. 11 ist ein Diagramm von Charakteristiken, welche eine
Beziehung zwischen dem Luft/Treibstoffverhältnis und
dem Drehmoment veranschaulichen, unter Verwendung
einer allgemeinen Zwischenzylindereinspritzungs-Treib
stoffsteuerung für den Verbrennungsmotor;
Fig. 12 ist ein Diagramm einer Karte zum Betreiben eines
Ziel-Luft/Treibstoffverhältnisses und einer maximalen
Menge von angesaugter Luft durch eine konventionelle
Zwischenzylindereinspritzungs-Treibstoffsteuerung für
den Verbrennungsmotor; und
Fig. 13 ist ein Diagramm von Charakteristiken, welche eine
Beziehung zwischen dem Drosselöffnungsgrad und der
Motorlaufgeschwindigkeit durch die konventionelle
Zwischenzylindereinspritzungs-Treibstoffsteuerung für
den Verbrennungsmotor veranschaulichen.
Eine erste Ausführung der vorliegenden Erfindung wird nun unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 ist ein funktional es Blockdiagramm, welches eine
Steuerschaltung 8B nach einer ersten Ausführung der
vorliegenden Erfindung zeigt, und in welcher der nicht gezeigte
Aufbau mit dem in Fig. 7 gezeigten übereinstimmt.
Hier wird der Einfachheit halber jeder Block auf eine Weise
gezeigt, daß er parallel verarbeitet wird. Es muß jedoch darauf
hingewiesen werden, daß in der Praxis jeder Block auf eine
serielle Weise bearbeitet wird, synchron mit einem
Kurbelwinkelsignal SGT, wie es in dem Flußdiagramm (später
beschrieben) der Fig. 2 gezeigt ist.
In Fig. 1 schließen die verschiedenen Sensoren 20 den oben
erwähnten (siehe Fig. 7) Ansaugluftmenge-Sensor 2, den
Drosselöffnungsgrad-Sensor 4, den Kurbelwinkelsensor 5 und den
Wassertemperatursensor 6 ein, und schicken eine Vielzahl von
Erfassungssignalen als die Betriebszustände anzeigende Daten an
eine Steuerschaltung 8B.
Die Steuerschaltung 8B begrenzt die Antriebsbreite Tj
(entspricht der Treibstoffzuführungsmenge) eines
Einspritzsteuersignals J, welches an einen Einspritzer 11A über
einen Einspritzer-Treiber 14 angelegt wird, auf einen oberen
Grenzwert, welcher von den Betriebsbedingungen abhängt, und
stellt den oberen Grenzwert auf einen niedrigen Wert, wenn die
Kühlwassertemperatur Tw hoch ist.
Die Steuerschaltung 8B enthält eine
Maximallaufgeschwindigkeits-Betriebsvorrichtung 81 zum
Betreiben einer maximalen Laufgeschwindigkeit Nmax in
Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen, und eine
Laufgeschwindigkeitserhöhung-Bestimmungsvorrichtung 82 zur
Bestimmung einer anormalen Erhöhung der
Motorlaufgeschwindigkeit Ne, und eine Treibstoffunterbrechungs-Steuer
vorrichtung 83 zur Ausgabe eines
Treibstoffunterbrechungssignals FC ansprechend auf ein
Bestimmungssignal HN aus der Laufgeschwindigkeits
erhöhung-Bestimmungsvorrichtung 82.
Die Steuerschaltung 8B enthält ferner eine
Maximaltreibstoffzuführungsmengen-Betriebsvorrichtung 84 zum
Betreiben einer maximalen Menge Fmax von zugeführtem
Treibstoff, abhängig von den Betriebsbedingungen, eine
Ziel-Motordrehmoment-Betriebsvorrichtung 85 zum Betreiben eines
Ziel-Motordrehmoments To abhängig von den Betriebsbedingungen,
eine Steuermodus-Betriebsvorrichtung 86 zur Bestimmung eines
Steuermodus M auf der Grundlage der Betriebsbedingungen, und
eine Ziel-Luft/Treibstoffverhältnis-Betriebsvorrichtung 87 zum
Betreiben eines Ziel-Luft/Treibstoffverhältnisses A/Fo abhängig
von den Betriebsbedingungen und von dem Steuermodus M.
Die Steuerschaltung 8B enthält ferner eine
Treibstoffzuführungsmengen-Betriebsvorrichtung 88 zum Betreiben
der Menge F von zugeführtem Treibstoff, auf der Grundlage des
Ziel-Motordrehmoments To und des Ziel-Luft/
Treibstoffverhältnisses A/Fo, und eine Einspritzer-Steuer
vorrichtung 89 zur Ausgabe eines Einspritzsteuersignals J
auf der Grundlage der Treibstoffzuführungsmenge F.
Die Einspritzer-Steuervorrichtung 89 schaltet das
Einspritzsteuersignal J ansprechend auf das
Treibstoffunterbrechungssignal FC aus, und begrenzt die
Antriebsbreite Tj des Einspritzsteuersignals J ansprechend auf
die maximale Treibstoffzuführungsmenge Fmax.
Die Einspritzer-Steuervorrichtung 89 hat eine
Treibstoffunterbrechungsfunktion, welche ansprechend auf das
Treibstoffunterbrechungssignal FC arbeitet, und eine
Abschneidefunktion, welche ansprechend auf die maximale
Treibstoffzuführungsmenge Fmax arbeitet, und gibt ein
Abschneidesignal FL aus, wenn das Einspritzsteuersignal J
(Antriebsbreite Tj für den Einspritzer 11A) auf den oberen
Grenzwert begrenzt wurde.
Die Steuerschaltung 8B enthält ferner eine
Luft/Treibstoffverhältnis-Betriebsvorrichtung 91 zum Betreiben
eines praktischen Luft/Treibstoffverhältnisses A/F auf der
Grundlage der Betriebsbedingungen (Ansaugluftmenge Qa) und der
Treibstoffzuführungsmenge F, eine Subtrahiervorrichtung zum
Betreiben eine Abweichungsmenge ΔA/F zwischen dem
Luft/Treibstoffverhältnis A/F und dem Ziel-
Luft/Treibstoffverhältnis A/Fo, und eine Ansaugsystemdefekt-Be
stimmungsvorrichtung 93 zur Bestimmung eines Defekts in dem
Ansaugsystem auf der Grundlage der Abweichungsgröße ΔA/F und
des Abschneidesignals FL.
Die Ansaugsystemdefekt-Bestimmungsvorrichtung 93 gibt ein
Defektbestimmungssignal HQ aus, welches einen Defekt in dem
Ansaugsystem anzeigt, wenn ein Zustand, in welchem die
Abweichungsgröße ΔA/F größer als ein vorbestimmter Wert γ ist,
länger als eine vorbestimmte Zeitspanne TH anhält.
Der Steuersequenzvorgang gemäß der ersten Ausführung der
Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 4 und
die Fig. 7, 10 und 11 beschrieben.
Fig. 2 ist ein Flußdiagramm, welches den Steuersequenzvorgang
nach der ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung
veranschaulicht, und Fig. 3 ist ein Zeitdiagramm, welches den
Steuersequenzvorgang nach der ersten Ausführung der
vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
In der Fig. 2 sind die Schritte S3, S4, S7, S9 und S10 die
gleichen wie die oben beschriebenen (siehe Fig. 8), und werden
hier nicht ausführlich beschrieben.
Fig. 4 ist ein Diagramm einer zweidimensionalen Karte bzw.
Abbildung (map) zum Betreiben einer maximalen
Treibstoffzuführungsmenge Fmax durch die
Maximaltreibstoffzuführungsmengen-Betriebsvorrichtung 82 der
Fig. 1 (siehe Schritt S12 in Fig. 2). Fig. 5 ist ein
Diagramm der Charakteristik, welche eine maximale
Antriebsbreite Tj des Einspritzsteuersignals J, welches aus der
Einspritzer-Steuervorrichtung 89 der Fig. 1 ausgegeben wird,
veranschaulicht, und zeigt eine Einspritzer-Antriebsbreite Tj,
die abhängig von der maximalen Treibstoffzuführungsmenge Fmax
begrenzt wird.
In Fig. 2 liest die Steuerschaltung 8B zunächst einen
Drosselöffnungsgrad θ, eine Motorlaufgeschwindigkeit Ne, eine
Ansaugluftmenge Qa, eine Kühlwassertemperatur Tw, usw. als
Betriebsbedingungsdaten (Schritt S11).
Dann betreibt die Ziel-Motordrehmoment-Betriebsvorrichtung 85
in der Steuerschaltung 8B ein Ziel-Motordrehmoment To durch
Kartenoperation (siehe Fig. 10), und die
Maximaltreibstoffzuführungsmengen-Betriebsvorrichtung 84
betreibt durch Kartenoperation eine maximale
Treibstoffzuführungsmenge Fmax (oberer Grenzwert für das
Abschneiden) (Schritt S12).
Das bedeutet, daß hinsichtlich des Ziel-Motordrehmoments To,
wie oben beschrieben, der Gaspedal-Öffnungsgrad des Fahrers aus
dem Drosselöffnungsgrad θ erfaßt wird, und ein Ziel-Motor
drehmoment To1 abhängig von der Motorlaufgeschwindigkeit
Ne1 berechnet wird, indem der erfaßte Drosselöffnungsgrad θ1
als ein von dem Motor 1 zu erzeugendes Drehmoment angesehen
wird.
Ferner wird die maximale Treibstoffzuführungsmenge Fmax durch
Kartenoperation, wie es in Fig. 4 gezeigt ist, berechnet. Das
bedeutet, daß die maximale Treibstoffzuführungsmenge Fmax1
ausschließlich aus der erfaßten Motorlaufgeschwindigkeit Ne1
und dem Ziel-Motordrehmoment To1 berechnet wird.
Konkret gesprochen betreibt die
Maximaltreibstoffzuführungsmengen-Betriebsvorrichtung 84 eine
Treibstoffzuführungsmenge F, welche zur Erzielung des
Ziel-Motordrehmoments To notwendig ist, und berechnet eine maximale
Treibstoffzuführungsmenge Fmax1 aus der
Motorlaufgeschwindigkeit Ne1 (Drehgeschwindigkeit) der Fig. 4
auf der Grundlage der Treibstoffzuführungsmenge F.
Die Motorlaufgeschwindigkeit Ne neigt dazu mit einer Erhöhung
der Kühlwassertemperatur Tw anormal zuzunehmen. Daher
korrigiert die Maximaltreibstoffzuführungsmengen-Be
triebsvorrichtung 84 die maximale Treibstoffzuführungsmenge
Fmax abhängig von der Kühlwassertemperatur Tw, und stellt die
maximale Treibstoffzuführungsmenge Fmax ansprechend auf die
Kühlwassertemperatur Tw niedrig ein.
Als nächstes bestimmt die Steuermodus-Bestimmungsvorrichtung 86
den Steuermodus M abhängig von den Betriebsbedingungen
(Schritte S3, S4), die Ziel-Luft/Treibstoffverhältnis-Be
triebsvorrichtung 87 betreibt (Schritt S15) ein Ziel-Luft/
Treibstoffverhältnis A/Fo für den Magermodus oder betreibt
(Schritt S16) ein Ziel-Luft/Treibstoffverhältnis A/Fo für den
stöchiometrischen Modus, abhängig von dem Steuermodus M.
Ferner betreibt die Treibstoffzuführungsmengen-Be
triebsvorrichtung 88 (Schritt S7) die
Treibstoffzuführungsmenge F abhängig von der Ansaugluftmenge
Qa, dem Ziel-Motordrehmoment To und dem Ziel-
Luft/Treibstoffverhältnis A/Fo, und die Einspritzer-Steuer
vorrichtung 89 gibt ein Einspritzsteuersignal J aus,
welches von der Treibstoffzuführungsmenge F abhängt.
Fig. 5 veranschaulicht eine Beziehung zwischen der
Antriebsbreite Tj des Einspritzsteuersignals J und der
Treibstoffzuführungsmenge F. Die Antriebsbreite Tj wird
ausschließlich in Abhängigkeit von den Spezifikationen des
Einspritzers 11A bestimmt (siehe Fig. 7), und die Ein
spritzer-Steuervorrichtung 89 berechnet ausschließlich die
Antriebsbreite Tj1, welche ein oberer Grenzwert zum Betreiben
des Einspritzers ist und der maximalen
Treibstoffzuführungsmenge Fmax1 entspricht.
Dementsprechend, wenn die Treibstoffzuführungsmenge F die
maximale Treibstoffzuführungsmenge Fmax überschreitet,
schneidet die Einspritzer-Steuervorrichtung 89 die
Antriebsbreite Tj des Einspritzsteuersignals J ab, um die
Treibstoffzuführungsmenge F so zu begrenzen, daß sie nicht
größer ist als die maximale Treibstoffzuführungsmenge Fmax, zur
Unterdrückung einer anormalen Erhöhung des Motordrehmoments Te.
Unten wird unter Bezugnahme auf Fig. 11 der Betrieb zur
Unterdrückung des Motordrehmoments Te durch Abschneiden der
Treibstoffzuführungsmenge F beschrieben.
In Fig. 11 zeigt eine Charakteristikkurve, auf welcher das
Motordrehmoment Te auf dem niedrigsten Pegel bleibt, die
Charakteristiken, die gegeben sind, wenn das
Luftumgehungsventil 10A sich in einem normalen Zustand
befindet. Die anderen beiden Charakteristikkurven zeigen die
Charakteristiken, die gegeben sind, wenn die Menge Qa der von
dem Motor angesaugten Luft übermäßig zugenommen hat, aufgrund
eines defekten Luftumgehungsventils 10A.
Wie oben beschrieben, wird das Motordrehmoment Te in der Nähe
von A/F = 13 maximal, und nimmt ab wenn A/F < 13 (Zustand, bei
welchem der Treibstoff in übermäßigen Mengen zugeführt wird)
und A/F < 13 (Zustand, bei welchem der Treibstoff in kleinen
Mengen zugeführt wird). In der konventionellen Vorrichtung der
Fig. 6 findet die Verbrennung nur innerhalb eines Bereiches
des Luft/Treibstoffverhältnisses von ungefähr A/F ≦ 16 statt.
Durch Verwenden der Zwischenzylindereinspritzungs-Treib
stoffsteuerung der Fig. 7, kann der Motor jedoch selbst
in einem Bereich des Luft/Treibstoffverhältnisses von A/F ≧ 30
betrieben werden (obwohl die Ausgangsleistung abnimmt).
Wenn beispielsweise die Ansaugluftmenge Qa von einem normalen
Wert Q1 auf einen anormalen Wert Q3 übermäßig zugenommen hat,
nimmt das Motordrehmoment T1 unter der normalen Bedingung auf
einen anormalen Wert T4 zu, wenn das
Ziel-Luft/Treibstoffverhältnis A/Fo so gesteuert wird, daß es
konstant bleibt.
Indem die Treibstoffzuführungsmenge F mit einer maximalen
Treibstoffzuführungsmenge Fmax abgeschnitten wird, verschiebt
sich jedoch das Luft/Treibstoffverhältnis A/F fortschreitend
zur mageren Seite, von einem normalen Wert A/F1 zu A/F2 und zu
A/F3, wie durch eine Strichpunkt-Kettenlinie angezeigt.
Daher verschiebt sich das Motordrehmoment Te
(Motorausgangsleistung) von einem Motordrehmoment T1 unter der
normalen Bedingung auf leicht erhöhte Motordrehmomente T2, T3,
welche eine Verringerung in dem Pumpverlust begleiten, d. h. die
Zunahme wird auf einen ausreichenden Grad unterdrückt.
Der aus dem Einspritzer 11A dem Motor 1 zugeführte Treibstoff
verbrennt nicht ganz, und die Treibstoffzuführungsmenge F wird
nicht direkt von dem Motordrehmoment Te wiedergegeben. Der
Verbrennungszustand ist unterschiedlich, abhängig von den
Betriebsbedingungen. Insbesondere wenn die Kühlwassertemperatur
niedrig ist, wird die Verdampfung des Treibstoffs nicht
gefördert, und es ist wünschenswert die
Treibstoffzuführungsmenge F zu erhöhen.
Daher bestimmt die Maximaltreibstoffzuführungsmengen-Be
triebsvorrichtung 84 ob die Kühlwassertemperatur Tw niedriger
als eine vorbestimmte Temperatur α ist (Schritt S18), und
erkennt, daß der Motor 1 in einem Kaltzustand ist, wenn
bestimmt wird, daß Tw < α (d. h. JA), und das Programm
schreitet zu einem Schritt S24 fort, welcher später beschrieben
wird.
Das Ergebnis der Bestimmung bei Schritt S18 wird beim nächstem
Schritt S12 reflektiert, und der obere Grenzwert der
Treibstoffzuführungsmenge F (Antriebsbreite Tj für die
Einspritzung 11A) oder die maximale Treibstoffzuführungsmenge
Fmax wird auf einen großen Wert gesetzt.
Daher, wenn die Kühlwassertemperatur Tw niedriger ist als eine
vorbestimmte Temperatur α, wird die Treibstoffzuführungsmenge
F erhöht.
Wenn bei Schritt S18 bestimmt wird, das Tw ≧ α (d. h. NEIN),
wird dann bestimmt, ob die Treibstoffzuführungsmenge F größer
ist als die maximalen Treibstoffzuführungsmenge Fmax oder nicht
(Schritt S19).
Wenn bestimmt wird, daß F < Fmax (d. h. NEIN), schreitet das
Programm zum Schritt S24 fort. Wenn bestimmt wird, daß F ≧ Fmax
(d. h. JA), wird die Treibstoffzuführungsmenge F auf die
maximale Treibstoffzuführungsmenge Fmax abgeschnitten (Schritt
S20).
Wie in Fig. 3 gezeigt, nimmt daher das
Luft/Treibstoffverhältnis A/F zu (verschiebt sich zur mageren
Seite), ab einer Zeit t3, zur welcher die
Treibstoffzuführungsmenge F die maximale
Treibstoffzuführungsmenge Fmax überschreitet, und das
Motordrehmoment Te wird auf das maximale Motordrehmoment Tmax
abgeschnitten.
Das bedeutet, daß die Pulsbreite (Antriebsbreite Tj) des
Einspritzsteuersignals J abgeschnitten wird, abhängig von dem
Ziel-Luft/Treibstoffverhältnis A/Fo unter einer normalen
Bedingung, und das Luft/Treibstoffverhältnis A/F verschiebt
sich von dem Luft/Treibstoffverhältnis A/F1 unter einer
normalen Bedingung zu mageren Luft/Treibstoffverhältnissen
A/F2, A/F3 hin (siehe Fig. 11).
In diesem Fall erfaßt ferner die Ansaugsystemdefekt-Be
stimmungsvorrichtung 93 einen übermäßigen Grad in der
Ansaugluftmenge Qa abhängig von der Größe der Abweichung ΔA/F,
und bestimmt den Defekt in dem Umgehungs-Ansaugsystem wie unten
beschrieben.
Als erstes gibt die Einspritzer-Steuervorrichtung 89 ein
Abschneidesignal FC aus während die Treibstoffzuführungsmenge F
abgeschnitten wird.
Ansprechend auf das Abschneidesignal FC vergleicht die
Ansaugsystemdefekt-Bestimmungsvorrichtung 93 die Größe der
Abweichung ΔA/F des Luft/Treibstoffverhältnisses A/F, welches
von der Subtrahiervorrichtung 92 mit einem vorbestimmten Wert β
zur Bestimmung eines Defektes eingegeben wird, und bestimmt ob
die Größe der Abweichung ΔA/F größer als der vorbestimmte Wert
β ist oder nicht (Schritt S21).
Wenn bestimmt wird, daß ΔA/F ≦ β ist (d. h. NEIN), wird ein
Anfangswert γ, welcher einer vorbestimmten Zeit TH entspricht,
in einem Defektbestimmungstaktgeber TM (Defektbestimmungsuhr)
eingestellt, welcher durch einen Abwärtszähler gebildet ist
(Schritt S22), und das Programm schreitet zum Schritt S24.
Unter Bezugnahme auf Fig. 3 wird andererseits angenommen, daß
das Luft/Treibstoffverhältnis A/F anormal zunimmt (siehe eine
Strichpunkt-Kettenlinie) ab einem Zeitpunkt t1, welcher eine
anormale Erhöhung in der Luftansaugmenge Qa begleitet, und die
Größe der Abweichung ΔA/F des Luft/Treibstoffverhältnisses A/F
nimmt zu einem Zeitpunkt t4 über den vorbestimmten Wert β zu,
während die Treibstoffzuführungsmenge F abgeschnitten wird
(Zeit t3 und später).
In diesem Moment wird das praktische Luft/Treibstoffverhältnis
A/F größer als das Ziel-Luft/Treibstoffverhältnis A/Fo, und es
wird bei Schritt S21 bestimmt, daß ΔA/F < β (d. h. JA). Daher
wird ein Wert eines Defektbestimmungstaktgebers TM verringert
(Schritt S23), und das Programm schreitet zum Schritt S24 fort.
Bei Schritt S24 bestimmt die Ansaugsystemdefekt-Be
stimmungsvorrichtung 93 ob der Wert des
Defektbestimmungstaktgebers TM auf Null abgenommen hat oder
nicht.
Wenn bestimmt wird, daß TM = 0 (d. h. JA), hält der Zustand, in
welchem ΔA/F < β ist für nur eine vorbestimmte Zeitspanne TH
an, und es wird bestimmt, daß das Umgehungs-Ansaugsystem und
das Abgasrückflußsystem (Luftumgehungsventil 10A und
Abgasrückflußventil 12) defekt sind, und ein
Defektbestimmungssignal HQ wird eingeschaltet (Schritt S25).
Auf diese Weise wird ein Defektbestimmungssignal HQ gebildet,
um eine fehlerhafte Bestimmung aufgrund von Rauschen zu
verhindern, und es wird einem externen Gerät (nicht abgebildet)
eingegeben, um einen sehr zuverlässigen Alarm oder dergleichen
anzuzeigen.
Andererseits, wenn bei Schritt S24 bestimmt wird, daß TM < 0
(d. h. NEIN), hält der Zustand, in welchem ΔA/F < β ist nicht
für eine vorbestimmte Zeitspanne TH an. Daher wird das
Umgehungs-Ansaugsystem als normal bestimmt, und das
Defektbestimmungssignal HQ wird abgeschaltet (Schritt S26).
Als nächstes bestimmt die Laufgeschwindigkeitserhöhung-Be
stimmungsvorrichtung 82 ob die Motorlaufgeschwindigkeit Ne
größer als die maximale Laufgeschwindigkeit Nmax ist oder nicht
(Schritt S9), und gibt ein Bestimmungssignal HN aus, welches
eine anormale Erhöhung der Motorlaufgeschwindigkeit Ne anzeigt,
wenn bestimmt wird, daß Ne < Nmax (d. h. JA).
Ansprechend auf das Bestimmungssignal HN gibt die
Treibstoffunterbrechungs-Steuervorrichtung 83 daher ein
Treibstoffunterbrechungssignal FC aus, und die Einspritzer
steuervorrichtung 89 unterbricht den Treibstoff ansprechend auf
das Treibstoffunterbrechungssignal FC (Schritt S10).
Somit endet die Verarbeitungsroutine der Fig. 2.
Durch Verwenden der oben beschriebenen
Zwischenzylindereinspritzungs-Treibstoffsteuerung, wird eine
maximale Treibstoffzuführungsmenge Fmax (Einspritzer-An
triebsbreite Tj) auf der Grundlage des Gaspedalöffnungsgrads
(Drosselöffnungsgrads θ) des Fahrers und der
Motorlaufgeschwindigkeit Ne berechnet, um die
Treibstoffzuführungsmenge F unabhängig von den
Betriebsbedingungen des Motors 1 zu begrenzen.
Das bedeutet, daß das Motordrehmoment Te unterdrückt wird, um
zu verhindern, daß die Motorlaufgeschwindigkeit Ne anormal
zunimmt, trotz der aufgrund eines Defektes in dem
Umgehungsventil 10A übermäßigen Zunahme der Menge Qa der von
dem Motor 1 angesaugten Luft, und der Betrieb des Motors 1 wird
fortgesetzt, indem ein Fehlersicherheitsverhalten gegenüber
einer Erhöhung in dem Bereich zur Steuerung der
Motorausgangsleistung verwirklicht wird, als Ergebnis der
Verwendung eines einfach ausgebildeten Logikmechanismus, aber
ohne Verwendung irgendeiner besonderen Vorrichtung.
Claims (6)
1. Zwischenzylindereinspritzungs-Treibstoffsteuerung für
einen Verbrennungsmotor, umfassend:
verschiedene Sensoren (20) zur Ausgabe von Daten, welche Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors (1) wiedergeben;
Einspritzer (11A), um den Treibstoff direkt in die Zylinder des Verbrennungsmotors (1); und
eine Steuereinheit (8B) zum Betreiben der Treibstoffmengen, welche den Zylindern zugeführt werden, auf der Grundlage der Betriebsbedingungen, und zur Steuerung der Einspritzer (11A) auf der Grundlage der Treibstoffzuführungsmengen; wobei
die verschiedenen Sensoren (20) einen Ansaugluft menge-Sensor (2) umfassen, zur Ausgabe von Daten, welche der Menge an Luft (Qa) entsprechen, die von dem Verbrennungsmotor (1) angesaugt wird, und einen Kurbelwinkelsensor (5) zur Ausgabe von Daten, welche der Laufgeschwindigkeit des Verbrennungsmotors und dem Kurbelwinkel entsprechen; und
die Steuereinheit (8B) die Breite der Einspritzsteuersignale (J) für die Einspritzer (11A) auf einen oberen Grenzwert begrenzt, welcher den Betriebsbedingungen entspricht.
verschiedene Sensoren (20) zur Ausgabe von Daten, welche Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors (1) wiedergeben;
Einspritzer (11A), um den Treibstoff direkt in die Zylinder des Verbrennungsmotors (1); und
eine Steuereinheit (8B) zum Betreiben der Treibstoffmengen, welche den Zylindern zugeführt werden, auf der Grundlage der Betriebsbedingungen, und zur Steuerung der Einspritzer (11A) auf der Grundlage der Treibstoffzuführungsmengen; wobei
die verschiedenen Sensoren (20) einen Ansaugluft menge-Sensor (2) umfassen, zur Ausgabe von Daten, welche der Menge an Luft (Qa) entsprechen, die von dem Verbrennungsmotor (1) angesaugt wird, und einen Kurbelwinkelsensor (5) zur Ausgabe von Daten, welche der Laufgeschwindigkeit des Verbrennungsmotors und dem Kurbelwinkel entsprechen; und
die Steuereinheit (8B) die Breite der Einspritzsteuersignale (J) für die Einspritzer (11A) auf einen oberen Grenzwert begrenzt, welcher den Betriebsbedingungen entspricht.
2. Zwischenzylindereinspritzungs-Treibstoffsteuerung für
einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die verschiedenen Sensoren (20) einen
Wassertemperatursensor (6) umfassen, zur Ausgabe von
Daten, welche die Kühlwassertemperatur (Tw) des Motors (1)
wiedergeben, und die Steuereinheit (8B) den oberen
Grenzwert auf einen niedrigen Wert setzt, wenn die
Kühlwassertemperatur (Tw) hoch ist.
3. Zwischenzylindereinspritzungs-Treibstoffsteuerung für
einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (8B) umfaßt:
eine Luft/Treibstoffverhältnis-Betriebsvorrichtung (91) zum Betreiben eines praktischen Luft/Treibstoffverhältnisses (A/F) auf der Grundlage der Menge der angesaugten Luft (Qa) und der Treibstoffzuführungsmenge (F);
eine Ziel-Luft/Treibstoffverhältnis-Betriebsvorrichtung (87) zum Betreiben eines Ziel-Luft/Treibstoffverhältnisses (A/Fo) auf der Grundlage der Betriebsbedingungen; und
eine Ansaugsystemdefekt-Bestimmungsvorrichtung (93) zur Bestimmung, daß das Ansaugsystem des Verbrennungsmotors (1) defekt ist, auf der Grundlage einer Abweichungsstärke (ΔA/F) zwischen dem Luft/Treibstoffverhältnis (A/F) und dem Ziel-Luft/Treibstoffverhältnis (A/Fo), wenn die Pulsbreite zur Betätigung der Einspritzer (11A) auf den oberen Grenzwert begrenzt wurde.
eine Luft/Treibstoffverhältnis-Betriebsvorrichtung (91) zum Betreiben eines praktischen Luft/Treibstoffverhältnisses (A/F) auf der Grundlage der Menge der angesaugten Luft (Qa) und der Treibstoffzuführungsmenge (F);
eine Ziel-Luft/Treibstoffverhältnis-Betriebsvorrichtung (87) zum Betreiben eines Ziel-Luft/Treibstoffverhältnisses (A/Fo) auf der Grundlage der Betriebsbedingungen; und
eine Ansaugsystemdefekt-Bestimmungsvorrichtung (93) zur Bestimmung, daß das Ansaugsystem des Verbrennungsmotors (1) defekt ist, auf der Grundlage einer Abweichungsstärke (ΔA/F) zwischen dem Luft/Treibstoffverhältnis (A/F) und dem Ziel-Luft/Treibstoffverhältnis (A/Fo), wenn die Pulsbreite zur Betätigung der Einspritzer (11A) auf den oberen Grenzwert begrenzt wurde.
4. Zwischenzylindereinspritzungs-Treibstoffsteuerung für
einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Ansaugsystemdefekt-Be
stimmungsvorrichtung (93) bestimmt, daß das Ansaugsystem
defekt ist, wenn eine Bedingung, bei welcher die
Abweichungsstärke (ΔA/F) größer als ein vorbestimmter Wert
(β) ist, länger als eine vorbestimmte Zeitspanne anhält.
5. Zwischenzylindereinspritzungs-Treibstoffsteuerung für
einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß das Ansaugsystem umfaßt:
ein Drosselventil (3), welches in einem Ansaugrohr (1a) des Verbrennungsmotors (1) vorgesehen ist, um die Menge der angesaugten Luft (Qa) einzustellen;
ein Umgehungsdurchgang (BP), welcher für das Ansaugrohr (1a) vorgesehen ist, um so das Drosselventil (3) zu umgehen; und
ein Luftumgehungsventil (10A) zur Einstellung der Menge der angesaugten Luft, welche durch den Umgehungsdurchgang (BP) fließt.
ein Drosselventil (3), welches in einem Ansaugrohr (1a) des Verbrennungsmotors (1) vorgesehen ist, um die Menge der angesaugten Luft (Qa) einzustellen;
ein Umgehungsdurchgang (BP), welcher für das Ansaugrohr (1a) vorgesehen ist, um so das Drosselventil (3) zu umgehen; und
ein Luftumgehungsventil (10A) zur Einstellung der Menge der angesaugten Luft, welche durch den Umgehungsdurchgang (BP) fließt.
6. Zwischenzylindereinspritzungs-Treibstoffsteuerung für
einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß das Ansaugsystem umfaßt:
ein Abgasrückflußrohr (EP) zum Verbinden des Abgasrohrs (1b) des Verbrennungsmotors (1) mit dessen Ansaugrohr (1a); und
ein Abgasrückflußventil (12) zur Einstellung der Menge des Abgasrückflusses, der durch das Abgasrückflußrohr (EP) fließt.
ein Abgasrückflußrohr (EP) zum Verbinden des Abgasrohrs (1b) des Verbrennungsmotors (1) mit dessen Ansaugrohr (1a); und
ein Abgasrückflußventil (12) zur Einstellung der Menge des Abgasrückflusses, der durch das Abgasrückflußrohr (EP) fließt.
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